方立新,薛建華，項 鈺，張世杰

(1.浙江省建設工程質(zhì)量檢驗站有限公司,浙江 杭州 310012;2.杭州市濱江區(qū)建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，浙江 杭州 310051)

1 概 述

中國是世界上地震活動最強烈和地震災害最嚴重的國家之一[1],根據(jù)國家地震局批準的地震烈度區(qū)劃分圖,全國地震烈度大于等于7度的區(qū)域面積占全國總面積32.5%,而在6度以上的地震區(qū)約占全國總面積60%[2],而且隨著現(xiàn)代建筑設計的超高化和大型化的發(fā)展,建筑結構的抗震性能在設計時就顯得尤為重要。特別是汶川地震以后,國家對地震多發(fā)地區(qū)的建筑物、建筑物基礎工程、重點工程,高層建筑等工程結構的要求越來越高,建筑物的抗震性能引起國家和社會的普遍關注。而作為鋼筋混凝土結構中的最為重要的結構材料,鋼筋的性能直接關系到建筑工程的安全,在地震區(qū)使用的鋼筋不僅要求具備優(yōu)良的力學性能,也需要良好的抗震性能。

2 鋼筋檢測及相關規(guī)范要求

按照鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃,現(xiàn)已淘汰了335MPa級熱軋帶肋鋼筋,HRB400級鋼筋是現(xiàn)階段混凝土框架結構中最常用的鋼筋,《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋(GB 1499.2—2007)》[3]規(guī)定HRB400鋼筋的力學特征值見表1,對有較高要求的抗震結構適用牌號為：在表1中已有牌號后加E(HRB400E、HRBF400E)的鋼筋除滿足表1要求外,還需同時滿足如下要求：

1)鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比不小于1.25。

2)鋼筋實測屈服強度與表1規(guī)定的屈服強度特征值之比不大于1.30。

3)鋼筋的最大力總伸長率不小于9%。

表1 普通鋼筋力學特征值

另外,《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB 50204—2015)》[4]規(guī)定：“對有抗震設防要求的結構,其縱向受力鋼筋的性能應滿足設計要求；當設計無具體要求時,對按一、二、三級抗震等級設計的框架和斜撐構件(含梯段)中的縱向受力鋼筋應滿足：①鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25；②鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值不應大于1.30；③鋼筋的最大力下總伸長率不應小于9%。”

3 抗震鋼筋關鍵指標的意義與作用

抗震建筑鋼材的基本技術條件主要應包括：高應變低周疲勞性能要高；應變時效敏感性較低；韌脆轉(zhuǎn)變溫度要低；良好的可焊性；強度與塑性配比良好。地震時,在鋼筋混凝土開裂處,鋼筋承受極大的交變載荷,在水平方向產(chǎn)生很高的循環(huán)應變,其斷裂過程與高應變低周疲勞行為極為相似。高應變低周疲勞主要是塑性應變,強震時應變范圍較大,地震區(qū)建筑用鋼,必須具有高的高應變低周疲勞性能,這就要求鋼有高的強度、塑性與韌性,避免產(chǎn)生脆斷,否則，必將導致建筑物的早期破壞[5]。

強屈比：鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度特征值之比不小于1.25。提高鋼筋的強屈比,有利于提高鋼筋的安全儲備,主要是為了保證縱向鋼筋具有一定的延性,當構件某個部位出現(xiàn)塑性鉸后,塑性鉸處有足夠的轉(zhuǎn)動能力和耗能能力。當建筑物受到地震破壞發(fā)生變形時,鋼筋在延伸過程中吸收了能量而不斷裂,建筑物的梁柱裂而不斷,可有效地減少地震的危害。

以有抗震要求的鋼筋混凝土結構為例,屈強比太低則結構為脆性破壞,材料達到屈服強度后迅速進入強化階段,脆性破壞在建筑工程中嚴禁發(fā)生,因為破壞時結構沒有明顯的變形產(chǎn)生即破壞,難以預防。受到地震力時,鋼材首先達到屈服強度且強度不斷發(fā)展,結構產(chǎn)生變形,這個變形為肉眼可見,且結構破壞的先兆出現(xiàn),人們得以提前發(fā)現(xiàn)并預防。

超屈比：提高鋼筋的抗震性能,主要是考慮提高下屈服強度的穩(wěn)定性,控制鋼筋的超屈比,將屈服強度實測值控制在一定的范圍之內(nèi),可以使所有受力鋼筋都能夠比較均勻地承載力量,避免發(fā)生鋼筋依次逐個斷裂現(xiàn)象,起到抗震作用。 另外,根據(jù)結構設計理論,控制鋼筋的超屈比,目的是保證“強柱弱梁”“強節(jié)點、強錨固”“強剪弱彎”的設計要求,在其他條件不變的情況下,構件的正截面承載力與縱向受力鋼筋的屈服強度成正比。在抗震設計中為了保證構件在地震中的破壞狀態(tài),并不希望實際的屈服強度比設計所采用的強度大得太多；在實際施工中框架梁縱向受力鋼筋的屈服強度過高,將會造成框架梁正截面受彎承載力比設計承載力大很多,塑性鉸發(fā)生轉(zhuǎn)移或者會造成框架梁的剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服,即產(chǎn)生脆性破壞。

最大力總伸長率：鋼筋的伸長率測定分為斷后伸長率和最大力總伸長率兩種。斷后伸長率僅能表現(xiàn)斷口處的變形程度, 但是包括彈性變形在內(nèi)的、在發(fā)生頸縮之前、整個試樣的塑性變形程度則未充分反映出來。當建筑物在地震等災害中破壞, 鋼筋在頸縮之前的伸長情況是有效的延性表現(xiàn), 出現(xiàn)頸縮之后則其承載力急劇下降, 該階段的延性對結構的支撐已無意義。而最大力下總伸長率是力值達到最大時的總變形, 發(fā)生在鋼材變形集中于局部之前,是鋼筋的真實延性伸長率指標,能夠真正代表鋼筋的變形能力[6]。提高最大力總伸長率(Agt),可以提高鋼筋的整體變形能力和對地震波的吸收能力。

4 工程實際應用

某中學教學樓工程,混凝土框架結構,二級抗震結構,抗震設防烈度為7度,框架梁柱縱向受力鋼筋采用HRB400級鋼筋,當?shù)刭|(zhì)監(jiān)站例行監(jiān)督抽測HRB400Φ20鋼筋一組,檢測結果見表2。

表2 HRB400Φ20鋼筋力學及工藝性能檢測結果

從表2可以看出,該組鋼筋各檢測項目結果均符合表1中HRB400級鋼筋要求,但通過計算該組HRB400Φ20鋼筋的強屈比分別為：

625/505=1.24<1.25

620/510=1.22<1.25

該組鋼筋強屈比不滿足《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB 50204—2015)》第5.2.3規(guī)定要求,但施工單位以設計圖紙中注明的是HRB400而非HRB400E為由拒絕復驗。從該事例中可以看出,施工單位在組織生產(chǎn)中除了要嚴格照圖施工,詳細組織技術交底外，還需要不斷提高質(zhì)量管理意識,認真學習相關規(guī)范標準。

5 結 語

自從2008年汶川地震以來,時至今日已9年有余,在此期間國家推行抗震鋼筋的力度從未減弱,建設工程質(zhì)量水平也在不斷提高,但不容置疑的是仍有一些施工單位將抗震鋼筋與普通鋼筋混為一談,無視抗震鋼筋在地震中發(fā)揮的重要作用。筆者在見證取樣抽測過程中也時常發(fā)現(xiàn)監(jiān)理單位和建設單位監(jiān)督不嚴的現(xiàn)象。避免普通鋼筋用于具有抗震要求的部位,首先在材料采購時應在合同中明確提出是否需要抗震性能,材料進場后要按照規(guī)范抽樣復試,并嚴格按照要求計算抗震特征值。對于不符合抗震性能的鋼筋要單獨存放并明確標識,嚴禁用于有抗震設防要求的結構。