澳大利亞新西蘭標(biāo)準(zhǔn)抗震鋼筋的研究.docx

o熙器燃2012年全國高曩度鋼舀開發(fā)與應(yīng)用推廣技術(shù)反市場交洗套澳大利亞新西蘭標(biāo)準(zhǔn)抗震鋼筋的研究張倩于俊春聶玉珠(河北鋼鐵技術(shù)研究總院)201 1年9月4日，新西蘭南島一座叫作克賴斯特的城市突發(fā)71級(jí)淺層強(qiáng)震。根據(jù)地震學(xué)的研究，同樣規(guī) 模的地震，淺層震源的地震比深層震源的地震更有殺傷力。但令人驚奇的是新西蘭這座人口只有數(shù)十萬的小城， 卻創(chuàng)造了面對(duì)強(qiáng)震，僅有兩人重傷，無人死亡的生命奇跡。據(jù)專家分析，這次強(qiáng)震的“零死亡”主要?dú)w功于新西 蘭政府對(duì)建筑物安全標(biāo)準(zhǔn)和建筑鋼筋抗震性能的嚴(yán)格限定，使得房屋質(zhì)量即使在建造二三十年后，也能夠抵抗如 此強(qiáng)大的突發(fā)地震?？梢?，研究新西蘭建筑鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于借鑒其研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高我國建筑鋼筋的抗震 性能具有十分重要的意義。此外，如今鋼鐵企業(yè)競爭日益激烈，鋼鐵產(chǎn)品供大于求，同時(shí)面臨上游原燃料價(jià)格上漲，下游用戶要求越來 越苛刻的雙重壓力。如何拓寬國內(nèi)外市場，尋找更廣闊的生存空間，迫在眉睫。因此，我們有必要對(duì)新西蘭的高強(qiáng)建筑抗震鋼筋標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行戰(zhàn)略性研究，以便同時(shí)滿足借鑒研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和拓寬國外市場的雙重需求。1力學(xué)性能指標(biāo)的規(guī)定新西蘭建筑用螺紋鋼筋目前執(zhí)行的是2001年發(fā)布的asnzs 4671：2001(以下簡稱澳新標(biāo)準(zhǔn))，國標(biāo)鋼筋執(zhí) 行的是2007年發(fā)布的gb 14992-2007。兩者對(duì)力學(xué)性能指標(biāo)的規(guī)定有所不同，澳新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定抗震鋼筋的強(qiáng)度級(jí) 別以屈服強(qiáng)度下特征值(單位為mpa)的數(shù)值表示，分為三個(gè)強(qiáng)度級(jí)別：250mpa、300mpa和500mpa。字母l、n 和e貝0分別表示低、常規(guī)和抗震的延性級(jí)別。因此，標(biāo)準(zhǔn)中以強(qiáng)度級(jí)別和相對(duì)延性為特征將抗震鋼筋劃分為如下 幾個(gè)強(qiáng)度級(jí)別：250n、300e、500l、500n和500e。而國標(biāo)鋼筋則分為335、400和500三個(gè)強(qiáng)度級(jí)別。屈服強(qiáng)度 特征值前面加“hrb”和“hrbf”，則分別表示熱軋帶肋鋼筋和細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋；屈服強(qiáng)度特征值之后加字母 “e”則表示為抗震鋼筋。除此之外，國標(biāo)鋼筋未對(duì)鋼筋的延性級(jí)別加以分類，由此可見，澳新標(biāo)準(zhǔn)則重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了鋼筋的抗震性能。澳新標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)鋼筋的力學(xué)指標(biāo)要求分別見表l和表2。表1澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)名稱250n500l500n300e500e統(tǒng)計(jì)值屈服強(qiáng)度屁l250500 500300500cvl：p=o95 兄t u一750650380600cvu：p=o0510810310811j115cvl：p=o90抗拉強(qiáng)度尼尼一一一1j14cvu：p=o104。5015501j010ocvl：p=o90北京中聯(lián)鋼電子育務(wù)有瑯公司一15o2012年全國高蠢度鋼筋開發(fā)與應(yīng)用推廣技術(shù)反市縐交流會(huì)表2國標(biāo)鋼筋力學(xué)性能指標(biāo)hrb335hrb400hrb500名稱hrbf335hrbf400hrbf500尼。mpa335400 500尼mpa455540 630不大于a1716 15以，75國標(biāo)的抗震鋼筋除滿足表2各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)外，還應(yīng)滿足以下三個(gè)條件： (1)抗震鋼筋實(shí)測抗拉強(qiáng)度與實(shí)測屈服強(qiáng)度之比定形不小于125： (2)抗震鋼筋實(shí)測屈服強(qiáng)度與表2規(guī)定的屈服強(qiáng)度特征值之比形尺。，不大于130； (3)抗震鋼筋的最大力總伸長率4，不小于9。 通過表1和表2的對(duì)比可知，澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋的性能指標(biāo)較之國標(biāo)還有以下幾點(diǎn)重要區(qū)別： (1)澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋除250mpa強(qiáng)度級(jí)別外，其它強(qiáng)度等級(jí)鋼筋的屈服強(qiáng)度均增加了上限值。對(duì)于500mpa級(jí)別抗震鋼筋，屈服強(qiáng)度的強(qiáng)度區(qū)間為ioompa，明顯低于國標(biāo)規(guī)定的130mpa。將建筑鋼筋的屈服強(qiáng)度控制在較窄 的范圍內(nèi)，可使所有受力鋼筋都能承受比較均勻的力量。如果某處鋼筋性能波動(dòng)范圍大，在破壞力超過鋼筋的允 許屈服強(qiáng)度時(shí)，鋼筋來不及發(fā)生變形，建筑物無法形成塑性鉸，使建筑物發(fā)生永久性破壞，起不到抗震的作用。(2)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)強(qiáng)屈比rre的規(guī)定也有差距。對(duì)于高強(qiáng)抗震鋼筋來說，國標(biāo)只規(guī)定了強(qiáng)屈比的下限值， 而澳新標(biāo)準(zhǔn)則同時(shí)規(guī)定了卜限值和下限值。由于建筑物的抗震性能，不僅強(qiáng)調(diào)堅(jiān)固，還應(yīng)有良好的變形能力和吸 收地震能量的能力。也就是保證鋼筋具有一定強(qiáng)度的同時(shí)，盡量提高塑性，使強(qiáng)度和塑性達(dá)到最佳的配合。(3)澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋的延伸率采用的是產(chǎn)品在最大力下的總伸長率4，指標(biāo)檢驗(yàn)形式，該指標(biāo)要嚴(yán)于國標(biāo)鋼筋 延伸率的檢驗(yàn)要求。鋼筋的斷后延伸率(月)在反應(yīng)鋼筋延伸性能卜存在一定缺陷，它只代表頸縮區(qū)附近的延伸 率，而鋼筋在受力發(fā)生變形時(shí)，所有的受力部位都發(fā)生變形，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)而言，最應(yīng)關(guān)注的是鋼筋的整體變形 能力，而不是測量斷后延伸率，并且較高的延伸率可在強(qiáng)震時(shí)吸收更多的地震能量。(4)澳新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性提出了較高的要求，要求生產(chǎn)：供貨批次都必須保持產(chǎn)品性能的基本穩(wěn) 定性。因此，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了生產(chǎn)批次中的產(chǎn)品力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)置信度要求。2化學(xué)成分要求澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋和國標(biāo)鋼筋化學(xué)成分及碳當(dāng)量要求分別如表3和表4所示：表3澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋化學(xué)成分和碳當(dāng)量(熔煉分析)指標(biāo)化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(最大值)分析類型所有級(jí)別碳當(dāng)量(ceq)cps250n500l500n300e500e熔煉分析o220050005004303904404304916一北京中聯(lián)鋼電子膏務(wù)有限公司2012年會(huì)國高蠢度鋼筋開發(fā)與應(yīng)用推廣技術(shù)反市傷交流會(huì)o懋鬻黧表4國標(biāo)鋼筋化學(xué)成分和碳當(dāng)量(熔煉分析)指標(biāo)化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(最大值)所有級(jí)別碳當(dāng)量(ceq)分析類型hrb335hrb400hrb500cpssimnhrbf335hrbf400hrbf500熔煉分析02500450045080160052054055通過兩表的對(duì)比可知，澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋規(guī)定的c含量上限最大值為022，低于國標(biāo)鋼筋的025，較低的c 含量對(duì)鋼筋的焊接性能是有利的。雖然澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋的化學(xué)成分只限定了c、s、p的含量，但其它化學(xué)元素的含 量則需根據(jù)給定的碳當(dāng)量值加以控制。碳當(dāng)量值的確定如公式(1)所示：c叼：警+ cr+mo+v+ni+cu(1)澳新標(biāo)準(zhǔn)給定的熔煉分析碳當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)值也明顯低于國標(biāo)，對(duì)于500mpa級(jí)別的高強(qiáng)抗震鋼筋，其低、常規(guī)和 抗震三種延性級(jí)別鋼筋的碳當(dāng)量分別為039、044和049，分別比國標(biāo)同強(qiáng)度等級(jí)鋼筋的055低016、01 1 和006?？梢?，澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋碳當(dāng)量測算相同于國標(biāo)鋼筋的焊接碳當(dāng)量，限定條件極為苛刻。碳含量與屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的相關(guān)性很大，在一定范圍內(nèi)增加碳含量，可顯著提高鋼的強(qiáng)度。同樣隨著 ceq的增加，強(qiáng)度也顯著提高。然而，澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋的碳含量和碳當(dāng)量都低于國標(biāo)規(guī)定，這就為新產(chǎn)品的開發(fā)帶 來了1定的技術(shù)難度。3產(chǎn)品外型澳新標(biāo)準(zhǔn)要求采用刁i同的標(biāo)記或外形來明確區(qū)分產(chǎn)品的強(qiáng)度級(jí)別及塑性指標(biāo)等級(jí)。標(biāo)記是指在鋼筋表面標(biāo)記 相應(yīng)的數(shù)字和字母來表示強(qiáng)度級(jí)別和延性等級(jí)；而基本外形則分為竹節(jié)肋、月牙肋、等高肋、凹槽肋等。澳新標(biāo)準(zhǔn)500e高強(qiáng)抗震鋼筋的標(biāo)記表示方法為：(1)變形500e(不包括螺絲棒)：由兩排分布在棒的兩相對(duì)側(cè)面、方向相反的橫肋標(biāo)識(shí)，并且在兩個(gè)變形 去除的相鄰區(qū)域?yàn)閮蓚€(gè)附加的縱向標(biāo)記與兩個(gè)相鄰的橫肋相交；(2)光面500e級(jí)：由凸出的點(diǎn)和短線標(biāo)識(shí)：(3)右旋螺絲500e級(jí)：用棒的任意側(cè)面上的短橫肋標(biāo)識(shí)。(a)500e的鋼筋(b)500e的螺絲棒 圖1 50(0抗震鋼筋的外形標(biāo)記方法然而，國標(biāo)鋼筋的外形并未通過產(chǎn)品的強(qiáng)度級(jí)別加以區(qū)分?？梢?，澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋采用外形變化區(qū)分產(chǎn)品的強(qiáng) 度等級(jí)和塑性指標(biāo)等級(jí)，與國標(biāo)鋼筋的外形要求及標(biāo)記方式存在較大的差異。北京中聯(lián)鋼電子育務(wù)有限公司一17o懋戮然2012年全國高蠢度鋼墨開發(fā)與應(yīng)用推廣技術(shù)反市諺交流會(huì)4開發(fā)高強(qiáng)澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋的技術(shù)難點(diǎn)為了開拓國際鋼筋市場，擴(kuò)大出口，提高我國建筑鋼筋產(chǎn)品的技術(shù)含量和在國際市場的競爭能力，研究開發(fā) 澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋具有十分重要的意義。然而，通過上述分析，澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼鋼筋與國標(biāo)鋼筋相比，具有較高的技術(shù)含 量，特別是c含量上限的降低，各種限定條件，如碳當(dāng)量、性能上限、延伸率檢驗(yàn)等的增加，使產(chǎn)品的研制、生 產(chǎn)技術(shù)難度增大。因此，在現(xiàn)有條件下研制開發(fā)澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋產(chǎn)品存在著較大的難度，產(chǎn)品化學(xué)成分、冶煉及軋 制工藝控制都需重新設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和探索。因此，在現(xiàn)有條件下研制開發(fā)澳新標(biāo)準(zhǔn)鋼筋產(chǎn)品，存在著以下技術(shù)難點(diǎn)： 41化學(xué)成分的設(shè)計(jì)對(duì)于500mpa高強(qiáng)抗震鋼筋的開發(fā)，澳新標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的屈服強(qiáng)度指標(biāo)與國標(biāo)基本相同，但給定的c含量、碳當(dāng) 量卻低于國標(biāo)的要求003和006以上，c含量和碳當(dāng)量的降低使屈服強(qiáng)度降低約3050mpa，采用普通的合金 化工藝很難實(shí)現(xiàn)。因此，在其給定的條件下，如何設(shè)計(jì)、確定合理的成分范圍有一定的難度。 42力學(xué)性能的實(shí)現(xiàn)澳新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼筋產(chǎn)品力學(xué)性能均給定了上下限的要求，并且隨使用要求的提高，力學(xué)性能的范圍區(qū)間相應(yīng)縮 小。對(duì)于500e抗震鋼筋，其給定的屈服強(qiáng)度范圍只有ioompa，抗拉強(qiáng)度也僅為125mpa。因此，在產(chǎn)品生產(chǎn)中如 何實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)的100達(dá)標(biāo)，具有極大的難度。43性能指標(biāo)的穩(wěn)定性 澳新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的要求，除給出了單爐性能檢驗(yàn)指標(biāo)限定條件外，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品批次質(zhì)量的穩(wěn)定提出了嚴(yán)格要求，由于在產(chǎn)品開發(fā)過程中影響因素復(fù)雜，如何保證性能指標(biāo)的穩(wěn)定性對(duì)技術(shù)人員提出了較為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。44與國標(biāo)產(chǎn)品銜