冷軋帶肋鋼筋的發(fā)展概況及應(yīng)用前景
一、國外發(fā)展情況
冷軋帶肋鋼筋是用熱軋盤條經(jīng)多道冷軋減徑，一道壓肋并經(jīng)消除內(nèi)應(yīng)力后形成的一種帶有二面或三面月牙形的鋼筋。1968年由德國、荷蘭、比利時研制成功，1973年起在歐州（德國、奧地利、意大利、美國、英國等）就得到了大量發(fā)展應(yīng)用。并有國家標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）也制定了國際標(biāo)準(zhǔn)。作為一種建筑鋼材，納入了各國的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范，在這些國家，冷軋帶肋鋼筋已廣泛用于建筑工程、高速公路、機(jī)場、市政、水電管線中。1994年，歐共體年產(chǎn)量450萬噸。在中國周邊國家，新加坡和馬來西亞也早已在建筑工程和市政工程中廣泛應(yīng)用，僅新加坡冷軋帶肋鋼筋的年使用量就在15萬噸以上。
冷軋帶肋鋼筋的強(qiáng)度級別各國大致相同，均在550N/mm[~2]上下，規(guī)格4─9mm。用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如現(xiàn)澆的樓板、基礎(chǔ)底板的受力筋與分布筋，剪力墻的分布筋，梁柱的箍筋等。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO10544─1992（E）規(guī)定的鋼筋力學(xué)性能如下：屈服強(qiáng)度500N/mm[~2]，抗拉強(qiáng)度550N/mm[~2]，伸長率（標(biāo)距5倍直徑）為12%（注：我國設(shè)定的延伸率δ10≥ 8%代替δ5≥12%）。
拉伸性能至少應(yīng)有試驗總數(shù)的 90%等于或大于規(guī)定特性值，單項試驗結(jié)果應(yīng)不小于規(guī)定特性值的95%。
冷軋帶肋鋼筋各國大都以焊網(wǎng)的形式用于工程中，少量用直條鋼筋在現(xiàn)場綁扎，其中德國有19家焊網(wǎng)廠，分屬6個集團(tuán)。不論是直條鋼筋還是焊網(wǎng)，都實行工廠化生產(chǎn)，按TRANBBS施工進(jìn)度要求分批送到施工現(xiàn)場，鋼筋工只需按圖鋪放，不需再作任何加工。
二、國內(nèi)發(fā)展概況
我國自八十年代后期起，開始引進(jìn)冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)設(shè)備。先后有南京、蘇州、上海、青島、滄州、昆明等地分別從德國、意大利等國引進(jìn)11套設(shè)備。九十年代中期又有安徽、廣東、江蘇等省的合資或外商獨(dú)資企業(yè)，從國外引進(jìn)幾條生產(chǎn)線。與此同時。國內(nèi)有些科研單位和企業(yè)著手研制或仿制冷軋設(shè)備。迄今已有十多個單位在生產(chǎn)和銷售冷軋帶肋鋼筋全套設(shè)備，分布于北京、遼寧、江蘇、河北、天津等地。還有一些設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，在幾年來激烈的市場競爭中，由于產(chǎn)品性能不良或質(zhì)量低劣被淘汰。
迄今國內(nèi)已建冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)線約有400多條，年生產(chǎn)能力200萬噸，分布在26個省、市。
從所了解的各省情況看，近幾年來，在建設(shè)部和各省市建委的大力推動下，冷軋帶肋鋼筋的推廣工作有了很進(jìn)展。一些省取得了突出的成績，其中江蘇、遼寧兩省的推廣面最大，在預(yù)制構(gòu)件中已淘汰了冷拔低碳鋼絲；在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中也有了數(shù)量較大的應(yīng)用，四川、福建省的在這方面推廣工作很有成績。此外，河北、湖南、安徽、山西、山東、廣東、北京、浙江、上海等省市也陸繼開始推廣應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計。僅1998年全國的推廣量已超過60萬噸。用于城鄉(xiāng)住宅及公共建設(shè)的建筑面積達(dá)1.5億平方米，今后還將有較大的增長。
在生產(chǎn)和應(yīng)用TRANBBS技術(shù)方面，我國在引進(jìn)的基礎(chǔ)上有了發(fā)展，如鋼材抗拉強(qiáng)度由國外一個強(qiáng)度級別發(fā)展到三個級別：LL550、LL650和LL800；應(yīng)用范圍也由國外的非預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件擴(kuò)大到預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。為推廣應(yīng)用冷軋帶肋鋼筋，國家和一些省市主管部門組織編制了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和圖集。國家標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋鋼筋》GB13788─92已經(jīng)實施。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ95─95已于1995年7月1日起施行。江蘇、遼寧、四川、安徽、浙江等省都已編制了冷軋帶肋鋼筋預(yù)應(yīng)力空心板標(biāo)準(zhǔn)圖集。其它構(gòu)件的圖集也將發(fā)行。
國家科委已將冷軋帶肋鋼筋列入國家重點推廣項目。建設(shè)部將它納入“九五”期間建筑業(yè)重點推廣的10項新技術(shù)之一（包含在“高效鋼筋和預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)”項目內(nèi)）。1997年8月，建設(shè)部將國家跨世紀(jì)重大技術(shù)推廣工作命名為“廣廈工程”，冷軋帶肋鋼筋的推廣作為“廣廈工程”的先期啟動項目最先開始實施。足見國家對冷軋帶肋鋼筋推廣的重視。
三、冷軋帶肋鋼筋的技術(shù)性能
冷軋帶肋鋼筋在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，是冷拔低碳鋼絲的更新?lián)Q代產(chǎn)品，在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，則可代換Ⅰ級鋼筋，以節(jié)約鋼材，是同類冷加工鋼材中較好的一種。其性能及應(yīng)用效果如下：
我國國家標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋》GB13788─92中LL550級的力學(xué)性能指標(biāo)是參照國際標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)制訂的，抗拉強(qiáng)度550N/ mm[~2]，伸長率按德國標(biāo)準(zhǔn)化δ[_10] 8%（相當(dāng)于δ[_5]為12─13%），從這兩項指標(biāo)對照，我國冷軋帶肋鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)并不比國際標(biāo)準(zhǔn)低。
冷軋帶肋鋼筋有如下優(yōu)點：
1、鋼材強(qiáng)度高，可節(jié)約建筑鋼材和降低工程造價。LL550級冷軋帶肋鋼筋與熱軋光圓鋼筋相比，用于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)（特別是樓屋蓋中）可節(jié)約35%─40%的鋼材。如考慮不用彎鉤，鋼材節(jié)約量還要多一些。根據(jù)目前鋼材市場價格，每使用一噸冷軋帶肋鋼筋，可節(jié)約鋼材費(fèi)用800元左右。
2、冷軋帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固性能良好。因此用于構(gòu)件中，從根本上杜絕了構(gòu)件錨固區(qū)開裂、鋼絲滑移而破壞的現(xiàn)象，且提高了構(gòu)件端部的承載能力和抗裂能力；在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫寬度也比光圓鋼筋，甚至比熱軋螺紋鋼筋還小。
3、冷軋帶肋鋼筋伸長率較同類的冷加工鋼材大。
四、生產(chǎn)應(yīng)用中的幾個具體問題
1、關(guān)于保證鋼筋質(zhì)量和提高合格率問題：
所有冷軋帶肋鋼筋都宜采用高速線材軋制。據(jù)江蘇省98年省建委對有證企業(yè)年度復(fù)查，抽檢LL550、LL650級冷軋帶肋鋼筋的質(zhì)量看，共78家企業(yè)390個樣品，強(qiáng)度合格率為99%；伸長合格率為95.1%；冷彎全部合格。
2、加強(qiáng)檢測保證工程質(zhì)量
為了保證不合格鋼材不用在工程上去，應(yīng)注意鋼材的檢測：一是不得采用冷拔刻痕工藝生產(chǎn)的偽劣產(chǎn)品；二是未通過生產(chǎn)許可證和使用認(rèn)可證檢查的企業(yè)的產(chǎn)品不準(zhǔn)使用；三是加強(qiáng)生產(chǎn)廠家建立一質(zhì)保體系，不合格品不得出廠。
關(guān)于冷軋帶肋鋼筋的連續(xù)板能否考慮內(nèi)力重分布的問題
結(jié)論是肯定的，LL550級冷軋帶肋鋼筋配筋的連續(xù)板TRANBBS設(shè)計計算時可以考慮塑性內(nèi)力重分布，理由有二：
a、正如前述，LL550級冷軋帶肋鋼筋的伸長率δ[_10] 8%（比現(xiàn)在正在使用的冷軋扭鋼筋δ[_10] 4.5%要大得多），其最大均勻伸長率在2%以上。
b、據(jù)規(guī)程編制組對二跨連續(xù)板的試驗，結(jié)果表明冷軋帶肋鋼筋混凝土連續(xù)板具有較好的塑性性能，有明顯的內(nèi)力重分布現(xiàn)象（需要說明該試驗構(gòu)件中所有的冷軋帶肋鋼筋還不是專用盤條軋制的，否則試驗結(jié)果將更為理想）。
基于上述理由，正在修訂中的《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ95─95將對有關(guān)條文作出修改，增加連續(xù)板設(shè)計時考慮塑性內(nèi)力重分布的內(nèi)容。
4、關(guān)于箍筋的應(yīng)用
按《冷軋帶
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肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ95─95和規(guī)范GBJ10─89的96年局部修訂稿的規(guī)定，LL550級冷軋帶肋鋼筋可用作箍筋。
采用冷軋帶肋鋼筋會不會影響鋼筋砼框架的延性？框架結(jié)構(gòu)在地震效應(yīng)作用下，梁、柱會有較大的彎曲變形，但剪切變形比起彎曲變形來要小得多，因此在梁、柱配筋時，對縱向受力鋼筋的塑性要求應(yīng)比箍筋的塑性要求更重要。即要求縱向鋼筋的伸長率應(yīng)較箍筋更大一些。在規(guī)范中既然規(guī)定Ⅲ級鋼筋適宜用作縱向受力鋼筋，Ⅲ級鋼筋的伸長率為δ[_5] 14%，LL550級冷軋帶肋鋼筋僅比Ⅲ級鋼筋略小一點（前面已談到δ[_10] 8%，相當(dāng)于δ[_12] 12─13%），用作箍筋，其塑性當(dāng)能滿足梁、柱的剪切變形要求。
在規(guī)范中規(guī)定梁、柱端部箍筋要加密，其目的是保證在地震和垂直荷載作用下框架梁塑性鉸區(qū)和柱端部有足夠的受剪承載力，同時也增加箍筋對砼的約束作用，以保證梁鉸機(jī)構(gòu)的實現(xiàn)，保證柱端的延性，防止柱縱向鋼筋壓屈。從這些目的看，是要求箍筋有足夠的數(shù)量和密度，以提高梁柱的抗剪承載力彎曲延性。采用LL550級冷軋帶肋鋼筋作箍筋在保證最小配筋率、最大間距的條件下是可以達(dá)到上述目的的。
從國外大量應(yīng)用的實踐看也說明LL550級冷軋帶肋鋼筋可以用作框架梁、柱的箍筋。
5、裂縫寬度驗算
鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件不論用什么鋼筋配筋都是允許出現(xiàn)裂縫的，但對裂縫的寬度有限制，因此規(guī)范規(guī)定鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗算。
規(guī)程JGJ95─95也給出了裂縫寬度計算公式。為減少設(shè)計人員麻煩，規(guī)程中還明確規(guī)定：“對在室內(nèi)正常環(huán)境下的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級不低于C20，鋼筋直徑不大于是10mm且混凝土保護(hù)層厚度不大于25mm時，可不作最大裂縫寬度驗算”。這樣一般情況下用LL550級配筋的樓板都不必進(jìn)行裂縫寬度驗算。規(guī)程編制組曾進(jìn)行過74個梁、板試件的試驗，結(jié)果表明冷軋帶肋鋼筋砼構(gòu)件有較好的鋼度，裂縫也較Ⅰ、Ⅱ級鋼筋配筋的裂縫小。所以用冷軋帶肋鋼筋在樓板中等強(qiáng)代換Ⅰ級鋼筋，原設(shè)計裂縫如果滿足要求，則代換后肯定也能滿足要求，不必再去驗算，當(dāng)然這種等強(qiáng)代換必須滿足最小配筋率的要求。
在此還順便說一說鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問題
從理論上說，混凝土結(jié)構(gòu)尤其是受彎構(gòu)件總是帶裂縫工作的，但在使用荷載不大的情況下，沒有裂縫隙或這類結(jié)構(gòu)性裂縫隙非常細(xì)微，不易為肉眼所察覺。在現(xiàn)實的建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)各種各樣的裂縫，在此無法一一細(xì)說，以現(xiàn)澆混凝土樓板而言，有可能出現(xiàn)的裂縫的原因大致有如下幾類：
a、砼收縮（水泥用量太大，用細(xì)砂，養(yǎng)護(hù)不及時或時間太短，砼振搗不密實等）；
b、水泥安全性不良；
c、溫度差；
d、基礎(chǔ)不均勻沉降；
e、板周邊約束，板面四角負(fù)彎矩構(gòu)造筋配得太少；
f、施工中拆模過早；
g、板中預(yù)埋管線造成斷面減損太多或管線下砼不密實；
h、設(shè)計配筋過少，低于最小配筋率或板太薄等；
具體情況應(yīng)具體分析，采取相應(yīng)對策。
五、應(yīng)用前景
國內(nèi)外的實踐說明，作為高效鋼筋的一種，冷軋帶肋鋼筋具有廣闊的應(yīng)用前景。
在預(yù)制構(gòu)件方面，LL650和LL800級冷軋帶肋鋼筋可全面取代冷拔低碳鋼絲作為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的主筋，在預(yù)應(yīng)力電桿中亦可應(yīng)用。
在住宅和各類公共建筑的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，LL550級冷軋帶肋鋼筋可以有如下用途：
1、現(xiàn)澆樓板、屋面板的主筋和分布筋。鋼筋直徑一般為5─10mm，由于現(xiàn)澆樓板的剛度一般較大，若以冷軋帶肋鋼筋代換Ⅰ級鋼筋時，一般只需等強(qiáng)代換，不必作裂縫寬度驗算。需要指出，按規(guī)程JGJ95─95的規(guī)定，LL550級冷軋帶肋鋼筋調(diào)直后的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值可取得360N/mm[~2]，為此工地現(xiàn)場對調(diào)直后鋼筋抽樣檢驗時，直條鋼筋的抗拉強(qiáng)度必須達(dá)到550N/mm[~2]。
2、剪力墻中的水平和豎向分布筋。[c]由于LL550級冷軋帶肋鋼筋的伸長率較大，因此用于剪力墻，能滿足抗震要求。這一點國外數(shù)十年的應(yīng)用實踐當(dāng)可證明，在鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ/T114─97中，已作出了明確規(guī)定。
3、梁柱中的箍筋，當(dāng)箍筋按受力箍筋計算時，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計值按310N/mm[~2]取值。
4、圈梁、構(gòu)造柱的配筋。
此外，LL550級冷軋帶肋鋼筋尤其是焊接網(wǎng)片，適用于高速公路路面、機(jī)場跑道、大直徑排水管、排水渠、隧道等。
正如前面所說，冷軋帶肋鋼筋在國外的應(yīng)用大都以網(wǎng)片的形式出現(xiàn)。我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T114─97已經(jīng)實施。在廣東、江蘇、上海和北京已開始應(yīng)用。廣東、江蘇、安徽等省已由奧地利、瑞士、新加坡等國引進(jìn)了近十條鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線。國內(nèi)也已研制成功焊網(wǎng)生產(chǎn)線，有十多條已投入使用。可以預(yù)計，隨著我國建筑工業(yè)化水平的提高，鋼筋焊接網(wǎng)的應(yīng)用會逐步增多。
可以相信，在“廣廈工程”的推動下，冷軋帶肋鋼筋必將加速在全國的推廣應(yīng)用。
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