ｓｔｒｅｓｓ ａｒｅ
ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉａｌｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓ
ａｓ
ａｒｅ
ｏｂｔａｉｎｅｄ。ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆ—
ｃｕｒｖｅ
ｓｕｃｈ
ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅ
ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ
ｓｔｅｅｌ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｈｅ
ｔＯ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｔｈｅ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒａｉｎ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉａｌｌｙ ｍｅｍｂｅｒｓ
变有所提高；从而有利于５００ＭＰａ级钢筋抗 压强度的发挥。
凡＝２３５ＭＰａ（ＨＰＢ２３５级）、Ａ＝３３５ＭＰａ
（ＨＲＢ３３５级）和氏＝４００ＭＰａ（ＨＲＢ４００级
或ＲＲＢ４００级）。我国工程建设中低强度钢
材、低等级水泥以及低等级混凝土比例过 大，消费结构不合理，消耗了过多的资源和 能源。如我国能将这些主要建筑材料提高 １～２个强度等级，其节约资源和能源、宏观 经济效益将是十分明显的。 ５００ＭＰａ级钢筋是我国冶金行业新研 制开发用于非预应力混凝土结构的性能优 良的高强度钢筋，分为添加钒、钛等低合金
６１．５００ＭＰａ级钢筋混凝土轴心受压 构件受力性能的研究
刘立新毛达岭
（郑州大学土木工程学院，河南郑州４５０００２）
摘要：进行了３２个采用５００ＭＰａ级钢筋作为受力纵筋的混凝土轴心受压构件受力性能的 试验，通过逆向加载的方式量测了轴心受压构件的应力一应变全曲线，分析了混凝土强度、纵筋 配筋率以及箍筋体积配箍率等因素对混凝土受压峰值应变的影响，提出了考虑混凝土强度、纵 筋配筋率以及体积配箍率等因素的混凝土受压峰值应变计算公式。研究结果表明，随着混凝土 强度、纵筋配筋率以及体积配箍率的提高，混凝土的受压峰值应变有较明显的增大。在常用的纵 筋配筋率和箍筋体积配箍率范围内，５００ＭＰａ级钢筋的抗压强度能够得到充分发挥，取５００ＭＰａ 级钢筋的抗压强度设计值ｆｙ＝４５０ＭＰａ计算轴心受压构件的承载力有足够的安全储备，为我国 混凝土结构设计规范进一步修订时列入５００ＭＰａ级钢筋提供了参考依据。 关键词：５００ＭＰａ级钢筋；轴心受压构件；应力一应变曲线
（Ｎ／ｍｍ２） ４７。８ ４７．８ ４７．８ ４７．８ ６６．４ ６６．４ ６６．４ ６６．４ ７８ ７８ ７８ ７８ ５１．４ ５１．４ ５１．４ ５１．４ ５２．６ ５９．４ ５Ｚ．６ ５９．４ ６９．８ ６９．８ ７１．Ｏ ６９．８ ７２．３ ７２．３ ７２．４ ７２．３ ４７．８ ５２．６ ６６．４ ７８
ｂａｒｓ，ａｘｉａｌｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓ，ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ
Hale Waihona Puke Ⅷ言混凝土结构是我国－ｉ－＿程建设中应用最
基金顶目：国家自然科学基金（５０５７８１４８）。 作者简介：刘立新（１９４７一），男，湖北汉川入，硕士，教授。
：鋈謦嚣冀蕊罴篡景曩篙圭
超过７０００万ｔ，连续多年居世界第一，但我
配箍率
ｐｓ”
（Ｎ／ｍｍ２）
３９．８ ３９．８ ３９．８ ３９．８ ５４．２ ５４．２ ５４．２ ５４．２ ６３．１ ６３．１ ６３．１ ６３．１ ４２．６ ４２．６ ４２．６ ４２．６ ４３．５ ４８．７ ４３．５ ４８．７ ５６．８ ５６．８ ５７．７ ５６．８ ５８．７ ５８．７ ５８．８ ５ ８．７ ３９．８ ４３．５ ５４．２ ６３．１
ｔＯ ａｒｅ
ｔｈｅ
ｏｆ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓ— ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎ—
ｓｉｒｅ ｓｔｒａｉｎ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ
ｃｒｅｔｅ
ｔｈｅ ｐｅａｋ
｛ｃ
配筋率
风
ｈ （Ｎ／ｍｍ２）
５１８．１ ５２７．９ ５０７．４ ５１１．９ ５４８．１ ５２７．９ ５０７．４ ５１１．９ ５４８．１ ５２７．９ ５０７．４ ５１１．９ ４７１．１ ４５２．９ ４３３．９ ４３８ ５３０．５ ５１８．１ ５１５．３ ５１５．３ ５３０．５ ５１８．１ ５１５．３ ５１５．３ ５３０．５ ５１８．１ ５１５．３ ５１５．３
了参考依据。
２试验方案和试验方法
轴心受压试验构件分为８组（Ａ～Ｈ）， 每组４个构件，共３２个。试件截面尺寸均
为１５０ｍｍ×１５０ｍｍ，高度为４５０ｍｍ～
益。但我国现行《混凝土结构设计规范》 （ＧＢ ５００１０－－２００２）尚未列入５００ＭＰａ级钢
筋的设计方法，影响了这种新型高强度钢筋
５５０ｍｍ，高宽比３～３．６７，符合短柱要求。
元素轧制的ＨＲＢ５００级和采用控温技术
为了探讨５００ＭＰａ级钢筋在受压构件 中抗压强度发挥的程度，本文进行了采用 ５００ＭＰａ级钢筋作为受力钢筋的混凝土轴 心受压构件受力性能的试验，分析了混凝土 强度、纵筋配筋率以及箍筋体积配箍率等因 素对混凝土受压峰值应变、极限应变以及纵
筋压应变的影响，提出可供工程设计应用的
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ
Ｏｉｌ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ａｘｉａｌｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
５００ＭＰａ
ｓｔｅｅｌ ｂａｒｓ
Ｌｉｕ Ｌｉｘｉｎｌ，Ｍａｏ Ｄａｌｉｎ９１ （１．Ｓｃｈ００１ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｎ＿ｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２，Ｃｈｉｎａ）
０．６６％
０．６６％
０．００％
０．００％ ０．００％
０．００％ ０．００％
０．００％
－－－——３４７・－－——
第一篇基本理论
３试验结果及分析
３．１试验现象和破坏形态 加载初期混凝土和钢筋都处于弹性阶 段，钢筋和混凝土的应变随轴力的增加ｎ＇ｄ线 性增加，且两者所受轴力的比值保持不变。 随着轴压力的增大，混凝土逐渐进入塑性。 而纵向钢筋仍处于弹性阶段．铡筋和混凝土 的应力比逐渐加大。临近破坏时．构件纵向 应变超过相同强度的素混凝土试件的峰值 应变，核心区混凝土达到极限压应变忻被压 碎，纵向钢筋达到或接近屈服强度。从加载 开始到破坏．钢筋与混凝土的应变基本相 同，截面保持平面，符合平截面假定；钢筋与 混凝土二者粘结良好，不发乍相对滑移。 试验结果表明，钢筋混凝土轴压短柱有 两种破坏形态，一种是纵向钢筋被压屈外
（不加或少加低合金元素）轧制的细晶粒 ５００ＭＰａ级。采用５００ＭＰａ级钢筋代替目 前使用的ＨＩ强３３５和ＨＲＢ４００级钢筋，可 明显减少钢筋用量，也可显著改善目前框架
结构中梁、柱节点和框架柱中钢筋拥挤的现 象，提高工程质量，取得较好的社会经济效
抗压强度设计值，为我国混凝土结构设计规 范进一步修订时列入５００ＭＰａ级钢筋提供
试验构件参数
Ｓｅｃｔｉｏｎ ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ｔｅｓｔ ｍｅｌｎｈｅｒｓ
表１
Ｔａｂ．１
构件 编号
Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４ Ｂ１ Ｂ２ １３３ １３４ Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ ＣＡ Ｄｌ Ｄ２ Ｄ３ Ｄ４ Ｅ１ Ｅ２ Ｅ３ Ｆ＿Ａ Ｆ１ Ｆ２ Ｆ３ Ｆ４ Ｇ１ Ｇ２ Ｇ３ Ｇ４ Ｈ１ Ｈ２ Ｈ３ Ｈ４
，州
０．８４％ １．９１％
３．３９％ ４．２９％ ０．８３％ Ｉ．９３％ ３．３６％ ４．３２％ ０．８４％ １．９１％ ３．３９％ ４．２９％ ０．８２％
０．８２％ ０．８２％ ０．８２％
０．８２ ｏＡ
０．８２％
０．８２％
０．８２％ ０．８２％
０．８２％
０．８２％ ０．８２％ ０．８２％ ０．８２％ ０．８２％
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ
ｏｎ ｔｅｓｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ３２ Ｒ．Ｃ．ａｘｉａｌｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ５００ＭＰａ ｓｔｅｅｌ ｂａｒｓ．ｔｈｅ
ｃｕｒｖｅｓ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ ｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｓｔｉｒｒｕｐ ｒａｔｉｏ ｐｅａｋ
一３４５—
第一篇基本理论 国混凝土结构目前所应用的钢筋和混凝土
Ｎ／ｒａｍ２，因而钢筋抗压强度设计值最大只
能取为＾’＝￡ｏ・Ｅ。＝４００Ｎ／ｍｍ２。这一规 定使５００ＭＰａ级钢筋用于受压构件时，其强 度不能充分发挥，不利于５００ＭＰａ级钢筋的
强度比西方发达国家普遍要低１～２个等 级。目前欧洲国家非预应力混凝土结构采
与千斤顶承受压力之差，并记录各级压力下 的应变。当试件超过最大承载力进入下降
Ｆｉｇ．１
段的曲线，试验装置如图１所示。
图１试验装置示意图
Ｔｅｓｔ ｓｅｔｕｐ ｏｆ ａｘｉａｌｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｍｅｍｂｅｒ
段后，缓慢关闭千斤顶泄油阀，减小试验机 进油量，以降低应变速度，从而可量测下降
１一试验机上压枝；２一加载执块；３一试验柱；４一荷载传感器； ５一试验机下压枝；６一试验机油缸；７一液压同步千斤顶
在工程建设中的应用，有必要在科研的基础
上在工程中积极推广应用５００ＭＰａ级钢筋， 以节约我国混凝土结构的钢筋用量。为了 尽快使５００ＭＰａ级钢筋在工程中得到应用，
混凝土立方体强度厶一４７．８～７８Ｎ／ｍｍ２，
其中Ｈ组４个构件为不配纵向钢筋的素混 凝土柱，Ａ～Ｇ组２８个构件均为配有纵向
受压钢筋的短柱，配筋率ｐｓ一０．８３％～
用的钢筋强度为Ａ＝５００ＭＰａ，美国采用的
钢筋强度为Ａ＝５５０ＭＰａ，而我国在非预应
力混凝土结构中采用的钢筋强度分别为
推广应用。国内外大量的试验研究成果均 表明，随着混凝土强度的提高，受压峰值应 变有所提高；此外当混凝土中配有纵向受压 钢筋时，由于受压钢筋和混凝土的相互作用 以及截面应力的重分布，也将使受压峰值应