基于高强纵筋的配置加强筋柱构件的制作方法

本发明属于建筑结构，具体涉及一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件。

背景技术：

1、作为城市发展最典型的代表之一，建筑工程领域占用和消耗了大部分的社会和自然资源，而钢筋混凝土结构在建筑中的应用比例超过50％。大量使用钢筋是造成资源消耗和环境退化的主要因素之一，因此，开发和应用屈服应力大于400mpa的高强钢筋一直被认为是实际工程中减少钢筋数量、解决上述问题的最有效途径之一。

2、随着高强度钢需求的增加，业内对热轧高强钢筋的成分形态和生产工艺进行了大量的研究。尽管对屈服应力超过600mpa的高强钢筋已经形成了一系列成熟的制造工艺，但由于现有的设计规范规定有限，目前工程实践中应用的高强钢筋强度仍然比较保守。例如，美国混凝土协会的建筑规范aci 318将钢筋的屈服强度限制在550mpa。ceb-fip(欧洲标准化协会)型号规范仅规定了500级以下的钢筋的使用要求。同样，澳大利亚混凝土结构标准as 3600虽然扩大了钢筋的强度范围，并于2018年引入了600mpa钢筋，但仍未有更高强度的高强钢筋的使用先例。而与上述设计规范相比，国内规范gb50010提供的屈服强度甚至仅为500mpa。尽管国内钢筋年产量居世界首位，但由于现有的设计规范规定有限，国内工程实践中应用的高强钢筋的强度设计更为保守，甚至比发达国家还低1～2个等级，为300～400mpa；如《混凝土结构设计规范》gb50010－2002及《建筑抗震设计规范》gb50011-2001中规定在非预应力混凝土结构中采用的钢筋强度应当分别为屈服强度235mpa、屈服强度335mpa和屈服强度400mpa，且其中400mpa级的钢筋用量仅占钢筋总用量的10％左右；对于更高强度的屈服强度500mpa及以上的钢筋目前尚未列入规范，导致遇到该类情况时无借鉴配比可用。鉴于此，研发出一款适用于高强钢筋的，尤其是可用于600mpa以上的高强钢筋的加强筋柱构件的配比数据，以便提升高强钢筋的应用范围，并填充该类型钢筋的应用空白，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其可解决高强钢筋的材料配比问题，甚至能在同等柱强度下，能使用更低的配筋率来实现既定梁柱构件的施工目的，以达到节省钢材和构件用量以及方便施工的效果。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其特征在于：包括柱本体以及配置于柱本体中的箍筋和高强纵筋；

4、将所述箍筋的体积与柱本体内混凝土体积的比率定义为配箍比β，配箍比β的取值通过下式获得：

5、

6、其中：

7、a为系数；

8、fc为柱本体的抗压强度设计值；

9、ke为形状系数；

10、fty为箍筋的抗拉强度设计值；

11、将所述高强纵筋的体积与柱本体内混凝土体积的比率之比定义为配筋比γ，配筋比γ的取值通过下式获得：

12、

13、其中：

14、a为柱本体的截面面积；

15、f为柱本体的轴压承载力设计值。

16、优选的，所述形状系数ke的取值如下：

17、当柱本体为圆形构件时，形状系数ke通过下式获得：

18、

19、当柱本体为方形构件时，形状系数ke通过下式获得：

20、

21、其中：

22、d′是圆形构件核心区的直径；

23、b′是方形构件核心区的直径；

24、s是箍筋间距。

25、优选的，所述系数a的取值为：

26、当fc＝9.6mpa时，a＝1.53×10-3；当fc＝11.9mpa时，a＝1.44×10-3；

27、当fc＝14.3mpa时，a＝1.36×10-3；当fc＝16.7mpa时，a＝1.28×10-3；

28、当fc＝19.1mpa时，a＝1.21×10-3；当fc＝21.1mpa时，a＝1.15×10-3；

29、当fc＝23.1mpa时，a＝1.08×10-3；当fc＝25.3mpa时，a＝1.02×10-3；

30、当fc＝27.5mpa时，a＝9.7×10-4；当fc＝29.7mpa时，a＝9.2×10-4；

31、当fc＝31.8mpa时，a＝8.7×10-4；当fc＝33.8mpa时，a＝8.1×10-4；

32、当fc＝35.9mpa时，a＝7.6×10-4。

33、优选的，各箍筋沿柱本体环向分布，各高强纵筋沿柱本体轴向延伸设置。

34、优选的，所述高强纵筋的屈服强度为601mpa至750mpa。

35、本发明的有益效果在于：

36、1)、实际设计加强筋柱构件时，或考虑箍筋采用高强钢筋，或考虑纵筋采用高强钢筋。当高强钢筋为纵筋时，整个加强筋柱构件的强度提高会相对更多，延性提升相对较少；当高强钢筋为箍筋时，整个加强筋柱构件的延性提高会相对更多，强度提升相对较少。当然，上述提升的多寡也仅仅是相对概念，配置加强筋柱构件的整体延性和整体强度仍相较于传统构件会提升较多，因此整体施工效果仍能得到保证。

37、在上述基础上，本发明重点针对以纵筋为高强钢筋的场合，从而提供了一套简便化的计算思路，力求合理计算材料配比，确保最大化的发挥高强钢筋的自身强度性能。在该思路中，高强纵筋计算之前，需先行计算箍筋的配箍比，在明确配箍比后，方才适应性的配置相应的高强纵筋的配筋比，最终使之满足使用需求。从公式中可看出，配箍比及配筋比最高值理论上无穷大，只受生产成本的制约，也即配箍比和配筋比越高，成本自然会上升，实际视现场施工成本限定最高值即可。实际设计时，考虑尽可能贴近最低值或等于最低值，从而在同等柱强度下，能使用更低的配筋率来实现既定梁柱构件的施工目的，以达到节省钢材和构件用量以及方便施工的效果。

技术特征：

1.一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其特征在于：包括柱本体(10)以及配置于柱本体(10)中的箍筋(20)和高强纵筋(30)；

2.根据权利要求1所述的一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其特征在于：所述形状系数ke的取值如下：

3.根据权利要求1所述的一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其特征在于：所述系数a的取值为：

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其特征在于：各箍筋(20)沿柱本体(10)环向分布，各高强纵筋(30)沿柱本体(10)轴向延伸设置。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件，其特征在于：所述高强纵筋(30)的屈服强度为601mpa至750mpa。

技术总结
本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种基于高强纵筋的配置加强筋柱构件。本发明包括柱本体以及配置于柱本体中的箍筋和高强纵筋，并限定了其配箍比β和配筋比γ。本发明可解决高强钢筋的材料配比问题，甚至能在同等柱强度下，能使用更低的配筋率来实现既定梁柱构件的施工目的，以达到节省钢材和构件用量以及方便施工的效果。

技术研发人员：魏滔锴,黄华
受保护的技术使用者：安徽吾兴新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13