中美规范钢筋定义及主要力学性能对比.pdf

45云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2023-02-11 作者简介：余宝宝（1998-），男，河南汝州人，硕士研究生，主要从事地理学研究工作。中美规范钢筋定义及主要力学性能对比余宝宝1，李顾媛2，耿士超2，李旭华2（1.华北水利水电大学测绘与地理信息学院，河南郑州450046；2.中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州450001）摘要：随着经济全球化程度的不断加深，我国承包的主要国际工程依旧以水利水电工程为主。由于国内外的标准不一致的原因，工程纠纷层出不穷。国外水利水电工程常以美国规范为依据，而钢筋的物理力学性能常决定结构构件的力学性能，因此选择钢筋是结构设计的重要一环。重点研究中国规范 GB 1499.1-2017、GB 1499.2-2018 和美国规范 ASTM A706M-2014、ASTM A615M-2014 之间的异同点，得出中美规范中钢筋主要参数和力学性能的异同点，为今后的海外水利水电项目提供便利。关键词：中国规范；美国规范；强度；对比分析中国分类号：TU511.3+2 文献标识码：A文章编号：1006-3951(2024)03-0045-03DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.012Comparison of Definition and Main Mechanical Properties of Reinforcement in Chinese and American SpecificationsYU Baobao1,LI Guyuan2,GENG Sichao2,LI Xuhua2(1.College of Surveying and Geo-Informatics,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450046,China;2.POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 11 CO.,LTD.,Zhengzhou 450001,China)Abstract：With the deepening of economic globalization,the main international projects contracted by China are still water conservancy and hydropower projects.Due to the inconsistent standards at home and abroad,engineering disputes emerge in endlessly.Foreign water conservancy and hydropower projects are often based on American codes,and the physical and mechanical properties of reinforcement often determine the mechanical properties of structural members,so the selection of reinforcement is an important part of structural design.This paper focuses on the similarities and differences between Chinese specifications GB 1499.1-2017,GB 1499.2-2018 and American specifications ASTM a706m-2014 and ASTM a615m-2014,and obtains the similarities and differences of main parameters and mechanical properties of steel bars in Chinese and American specifications,so as to provide convenience for overseas water conservancy and hydropower projects in the future.Keywords：Chinese specification;American specification;strength;comparative analysis0引言在“一带一路”倡议激励下，我国国际工程承包商主要面对的是非洲、东南亚和南美洲的发展中国家1。但在竞标过程中，发达国家以技术标准为核心，凭借技术、地缘政治等优势形成的市场壁垒使得我国企业不仅在争取国际水电工程承包业务的过程中竞争力被大打折扣，而且利润空间也受到了严重制约。因此，研究国内外水电工程相关标准的差异势在必行2。国外常以美国标准为依据进行一系列的钢筋试验检测工作，以国内外市场上生产和应用较为普遍的规范 ASTM A706M-2014混凝土配筋用低合金带肋钢筋与光圆钢筋标准、ASTM A615M-2014混凝土配筋用碳钢带肋钢筋与光圆钢筋标准，GB 1499.1-2017钢筋混凝土用钢 46云南水力发电2024 年第 3 期第 1 部分：热轧光圆钢筋、GB 1499.2-2018钢筋混凝土用钢 第 2 部分：热轧带肋钢筋为例，对比和探讨中美标准钢筋的适异同点，研究如何在后续的项目中避免不利情况的发生，以及如何充分发挥中国先进的水电筑坝技术，增强中国标准在国际上的接受度和影响力。1钢筋外观定义的差异外观检查是试验检测的第一步，中美规范中也做出了详细的规定。通过对比中美规范3-6可以得出：GB 1499 与 ASTM 不仅标准均采用 SI 国际单位制，而且所适用的钢筋交货型式、外形也基本相同。然而，ASTM 与 GB 1499 适用的钢筋混凝土结构或地区、钢筋可焊性存在一定差异：GB 1499.2 中的非抗震钢筋、A615M钢筋一般不适用于抗震结构或地区，而 A706M、GB 1499 钢筋为焊接钢筋，A615M 钢筋为非焊接钢筋。除此之外，钢筋种类划分依据也存在一定的差异性，ASTM 可按化学成分划分低合金钢钢筋标准（A706M）和碳钢钢筋标准（A615M），而 GB 1499 则不按化学成分划分。与此同时，ASTM与 GB 1499 中的相关定义详细要求见表 1，从表中可以看出中美规范标准中的带肋钢筋、光圆（面）钢筋、横肋、纵肋和肋间距的定义基本相同，但公称直径和肋高的定义略有差异，这就导致在钢筋生产过程中需根据相应的规范生产，并严格把关。2钢筋等级规格的差异钢筋等级和规格的正确性在进出口贸易上起着决定性作用，中美钢筋不同规范的等级和规格均不相同，详细要求见表 2。从表 1 和表 2 可以看出：ASTM 与 GB 1499 均以（下）屈服强度特征值为分级依据且 GB 1499 的300（光圆）、400（带肋）、500（带肋）级分别与ASTM的280、420、520级钢筋等级强度较为接近。然而，中美标准中的钢筋的牌号标识方式并不相同。美国标准的正文钢筋与中国标准在公称直径、公称横截面积、公称质量（重量）并不相同，但附录可选钢筋与中国标准有相对应的规格，而对应规格的钢筋公称直径、公称横截面积、公称质量相同。此外，A706M 或 A615M 正文钢筋与附录可选钢筋即使标识相同，但其公称直径、质量、横截面面积也不相同，所以在美国标准 A706M 或A615M 的 1.3 条中明确指出“对于钢筋的韧性特性试验，试验尺寸应采用与钢筋标识中最接近的公称直径，而不是标识尺寸”，说明在这一点上美国标准比中国标准要更加严谨、准确。3钢筋检验规则的差异钢筋检验是钢筋应用于实际工程中的重要一环，它决定着钢筋能否投入使用。通过对比中美表 1中美规范钢筋外观定义表定义带肋钢筋光圆（面）钢筋横肋纵肋公称直径肋高肋间距ASTM A615M带突出体的钢筋，钢筋混凝土和类似结构用钢筋表面光滑不带肋的钢筋带肋钢筋上的横向突出体钢筋上与钢筋轴线平行的纵向突出体单位长度的相同质量光圆钢筋的直径横肋的平均高度，应为至少两个典型横肋高度的测量平均值带肋钢筋横肋间距为钢筋试样的测量长度除以间距数ASTM A706MGB 1499.1横截面通常为圆形，且表面光滑的成品钢筋圆的直径GB 1499.2横截面通常为圆形，且表面带肋的混凝土结构用钢与钢筋轴线不平行的其他肋平行于钢筋轴线的均匀连续肋与钢筋的公称横截面面积相等的圆的直径肋的最高点到芯部表面垂直于钢筋轴线的距离平行钢筋轴线测量的两相邻横肋中心间的距离表 2中美规范钢筋等级规格表指标ASTM A615M-2014ASTM A706M-2014GB 1499.1-2017GB 1499.2-2018分级依据（下）屈服强度特征值等级设置280 级、420 级、520 级、550 级420 级、550 级300 级400 级、500 级钢筋牌号标识或构成40 280、60 420 级、75 520、80550级60420、80550级HPB+下屈服强度特征值HRB（HRBF）+下屈服强度特征值+（E）（抗震钢筋）钢筋规格设置与对应性9.5 57.3 mm（正文）11 种规格：公称直径 9.5、12.7、15.9、19.1、22.2、25.4、28.7、32.3、35.8、43.0、57.3 mm10 60 mm（附录可选）11 种规格：公称直径 10、12、16、20、25、28、32、36、40、50、60 mm6 50 mm15 种规格：公称直径 6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、50 mm6 22 mm9种规格：公称直径6（6.5）、8、10、12、14、16、18、20、22 mm47余宝宝，李顾媛，耿士超，李旭华中美规范钢筋定义及主要力学性能的对比规范 ASTM 与 GB 1499 可以得出：对钢筋有技术要求的项目，其拉伸与弯曲试验检验的试样截面规定相同，并且主要的试验检验项目、组批规则的规定也基本相同，但在 ASTM 中未规定钢筋检测的组批重量，GB 1499 中的钢筋组批重量要求通常不大于 60 t。针对钢筋检验规则，反映出中国标准比美国标准更加精细。4钢筋拉伸（力学）性能的差异屈服强度反映的是钢筋的抵抗塑性变形的能力，抗拉强度反映的是钢筋抵抗外力的能力，伸长率反映的是钢筋的塑性变形能力。ASTM 与GB1499 均对带肋钢筋的抗拉强度、屈服强度和伸长率做出规定，详细要求见表 3。表 3中美规范钢筋拉伸（力学）性能表定义等级抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%强屈比/%超强比/%ASTM A615M280 级 420 280 11 12420 级 620 420 7 9520 级 690 520 6 7550 级 725 550 6 7ASTM A706M420 级 550 420 且 540 10 14550 级 690 550 且 675 10 12GB 1499.1300 级 420 300 25.0GB 1499.2400 级 540 400 16 1.25（带 E）1.25（带 E）7.5（9.0）500 级 630 600 15 1.30（带 E）1.30（带 E）7.5（9.0）从表 3 中可以看出，三者的限值均有所不同。其中，A706M 的 420 级与 GB 1499 的 400 级抗震钢筋屈服强度、抗拉强度相近，A615M 的 420级、520 级钢筋分别与 GB 1499 的 400 级、500 级非抗震钢筋屈服强度相近。此外，A706M 钢筋与GB 1499 抗震钢筋还对强屈比提出了相同要求。然而，A706M（低合金）钢筋以屈服强度上限值、GB 抗震钢筋则以“实测屈服强度与规定的屈服强度特征值之比不大于 1.30”限制了屈服强度上限、A615M（碳钢）钢筋和 GB 1499 非抗震钢筋并无屈服强度上限和强屈比要求。其次，通过对比可以看出：ASTM 与 GB 1499 均对光圆钢筋的抗拉强度、屈服强度、伸长率的限值亦有所不同。其中，A615M的280级与GB 1499的300级钢筋屈服强度、抗拉强度相近；A706M 有屈服强度上限和强屈比要求，而 A615M 与 GB 1499 却无此要求。此外，通过对比 ASTM 和 GB1499 后发现还存在以下不同之处：对没有明显屈服点的钢筋来说，都以非比例延伸率为 0.2%时的应力来确定钢筋的屈服强度；ASTM 中的伸长率是在标距为 200 mm时测定，而 GB 1499 中的标距则为 5 倍公称直径。5结束语在国际贸易往来和海外水利水电工程中，钢筋的钢筋外观定义、等级规格、检验规则和力学性能都起着举足轻重的作用。通过对中美钢筋规范的比较可以发现两者还存在较多的异同点，因此钢筋在生产、进出口贸易和应用于海外水利水电工程时还需要注意以下几点。1）中美规范中钢筋所适用的单位制相同，划分依据、检验规则和公称直径、肋高定义有所差异，相比美国规范，中国规范更加严格。2）在钢筋等级规格方面，中美规范较为接近，美国标准比中国标准要更加严谨、准确。在采购美国钢筋时，需注意是否标注附录，这样可以为日后的试验检测工作带来便利。3）在钢筋力学性能方面，美国规范在钢筋屈服强度和伸长率方面要求的更为严格，但未考虑抗震钢筋的相关因素。参考文献：1 徐小伟，唐红平.HRB400钢筋标准和G60钢筋标准对比研究 J.人民长江，2018，49（S2）：214-216.2 任杰，李游.水电站地下埋管结构分析对比研究 J.云南水力发电，2022，38（12）：282-287.3 ASTM615/A615M Standard specification for deformed and plain car-bon-steel bar for concrete reinforcementS.USA：ASTM，2014.4 ASTM706/A706M Standard specification for low-alloy steel deformed and plain bars for concrete reinforcementS.USA：ASTM，2014.5 GB/T 1499.1-2017 钢筋混凝土用钢 第 1 部分：热轧光圆钢筋S.6 GB/T 1499.1-2018 钢筋混凝土用钢 第 2 部分：热轧带肋钢筋S.