00引言
结构设计中的预埋吊环,一般设计图纸都会要求应采用HPB300级的钢筋,而没有用HRB400、500或CRB钢筋。那到底可以不可以用这些钢筋呢?
现场施工时候没有HPB300钢筋,能不能用HRB400或者500来替换呢?
单纯从强度来看,貌似这样替换没得毛病,毕竟是高强度替换低强度,安全系数更高了。
然而,结果很打脸,这个是不能替换的。主要是这些高强钢筋的延性不满足要求。

01吊环的设计要求
首先,吊环应选用具有足够强度和良好延展性的材料,以承受在各种负载作用下不发生断裂(特别是脆性断裂)。因此,需要考虑“承载能力、延性情况、安装或使用方式、使用环境、经济性等”。
相关规范要求:
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第9.7.6条要求“吊环应采用HPB300钢筋或Q235B圆钢...”;《混凝土结构构造手册(第五版)》第十四章第六节“吊环...严禁使用冷加工钢筋...”。
HRB400级、500级的钢筋虽然强度较HPB300级的高,但其含碳量也相对较高(HRB400级钢筋碳含量不大于0.54%,HPB300级碳含量不大于0.25%),含碳量高的延性就低。HRB400钢筋断后伸长率不小于16%,而HPB300钢筋断后伸长率为不小于25%。后者HPB300钢筋延性明显高于前者。且HRB400钢筋弯折后容易在弯折处出现裂纹。
02吊环的使用要求
钢筋外形上的要求,吊环一般是检修使用,通常受力的时候,都是有钢丝绳穿进去。因此越光滑,越方便使用。
HPB表示“热轧光圆钢筋(Hot-rolledPlainBars)”,HRB表示“热轧带肋钢筋(Hot-rolledRibbedBars)”。由于吊环在工作(使用)过程中通常要与“钢丝绳”或其他“吊钩”等连接,如果采用HRB等带肋钢筋,可能导致与连接件间出现“顿挫”或“卡住”的问题,存安全隐患。
虽然在《混凝土结构构造手册(第五版)》第十四章第六节有一句“确有工程经验,吊环直径‘d=φ16~φ25’时,可采用HRB400E钢筋制作”。但是此处的“确有工程经验”该如何考证或提供相关材料呢?

同理,吊环可采用Q235B钢棒而不采用Q335B的原因是“Q235B钢材较Q335B的含碳量更低,延性更好(虽然强度低一些)”。对于CRB钢筋,是指“冷轧带肋钢筋(Cold-rolled Ribbed Bars)”,其延性低且带肋,因此也是不适用于吊环的制作的。
吊环原则:有足够强度且延性好、体形光圆的材料作吊环,同时兼顾经济性!
03吊环的安全度
下面是关于吊环的另一个疑问,“吊环所用的HPB300钢筋的抗拉强度设计值是270Mpa,为何吊环承载力验算时其应力不应大于65Mpa?仅仅是因为考虑了安全冗余量吗?还是拍脑袋拍出来的?”
对此,《混规》条文是有解释的“吊环钢筋的抗拉强度设计值应乘以折减系数:构件自重荷载分项系数取为1.2,超载系数1.2,钢筋弯折应力集中对强度的折减系数1.4,动力系数1.5,钢丝绳角度对吊环的影响系数1.4等”。
因此,当取HPB300级钢筋时,吊环钢筋实际取用的允许拉应力值为270/(1.2*1.2*1.4*1.5*1.4)=63.8N/mm²,约为65N/mm²。这就是规范的取值的来源。同时,应注意验算吊环应力时采用的是荷载标准值,而不是设计值。
另外需要提醒的是,当一个构件上有4个吊钩时,应按3个吊环进行验算,主要是考虑吊环可能存在的受力不平衡的冗余设计。
吊环作为连接吊装设备和被吊装物体的装置,它的设计直接影响到吊装作业的安全性、可靠性甚至吊装效率。因此,在结构设计中,应对吊环可能会受到的荷载情况要有充分的了解,确保其承载力及连接的可靠性,同时要注意在结构施工图中应表达明确吊环所用的材料、防腐防锈处理要求等,避免施工错误或误解。