吊环为何应采用HPB300钢筋，而不能用HRB400、500或CRB钢筋？

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前些天接到某项目施工单位的一个电话，对方问“关于电梯机房顶的预埋吊环，设计图纸要求应采用HPB300级的钢筋，可不可以用同等直径的HRB400钢筋替换？”

我给的答复是“不可以”。

为何不可以呢？HRB400级的钢筋比HPB300级的强度更高了，相同直径情况下，吊环的承载力更高了，不是更安全了吗？为何不能用其替换呢？这也是施工方当时在电话中的疑问。

在回答上面的疑问之前，我们先思考一下“在吊环的设计中，需要考虑哪些因素？”

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”。

我们先看相关规范对吊环材料的要求：《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%(出自GB/T 1499.2-2018)，而HPB300钢筋断后伸长率为不小于25%(出自GB/T 1499.1-2018)。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。

也许有人扔有疑问“HRB400的延性虽然低一些，但也是有很好的延性的啊，不能制作吊环理由有些牵强啊”。

另一个原因就是钢筋外形上的要求，HPB表示“热轧光圆钢筋（Hot-rolled Plain Bars）”，HRB表示“热轧带肋钢筋(Hot-rolled Ribbed Bars)”。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。

以上内容便是本文开始某施工单位所提问题的答案了：我们要选择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！

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吧。

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。

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