建筑工程鋼筋應用的質(zhì)量提高措施

【摘要】普通強度鋼筋作為建筑結(jié)構(gòu)主體用材無法滿足建筑物強度及耐久性需要。建筑體型龐大各種功能復雜的工程項目及基礎設施工程，需要選擇性能更好強度更高的建筑用鋼筋。本文結(jié)合現(xiàn)行設計規(guī)范對研發(fā)使用高強度等級鋼筋進行理論與應用分析。

【關鍵詞】建筑鋼筋;高性能鋼筋;熱軋鋼筋HRB;韌性;經(jīng)濟性

Measures to improve the quality of the construction of reinforced applications

Liu Fei

（Xinjiang Oilfield Company， Oilfield public construction project managerKaramayXinjiang834000）

【Abstract】Unable to meet the normal strength reinforced as the architectural structure of the main timber building strength and durability needs. Building size huge variety of complex projects and infrastructure projects need to choose better performance and higher strength building with steel. In this paper， the current design specifications reinforced high-strength grade used for R & D theory and application.

【Key words】Reinforcing;High-performance reinforced;Hot-rolled steel bar HRB;Toughness;Economy

建筑技術多年來發(fā)展相對較慢，在鋼筋使用上普通強度一直是建筑工程應用最廣泛的結(jié)構(gòu)主材。近年來隨著經(jīng)濟的逐步提高和基礎建筑市場的繁榮，普通強度鋼筋作為建筑結(jié)構(gòu)主體用材無法滿足建筑物強度及耐久性需要。建筑體型龐大各種功能復雜的工程項目及基礎設施工程，需要選擇性能更好強度更高的建筑用鋼筋。在節(jié)省能源綠色環(huán)保的世界環(huán)境下，作為能源消耗大戶的建筑業(yè)，研發(fā)低成本高性能的建筑用鋼筋是需要解決的重要問題。

1. 建筑用鋼筋的發(fā)展狀況

（1）國內(nèi)建筑用鋼筋的生產(chǎn)應用經(jīng)歷了由低強度和高強度發(fā)展的過程。在上世紀50～60年代鋼筋使用的品種僅為碳素鋼Q2351級光圓和少數(shù)變形鋼筋。在此條件下一些工程因?qū)嶋H需要必須采用較高強度的鋼筋或鋼絲，多由項目建筑部門自行利用鋼筋冷拉或冷拔工藝提高強度，而犧牲塑性達到強度的目的，而冷拉或冷拔低碳鋼筋鋼絲可達550MPa。進入70年代冶金系統(tǒng)大量研發(fā)應用低合金鋼產(chǎn)品，在建筑用鋼筋中推出16MnⅡ級鋼筋，25MnSiⅢ級鋼筋，45MnSiV，40Si2MnV和45Si2MnTi等Ⅳ鋼筋及預應力鋼絲，鋼絞線1570MPa等建筑用鋼材。在此時所用Ⅲ級鋼筋和25MnSi（370MPa） 的強度雖然確定為400MPa，但是存在因性能不穩(wěn)定，焊接質(zhì)量也達不到使用要求，且與Ⅱ級鋼筋強度相差不大等原因，用量還不足10%。80年代的低合金鋼采取了低合金化，軋后余熱處理等工藝，研制出了400MPa新Ⅲ級鋼筋，使建筑鋼筋有大的提高。針對結(jié)構(gòu)設計及使用中存在的問題，對400MPa新Ⅲ級鋼筋進行從材料到焊接和各種配筋性能進行研究，為400MPa新Ⅲ級鋼筋用于工程作出了努力。在1991年制定的“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋” 和“鋼筋砼用余熱處理鋼筋”規(guī)程中將400MPa新Ⅲ級鋼筋納入。1996年“砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范” 進行局部修改，列入了標準強度為400MPa和540MPa的Ⅲ級和Ⅳ鋼筋。1998年制定的國家標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋” 納入了HRB500級鋼筋與HRB400級鋼筋，并制定了500MPa級鋼筋的各項性能指標要求。

（2）在進入21世紀初在“砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范”（GB50010-2002） 中明確將HRB400級鋼筋規(guī)定為砼結(jié)構(gòu)使用的主導鋼筋品種， HRB500級鋼筋由首鋼和承德鋼鐵公司研制成功并進行生產(chǎn)，其各項性能指標都能達到國家標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”（GB1499-1998） 的規(guī)定，也達到了歐洲砼協(xié)會——國際預應力協(xié)會模式規(guī)范MC90規(guī)定的S級（憂質(zhì)） 延性鋼筋的指標。歐洲規(guī)范“建筑結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)范”（ENV-8） 對于抗震結(jié)構(gòu)H類高延性鋼筋的要求。需要重視的是在“砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范”（GB50010-2002） 修訂中，為突出重點有序推廣HRB400級鋼筋，由相應的HRB500級鋼筋砼結(jié)構(gòu)的試驗資料不夠充分，當時延緩了HRB500級鋼筋納入“砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范”（GB50010-2002） 之中。

2. 結(jié)構(gòu)用鋼筋的現(xiàn)狀及問題

多年來建筑工業(yè)的發(fā)發(fā)展相對不快，在社會進入信息化時代的今天，盡管全鋼結(jié)構(gòu)，型鋼和鋼管砼結(jié)構(gòu)在高層及大跨度建筑中被較多采用，但是在量大面廣的建筑主體，鋼筋砼結(jié)構(gòu)中仍然是應用最多更具特色的結(jié)構(gòu)形。比較現(xiàn)在同歐美發(fā)達國家建筑用鋼筋的實際，存在這一些明顯的差距，主要體現(xiàn)在以下一些方面。

2.1在設計理念上有差異，發(fā)達國家有較高的結(jié)構(gòu)安全度，是依靠高強度的材料來實現(xiàn); 而我國由于高強度的材料并不是很多，較高的結(jié)構(gòu)安全度是通過更多的低強度材料的多用量來實現(xiàn)的。

2.2在材料的應用上有差異，發(fā)達國家500MPa（即新Ⅳ級鋼筋） 強度的鋼筋大面積使用，而400MPa以下的鋼筋卻較少使用。500MPa～600MPa的鋼筋用量達到95%以上，這其中既有微量合金鋼筋，也有余熱處理鋼筋，而余熱處理鋼筋使用十分廣泛。而國內(nèi)到目前為止在鋼筋砼結(jié)構(gòu)用鋼，79%左右用量為HRB335鋼筋，HRB400鋼筋用量只有30%左右，Ⅳ級以上鋼筋產(chǎn)量及用量更加少。endprint

2.3長期以來由于我國冶金生產(chǎn)滿足不了建筑用鋼筋需要，價格較高的因素影響，建筑工程使用的高強度鋼筋發(fā)展很慢?，F(xiàn)階段400MPa級低合金筋的應用仍然處于起步階段。而余熱處理鋼筋因現(xiàn)行規(guī)范要求強屈比必須大于1.25，且因焊接后接頭強度有所退火降低，在許多建筑上極少采用?，F(xiàn)在如歐洲希臘地震較多地區(qū)在建筑上大量使用余熱處理鋼筋，其規(guī)定強屈比大于1.1即可，以現(xiàn)在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的加工技術完全能夠確保這一技術指標的。國外余熱處理鋼筋的廣泛使用表明，在普通建筑物上使用是可行可靠安全性更好的選擇。

2.4從使用效果上分析，低強度鋼筋的大量使用，其結(jié)果是既造成結(jié)構(gòu)上的肥梁胖柱，又增加砼用量及施工難度，更加消耗了資源和能源，加大了冶煉過程的污染，更加不利環(huán)保及節(jié)能減排。

（1）現(xiàn)行的鋼筋砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（BG50010-2002） 中確定的高強鋼筋是HRB400和RRB400級鋼筋。其中HRB400級鋼筋是通過在鋼的成分中摻入少量合金元素使得低合金化，達到生產(chǎn)出低碳，高強度，韌性好，可焊性好的鋼筋。它具有生產(chǎn)工藝簡單，材質(zhì)穩(wěn)定，物理性能優(yōu)良的特點。HRB400和RRB400級鋼筋的力學性能指標基本相同，因為同是400MPa級;但余熱處理鋼筋延性和強屈比稍微低一些，兩者焊接性能有-定差異，因此在進行采用時兩種鋼筋的使用范圍也要考慮。熱軋鋼筋HRB系列Agt規(guī)定不小于7.5%，伸長率為16～17%，可適用于有高延性要求的配筋結(jié)構(gòu)件，當達到結(jié)構(gòu)設計所要求的鋼筋屈服強度上限和強屈比的要求后，完全可以滿足各類結(jié)構(gòu)，如一二級抗震結(jié)構(gòu)的設計和使用要求。余熱處理鋼筋RRB系列其Agt規(guī)定不小于5.0%，延長率為14～16%，能適用于-般建筑結(jié)構(gòu)及抗震等級為三四級結(jié)構(gòu)的設計及使用需要。

（2）據(jù)介紹采用釩鐵釩氮合成低合金化工藝生產(chǎn)的HRB400級鋼筋的強度可以提高16～20%，且因含釩具有較高的抗彎曲度和時效性能，較高的周期疲勞性能，抗震性能明顯優(yōu)于Ⅱ級螺紋鋼筋，成本只增加7%左右。按照不同牌號鋼筋的設計強度，采用HRB400級鋼筋可以比Ⅱ級螺紋鋼筋節(jié)省用鋼量14%，經(jīng)濟效益比較明顯。但是也存在國內(nèi)對釩鐵和釩氮合金需求量的增加，國際市場價格波動大使生產(chǎn)HRB400鋼筋比生產(chǎn)HRB335級鋼筋效益不能提高。因此從降低成本節(jié)省資源方面考慮，鋼筋生產(chǎn)企業(yè)和建筑業(yè)用戶都急切需要研發(fā)500MPa級以上的低成本高性能的鋼筋產(chǎn)品。

3. 建筑業(yè)需要高強度的鋼筋

生產(chǎn)高強度尤其是新材料要同現(xiàn)有材料共同配合才能發(fā)揮更有效性，這就需要深入考慮新材料與既有材料的共同協(xié)調(diào)與有效搭配，使各種材料自身特點得到充分發(fā)揮，對于高強度的鋼筋而言一般從兩個方面進行分析，即技術和經(jīng)濟兩個層面，其中技術匹配應是先決條件 。

3.1技術上可行性考慮，鋼筋和砼之間能夠共同工作，是由它們自身的材料性質(zhì)決定的。首先，鋼筋與砼之間有著近似相同的線膨脹系數(shù)，即鋼筋為1.2X10-5/°C; 而砼為1.0X10-5-1.5X10-5/°C，當環(huán)境溫度變化時，兩種材料之間不會由于溫差引起變形而使粘結(jié)遭受破壞。從普通砼到高強砼，普通鋼筋到高強鋼筋，砼和鋼筋的線膨脹系數(shù)不會產(chǎn)生變化，因此形成的共同工作條件仍然存在并不出現(xiàn)問題。另外鋼筋與砼有者十分良好的粘貼握裹力，鋼筋的表面通過加工形成不同紋路的肋條，俗稱螺紋鋼筋，以此來達到兩者之間的機械咬合力。當仍然不能達到傳遞鋼筋與砼之間的拉應力時，在施工時將鋼筋兩端按要求留置的一定長度彎曲90°進行錨固，增強了粘結(jié)長度及共同工作的可靠性。另外砼中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，也能在高強鋼筋表面形成一層鈍化保護膜，使鋼筋在相對于中性與酸性環(huán)境下不容易產(chǎn)生腐蝕。

3.2經(jīng)濟可行性的考慮，鋼筋的標準設計值規(guī)定HPB235為210，HRB335為300，HRB400為360，HRB500為420（N/mm2）; 從強度設計值可以看出，用同樣截面的鋼筋，HRB400級比HRB335級增加了60 N/mm2，HRB500級比HRB335級增加了120 N/mm2，理論上HRB400級比HRB335級增加鋼筋節(jié)省16.67%，HRB500級比HRB335級筋節(jié)省了28.57%。按照現(xiàn)在使用HRB335級鋼筋計算普通民用建筑，每m2鋼筋綜合平均用量50Kg計算（公共建筑按m2鋼筋90Kg） ，采用HRB400級最保守也可節(jié)省15%，即民建每m2可節(jié)省鋼筋7.5Kg，公共建筑每m2可節(jié)省鋼筋13.5Kg。若是市場價3500元/t計算，民建每m2可節(jié)省26.25元（或公建47.25元），如果改用HRB500級會省更多費用。

一般而言鋼材強度等級每提高100MPa，可減少用量6%～10%。按高性能建筑鋼筋節(jié)省8%用量計算，建筑業(yè)可減少用鋼量1600多萬t，節(jié)能減排及運輸費用是極其可觀。采用新工藝效果將更加明顯。

4. 開發(fā)高性能鋼筋應用于工程

（1）用低成本生產(chǎn)出高性能的鋼筋，是鋼筋生產(chǎn)企業(yè)以較低成本通過添加合金材料或余熱處理工藝下得到的達到甚至超過500MPa的鋼筋產(chǎn)品。而鋼筋的其它力學性能指標仍然符合國家相關規(guī)范要求。以微量合金為例，通過采用先進生產(chǎn)工藝超細化技術，大幅度降低合金元素用量，只需在鋼材中添加接近下限的合金元素用量，并改變晶粒結(jié)構(gòu)即發(fā)揮鋼材的強度潛力，提高鋼筋強度至需要的500MPa或者更高，也改善了材料的力學性能。

現(xiàn)行國家標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”GB1499-1998中規(guī)定的HRB500級和HRB400級鋼筋的性能指標見表1。

表 1HRB400級及HRB500級鋼筋的性能指標

（2） 從表1中可以看出不同直徑的鋼筋按相應的彎心直徑進行彎曲試驗，冷彎180°不產(chǎn)生裂紋，鋼筋實際檢驗抗拉強度之比大于1.25，碳的含量不大于0.55。如果簡單的按等強代換，HRB335設計強度取值為300MPa，HRB400取值為360MPa，HRB500級取值為420MPa。也是說在計算強度配筋的砼結(jié)構(gòu)工程中，用HRB500級筋代替HRB335鋼筋，可以節(jié)省用鋼量達28%以上，若是代替HRB400級筋節(jié)省用量28%左右，其經(jīng)濟效益是顯而易見的。

綜上淺述在建筑行業(yè)開展節(jié)能減排任務繁重，在建筑物壽命全周期衡量能耗對環(huán)境的影響，使用低成本高強度鋼筋，節(jié)省鋼材用量達到對資源的節(jié)約。同時由于高強度鋼筋在建筑工程構(gòu)件中，可以減小截面尺寸，，減輕結(jié)構(gòu)自重，減少工程量即降低成本。在現(xiàn)今使用高強度鋼筋有顯著的社會和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)節(jié)約型和社會友好型社會作出貢獻。

參考文獻

[1]李空軍 等 高強鋼筋在砼結(jié)構(gòu)中的應用[J]廣東土木與建筑2008（5）15～17.

[2]王希偉 等 高強鋼筋與高強砼的匹配問題[J]基建優(yōu)化2006（4）101～104.

[3]邢 麗? 砼結(jié)構(gòu)對新材料的挑戰(zhàn)[J]科技資訊2005.22? 6～7.

[4]姚仲賢 當前砼結(jié)構(gòu)中使用的主打鋼筋-HRB400級鋼筋[J]建筑技術2004（11）860～861.

[5]裴 智 等 HRB500鋼筋的研究開發(fā)與應用[J]建筑結(jié)構(gòu)學報2003（8）28～29.

[文章編號]1619-2737（2014）10-09-668

[作者簡介] 劉飛，男，職稱：工程師 ，華東石油大學土木工程畢業(yè)，現(xiàn)從事油田建設工程技術管理工作。endprint

2.3長期以來由于我國冶金生產(chǎn)滿足不了建筑用鋼筋需要，價格較高的因素影響，建筑工程使用的高強度鋼筋發(fā)展很慢?，F(xiàn)階段400MPa級低合金筋的應用仍然處于起步階段。而余熱處理鋼筋因現(xiàn)行規(guī)范要求強屈比必須大于1.25，且因焊接后接頭強度有所退火降低，在許多建筑上極少采用。現(xiàn)在如歐洲希臘地震較多地區(qū)在建筑上大量使用余熱處理鋼筋，其規(guī)定強屈比大于1.1即可，以現(xiàn)在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的加工技術完全能夠確保這一技術指標的。國外余熱處理鋼筋的廣泛使用表明，在普通建筑物上使用是可行可靠安全性更好的選擇。

2.4從使用效果上分析，低強度鋼筋的大量使用，其結(jié)果是既造成結(jié)構(gòu)上的肥梁胖柱，又增加砼用量及施工難度，更加消耗了資源和能源，加大了冶煉過程的污染，更加不利環(huán)保及節(jié)能減排。

（1）現(xiàn)行的鋼筋砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（BG50010-2002） 中確定的高強鋼筋是HRB400和RRB400級鋼筋。其中HRB400級鋼筋是通過在鋼的成分中摻入少量合金元素使得低合金化，達到生產(chǎn)出低碳，高強度，韌性好，可焊性好的鋼筋。它具有生產(chǎn)工藝簡單，材質(zhì)穩(wěn)定，物理性能優(yōu)良的特點。HRB400和RRB400級鋼筋的力學性能指標基本相同，因為同是400MPa級;但余熱處理鋼筋延性和強屈比稍微低一些，兩者焊接性能有-定差異，因此在進行采用時兩種鋼筋的使用范圍也要考慮。熱軋鋼筋HRB系列Agt規(guī)定不小于7.5%，伸長率為16～17%，可適用于有高延性要求的配筋結(jié)構(gòu)件，當達到結(jié)構(gòu)設計所要求的鋼筋屈服強度上限和強屈比的要求后，完全可以滿足各類結(jié)構(gòu)，如一二級抗震結(jié)構(gòu)的設計和使用要求。余熱處理鋼筋RRB系列其Agt規(guī)定不小于5.0%，延長率為14～16%，能適用于-般建筑結(jié)構(gòu)及抗震等級為三四級結(jié)構(gòu)的設計及使用需要。

（2）據(jù)介紹采用釩鐵釩氮合成低合金化工藝生產(chǎn)的HRB400級鋼筋的強度可以提高16～20%，且因含釩具有較高的抗彎曲度和時效性能，較高的周期疲勞性能，抗震性能明顯優(yōu)于Ⅱ級螺紋鋼筋，成本只增加7%左右。按照不同牌號鋼筋的設計強度，采用HRB400級鋼筋可以比Ⅱ級螺紋鋼筋節(jié)省用鋼量14%，經(jīng)濟效益比較明顯。但是也存在國內(nèi)對釩鐵和釩氮合金需求量的增加，國際市場價格波動大使生產(chǎn)HRB400鋼筋比生產(chǎn)HRB335級鋼筋效益不能提高。因此從降低成本節(jié)省資源方面考慮，鋼筋生產(chǎn)企業(yè)和建筑業(yè)用戶都急切需要研發(fā)500MPa級以上的低成本高性能的鋼筋產(chǎn)品。

3. 建筑業(yè)需要高強度的鋼筋

生產(chǎn)高強度尤其是新材料要同現(xiàn)有材料共同配合才能發(fā)揮更有效性，這就需要深入考慮新材料與既有材料的共同協(xié)調(diào)與有效搭配，使各種材料自身特點得到充分發(fā)揮，對于高強度的鋼筋而言一般從兩個方面進行分析，即技術和經(jīng)濟兩個層面，其中技術匹配應是先決條件 。

3.1技術上可行性考慮，鋼筋和砼之間能夠共同工作，是由它們自身的材料性質(zhì)決定的。首先，鋼筋與砼之間有著近似相同的線膨脹系數(shù)，即鋼筋為1.2X10-5/°C; 而砼為1.0X10-5-1.5X10-5/°C，當環(huán)境溫度變化時，兩種材料之間不會由于溫差引起變形而使粘結(jié)遭受破壞。從普通砼到高強砼，普通鋼筋到高強鋼筋，砼和鋼筋的線膨脹系數(shù)不會產(chǎn)生變化，因此形成的共同工作條件仍然存在并不出現(xiàn)問題。另外鋼筋與砼有者十分良好的粘貼握裹力，鋼筋的表面通過加工形成不同紋路的肋條，俗稱螺紋鋼筋，以此來達到兩者之間的機械咬合力。當仍然不能達到傳遞鋼筋與砼之間的拉應力時，在施工時將鋼筋兩端按要求留置的一定長度彎曲90°進行錨固，增強了粘結(jié)長度及共同工作的可靠性。另外砼中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，也能在高強鋼筋表面形成一層鈍化保護膜，使鋼筋在相對于中性與酸性環(huán)境下不容易產(chǎn)生腐蝕。

3.2經(jīng)濟可行性的考慮，鋼筋的標準設計值規(guī)定HPB235為210，HRB335為300，HRB400為360，HRB500為420（N/mm2）; 從強度設計值可以看出，用同樣截面的鋼筋，HRB400級比HRB335級增加了60 N/mm2，HRB500級比HRB335級增加了120 N/mm2，理論上HRB400級比HRB335級增加鋼筋節(jié)省16.67%，HRB500級比HRB335級筋節(jié)省了28.57%。按照現(xiàn)在使用HRB335級鋼筋計算普通民用建筑，每m2鋼筋綜合平均用量50Kg計算（公共建筑按m2鋼筋90Kg） ，采用HRB400級最保守也可節(jié)省15%，即民建每m2可節(jié)省鋼筋7.5Kg，公共建筑每m2可節(jié)省鋼筋13.5Kg。若是市場價3500元/t計算，民建每m2可節(jié)省26.25元（或公建47.25元），如果改用HRB500級會省更多費用。

一般而言鋼材強度等級每提高100MPa，可減少用量6%～10%。按高性能建筑鋼筋節(jié)省8%用量計算，建筑業(yè)可減少用鋼量1600多萬t，節(jié)能減排及運輸費用是極其可觀。采用新工藝效果將更加明顯。

4. 開發(fā)高性能鋼筋應用于工程

（1）用低成本生產(chǎn)出高性能的鋼筋，是鋼筋生產(chǎn)企業(yè)以較低成本通過添加合金材料或余熱處理工藝下得到的達到甚至超過500MPa的鋼筋產(chǎn)品。而鋼筋的其它力學性能指標仍然符合國家相關規(guī)范要求。以微量合金為例，通過采用先進生產(chǎn)工藝超細化技術，大幅度降低合金元素用量，只需在鋼材中添加接近下限的合金元素用量，并改變晶粒結(jié)構(gòu)即發(fā)揮鋼材的強度潛力，提高鋼筋強度至需要的500MPa或者更高，也改善了材料的力學性能。

現(xiàn)行國家標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”GB1499-1998中規(guī)定的HRB500級和HRB400級鋼筋的性能指標見表1。

表 1HRB400級及HRB500級鋼筋的性能指標

（2） 從表1中可以看出不同直徑的鋼筋按相應的彎心直徑進行彎曲試驗，冷彎180°不產(chǎn)生裂紋，鋼筋實際檢驗抗拉強度之比大于1.25，碳的含量不大于0.55。如果簡單的按等強代換，HRB335設計強度取值為300MPa，HRB400取值為360MPa，HRB500級取值為420MPa。也是說在計算強度配筋的砼結(jié)構(gòu)工程中，用HRB500級筋代替HRB335鋼筋，可以節(jié)省用鋼量達28%以上，若是代替HRB400級筋節(jié)省用量28%左右，其經(jīng)濟效益是顯而易見的。

綜上淺述在建筑行業(yè)開展節(jié)能減排任務繁重，在建筑物壽命全周期衡量能耗對環(huán)境的影響，使用低成本高強度鋼筋，節(jié)省鋼材用量達到對資源的節(jié)約。同時由于高強度鋼筋在建筑工程構(gòu)件中，可以減小截面尺寸，，減輕結(jié)構(gòu)自重，減少工程量即降低成本。在現(xiàn)今使用高強度鋼筋有顯著的社會和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)節(jié)約型和社會友好型社會作出貢獻。

參考文獻

[1]李空軍 等 高強鋼筋在砼結(jié)構(gòu)中的應用[J]廣東土木與建筑2008（5）15～17.

[2]王希偉 等 高強鋼筋與高強砼的匹配問題[J]基建優(yōu)化2006（4）101～104.

[3]邢 麗? 砼結(jié)構(gòu)對新材料的挑戰(zhàn)[J]科技資訊2005.22? 6～7.

[4]姚仲賢 當前砼結(jié)構(gòu)中使用的主打鋼筋-HRB400級鋼筋[J]建筑技術2004（11）860～861.

[5]裴 智 等 HRB500鋼筋的研究開發(fā)與應用[J]建筑結(jié)構(gòu)學報2003（8）28～29.

[文章編號]1619-2737（2014）10-09-668

[作者簡介] 劉飛，男，職稱：工程師 ，華東石油大學土木工程畢業(yè)，現(xiàn)從事油田建設工程技術管理工作。endprint

2.3長期以來由于我國冶金生產(chǎn)滿足不了建筑用鋼筋需要，價格較高的因素影響，建筑工程使用的高強度鋼筋發(fā)展很慢?，F(xiàn)階段400MPa級低合金筋的應用仍然處于起步階段。而余熱處理鋼筋因現(xiàn)行規(guī)范要求強屈比必須大于1.25，且因焊接后接頭強度有所退火降低，在許多建筑上極少采用?，F(xiàn)在如歐洲希臘地震較多地區(qū)在建筑上大量使用余熱處理鋼筋，其規(guī)定強屈比大于1.1即可，以現(xiàn)在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的加工技術完全能夠確保這一技術指標的。國外余熱處理鋼筋的廣泛使用表明，在普通建筑物上使用是可行可靠安全性更好的選擇。

2.4從使用效果上分析，低強度鋼筋的大量使用，其結(jié)果是既造成結(jié)構(gòu)上的肥梁胖柱，又增加砼用量及施工難度，更加消耗了資源和能源，加大了冶煉過程的污染，更加不利環(huán)保及節(jié)能減排。

（1）現(xiàn)行的鋼筋砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（BG50010-2002） 中確定的高強鋼筋是HRB400和RRB400級鋼筋。其中HRB400級鋼筋是通過在鋼的成分中摻入少量合金元素使得低合金化，達到生產(chǎn)出低碳，高強度，韌性好，可焊性好的鋼筋。它具有生產(chǎn)工藝簡單，材質(zhì)穩(wěn)定，物理性能優(yōu)良的特點。HRB400和RRB400級鋼筋的力學性能指標基本相同，因為同是400MPa級;但余熱處理鋼筋延性和強屈比稍微低一些，兩者焊接性能有-定差異，因此在進行采用時兩種鋼筋的使用范圍也要考慮。熱軋鋼筋HRB系列Agt規(guī)定不小于7.5%，伸長率為16～17%，可適用于有高延性要求的配筋結(jié)構(gòu)件，當達到結(jié)構(gòu)設計所要求的鋼筋屈服強度上限和強屈比的要求后，完全可以滿足各類結(jié)構(gòu)，如一二級抗震結(jié)構(gòu)的設計和使用要求。余熱處理鋼筋RRB系列其Agt規(guī)定不小于5.0%，延長率為14～16%，能適用于-般建筑結(jié)構(gòu)及抗震等級為三四級結(jié)構(gòu)的設計及使用需要。

（2）據(jù)介紹采用釩鐵釩氮合成低合金化工藝生產(chǎn)的HRB400級鋼筋的強度可以提高16～20%，且因含釩具有較高的抗彎曲度和時效性能，較高的周期疲勞性能，抗震性能明顯優(yōu)于Ⅱ級螺紋鋼筋，成本只增加7%左右。按照不同牌號鋼筋的設計強度，采用HRB400級鋼筋可以比Ⅱ級螺紋鋼筋節(jié)省用鋼量14%，經(jīng)濟效益比較明顯。但是也存在國內(nèi)對釩鐵和釩氮合金需求量的增加，國際市場價格波動大使生產(chǎn)HRB400鋼筋比生產(chǎn)HRB335級鋼筋效益不能提高。因此從降低成本節(jié)省資源方面考慮，鋼筋生產(chǎn)企業(yè)和建筑業(yè)用戶都急切需要研發(fā)500MPa級以上的低成本高性能的鋼筋產(chǎn)品。

3. 建筑業(yè)需要高強度的鋼筋

生產(chǎn)高強度尤其是新材料要同現(xiàn)有材料共同配合才能發(fā)揮更有效性，這就需要深入考慮新材料與既有材料的共同協(xié)調(diào)與有效搭配，使各種材料自身特點得到充分發(fā)揮，對于高強度的鋼筋而言一般從兩個方面進行分析，即技術和經(jīng)濟兩個層面，其中技術匹配應是先決條件 。

3.1技術上可行性考慮，鋼筋和砼之間能夠共同工作，是由它們自身的材料性質(zhì)決定的。首先，鋼筋與砼之間有著近似相同的線膨脹系數(shù)，即鋼筋為1.2X10-5/°C; 而砼為1.0X10-5-1.5X10-5/°C，當環(huán)境溫度變化時，兩種材料之間不會由于溫差引起變形而使粘結(jié)遭受破壞。從普通砼到高強砼，普通鋼筋到高強鋼筋，砼和鋼筋的線膨脹系數(shù)不會產(chǎn)生變化，因此形成的共同工作條件仍然存在并不出現(xiàn)問題。另外鋼筋與砼有者十分良好的粘貼握裹力，鋼筋的表面通過加工形成不同紋路的肋條，俗稱螺紋鋼筋，以此來達到兩者之間的機械咬合力。當仍然不能達到傳遞鋼筋與砼之間的拉應力時，在施工時將鋼筋兩端按要求留置的一定長度彎曲90°進行錨固，增強了粘結(jié)長度及共同工作的可靠性。另外砼中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，也能在高強鋼筋表面形成一層鈍化保護膜，使鋼筋在相對于中性與酸性環(huán)境下不容易產(chǎn)生腐蝕。

3.2經(jīng)濟可行性的考慮，鋼筋的標準設計值規(guī)定HPB235為210，HRB335為300，HRB400為360，HRB500為420（N/mm2）; 從強度設計值可以看出，用同樣截面的鋼筋，HRB400級比HRB335級增加了60 N/mm2，HRB500級比HRB335級增加了120 N/mm2，理論上HRB400級比HRB335級增加鋼筋節(jié)省16.67%，HRB500級比HRB335級筋節(jié)省了28.57%。按照現(xiàn)在使用HRB335級鋼筋計算普通民用建筑，每m2鋼筋綜合平均用量50Kg計算（公共建筑按m2鋼筋90Kg） ，采用HRB400級最保守也可節(jié)省15%，即民建每m2可節(jié)省鋼筋7.5Kg，公共建筑每m2可節(jié)省鋼筋13.5Kg。若是市場價3500元/t計算，民建每m2可節(jié)省26.25元（或公建47.25元），如果改用HRB500級會省更多費用。

一般而言鋼材強度等級每提高100MPa，可減少用量6%～10%。按高性能建筑鋼筋節(jié)省8%用量計算，建筑業(yè)可減少用鋼量1600多萬t，節(jié)能減排及運輸費用是極其可觀。采用新工藝效果將更加明顯。

4. 開發(fā)高性能鋼筋應用于工程

（1）用低成本生產(chǎn)出高性能的鋼筋，是鋼筋生產(chǎn)企業(yè)以較低成本通過添加合金材料或余熱處理工藝下得到的達到甚至超過500MPa的鋼筋產(chǎn)品。而鋼筋的其它力學性能指標仍然符合國家相關規(guī)范要求。以微量合金為例，通過采用先進生產(chǎn)工藝超細化技術，大幅度降低合金元素用量，只需在鋼材中添加接近下限的合金元素用量，并改變晶粒結(jié)構(gòu)即發(fā)揮鋼材的強度潛力，提高鋼筋強度至需要的500MPa或者更高，也改善了材料的力學性能。

現(xiàn)行國家標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”GB1499-1998中規(guī)定的HRB500級和HRB400級鋼筋的性能指標見表1。

表 1HRB400級及HRB500級鋼筋的性能指標

（2） 從表1中可以看出不同直徑的鋼筋按相應的彎心直徑進行彎曲試驗，冷彎180°不產(chǎn)生裂紋，鋼筋實際檢驗抗拉強度之比大于1.25，碳的含量不大于0.55。如果簡單的按等強代換，HRB335設計強度取值為300MPa，HRB400取值為360MPa，HRB500級取值為420MPa。也是說在計算強度配筋的砼結(jié)構(gòu)工程中，用HRB500級筋代替HRB335鋼筋，可以節(jié)省用鋼量達28%以上，若是代替HRB400級筋節(jié)省用量28%左右，其經(jīng)濟效益是顯而易見的。

綜上淺述在建筑行業(yè)開展節(jié)能減排任務繁重，在建筑物壽命全周期衡量能耗對環(huán)境的影響，使用低成本高強度鋼筋，節(jié)省鋼材用量達到對資源的節(jié)約。同時由于高強度鋼筋在建筑工程構(gòu)件中，可以減小截面尺寸，，減輕結(jié)構(gòu)自重，減少工程量即降低成本。在現(xiàn)今使用高強度鋼筋有顯著的社會和經(jīng)濟效益，實現(xiàn)節(jié)約型和社會友好型社會作出貢獻。

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[文章編號]1619-2737（2014）10-09-668

[作者簡介] 劉飛，男，職稱：工程師 ，華東石油大學土木工程畢業(yè)，現(xiàn)從事油田建設工程技術管理工作。endprint