高強鋼筋在工程中的應用分析

摘 要：通過對高強鋼筋在我國應用方面的分析，闡述了高強鋼筋的發(fā)展趨勢，介紹了高強鋼筋的應用優(yōu)勢，分析了高強鋼筋在應用過程中存在的問題，說明了關于高強鋼筋的發(fā)展方向。

關鍵詞：高強鋼筋；應用分析；發(fā)展方向

高強鋼筋在我國建筑工程應用中的主要是HRB400和HRB500級鋼筋，主要是通過對鋼筋添加一定量的合金金屬微合金化而成，提高了鋼筋的強度，同時又保留了鋼筋的延性。近年來，隨著房屋建筑規(guī)模的提高，對混凝土結構設計提出了更高的要求，為了適應建筑行業(yè)發(fā)展的需要，逐步向國外進行技術接軌同時加強對鋼鐵行業(yè)的結構調整與產業(yè)升級，我國正在大力推廣高強鋼筋的應用。

1 高強鋼筋的應用優(yōu)勢

高強鋼筋與低強鋼筋相比，不僅完全滿足了建筑用鋼的要求，具有較好的強度和一定的延性，同時也有效改善了鋼筋的力學性能。

由于高強鋼筋在強度上占有很大優(yōu)勢，當采用高強鋼筋布置于結構構件上，在提高結構安全性能的同時，可有效減少單位建筑面積的鋼筋用量。因此采用高強鋼筋具有極好的節(jié)材作用，降低了構件的經(jīng)濟成本，減少了資源的損耗，符合現(xiàn)階段我國對節(jié)能減排的要求。

高強鋼筋的應用可以顯著提高構件的配筋效率。對于一些梁柱構件，在設計中常常因為受到鋼筋之間合理間距的限制，不得不加大構件的截面尺寸，導致梁柱構件混凝土用量的增加，減少了建筑的有效空間，降低了社會效益。如采用高強鋼筋作為受力鋼筋，可明顯降低配筋的數(shù)量，使梁柱截面得到合理優(yōu)化。

在工程施工中，采用高強鋼筋可以有效地降低施工難度。對于大跨度或者是重載結構，當采用低強鋼筋配筋時，梁柱節(jié)點處的鋼筋過于密集，造成鋼筋的安裝和綁扎困難。而換用高強鋼筋，不僅可以減少節(jié)點的配筋數(shù)量，同時降低了鋼筋的綁扎和混凝土的施工難度，便于施工管理，提高了鋼筋工程的施工效率。

2 應用高強鋼筋存在的問題

高強鋼筋在我國尚未得到大范圍的使用，主要問題在于技術和推廣兩個方面。從技術方面來看，在提高鋼筋強度的同時，未能很好的解決鋼筋錨固長度問題，以及構件的裂縫控制等問題，限制了高強鋼筋作用的發(fā)揮。從推廣方面來看，我國對高強鋼筋相關理論研究和實驗分析不夠充分，配套的技術標準和規(guī)程的編制還有待完善，尚不能滿足目前建筑發(fā)展的需要。除此之外，設計、施工等單位對技術標準和規(guī)程的執(zhí)行力度也不夠。

在結構設計中，如采用HRB500級鋼筋代替以往普遍使用的HRB335級鋼筋作為鋼筋混凝土結構受彎構件的縱向受力鋼筋，在相同的受彎承載力情況下，可以顯著減少鋼筋的用料，從而取得較好的社會經(jīng)濟效益。然而，在實際工程中若采用高強鋼筋，在使用荷載的作用下鋼筋應力會顯著提高，構件的裂縫寬度和撓度可能會因此而超過限值，取代承載力計算成為控制結構設計的主要因素，高強鋼筋的強度優(yōu)勢將難以發(fā)揮作用。針對這種情況，在新規(guī)范的編寫中已經(jīng)對裂縫限值的計算公式中荷載組合和受力特征系數(shù)進行了相應的調整，一定程度上放松了裂縫寬度對高強鋼筋應用的限值。

對于采用高強鋼筋的結構工程，其梁柱節(jié)點處的錨固長度也是制約高強鋼筋發(fā)展的一個關鍵。為了確保鋼筋具有足夠的承載力和剛度，在結構設計中必須使鋼筋有足夠的錨固長度。普通受拉鋼筋基本錨固長度?？梢钥闯觯谕葪l件下，鋼筋的錨固長度會隨著鋼筋強度的變化而變化。而高強鋼筋因其較高的抗拉強度值所需的錨固長度也增加了很多。這種因鋼筋強度的增加而造成的錨固長度的變化將給節(jié)點處及主、次梁搭接處的構造設計和施工帶來一定困擾。針對這種情況，可以通過提高混凝土等級的方式，降低錨固長度的大小。因此在高強鋼筋的應用中，應注意鋼筋與混凝土的合理搭配，選擇適宜的結構形式和構件尺寸。

另一方面由于高強鋼筋尚在推廣過程中，部分設計和施工人員對高強鋼筋的品種、規(guī)格、性能和應用范圍不夠熟悉，對當前的高強鋼筋的供貨狀況缺少了解，不能合理的選用鋼筋。因此應加強關于高強鋼筋的知識培訓，保證高強鋼筋的生產與供貨暢通，積極推廣高強鋼筋試點工程，提高建筑人員采用高強鋼筋作為主導鋼筋的意識。

3 高強鋼筋的發(fā)展方向

由于受到錨固長度和裂縫寬度兩方面的限制，高強鋼筋更適用于不受撓度和裂縫控制的結構中，比如偏壓構件、預應力結構和驗算可以滿足正常使用極限狀態(tài)的結構等。

3.1 柱類構件。框架柱的受力特點是承受壓彎與剪力為主，同時考慮拉彎和側向穩(wěn)定性的影響。根據(jù)承載力計算柱的配筋時，鋼筋強度越高，鋼筋的經(jīng)濟效益越明顯，因此對于柱類構件的縱向受力鋼筋按計算配筋或者是最小配筋率進行計算均可以采用500MPa級高強鋼筋。同時柱內受力鋼筋的錨固相較于梁更容易處理，也不受裂縫寬度的限制。因此，建議在柱類構件中推廣高強鋼筋的應用，有條件時應積極采用500MPa級鋼筋。

3.2 板類構件。對于板類構件，主要配有承受豎向荷載和彎矩的共同作用的受力鋼筋和分布鋼筋。由于板類構件混凝土等級往往較低，鋼筋的最小配筋率受到混凝土強度等級與鋼筋強度等級比值的影響，同時又有裂縫寬度的限制，進而高強鋼筋的優(yōu)勢難以發(fā)揮。因此，建議在板類構件中根據(jù)工程情況選用高強鋼筋，如跨度大、承載力要求高或者是配筋率高，所需鋼筋較大的板中應用高強鋼筋。

3.3 梁類構件。作為主要承受剪力、彎矩和扭矩共同作用的梁類構件，在選用鋼筋時，不僅要考慮撓度和裂縫寬度的限制，同時又要保證其在地震作用下的延性?？v向受力鋼筋因其錨固的需要以及受剪計算中箍筋抗拉強度的限制，宜采用400MPa級鋼筋作為其受力主筋。部分需承受較大荷載或者截面尺寸較大的梁，考慮到鋼筋的經(jīng)濟效益和施工管理的方便，在可以滿足裂縫寬度的要求情況下優(yōu)先選用500MPa級鋼筋。

綜上，考慮到高強鋼筋的經(jīng)濟性和適用性等因素，在工程結構設計中，特別是大跨、重載的結構可以優(yōu)先考慮高強鋼筋作為梁柱構件的受力鋼筋。對于一些人防工程，抗力構件，基坑支護樁工程，由于使用環(huán)境對變形、抗裂要求較小，也可以考慮采用高強鋼筋。

4 結語

應用高強鋼筋于實際工程中，可明顯減少鋼筋的用量，緩解梁柱節(jié)點處鋼筋擁堵的現(xiàn)象，同時改善了建筑的抗震防災性能，提高工程質量，降低了資源損耗，滿足發(fā)展綠色建筑，節(jié)能減排的要求。特別適用于高層建筑、大跨度廠房、橋梁隧道等工程。為了更好地發(fā)揮高強鋼筋在工程中的經(jīng)濟效益和社會效益，仍需要加強理論研究，同時做好推廣工作。

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作者簡介：臧南南（1991- ），女，江蘇南京人，碩士研究生在讀，研究方向：結構工程。endprint