HRB500鋼筋在加固改造工程中的應(yīng)用

□文/魏利研 邵學(xué)軍

HRB500鋼筋在加固改造工程中的應(yīng)用

□文/魏利研 邵學(xué)軍

文章分析了HRB500級(jí)高強(qiáng)鋼筋（500 MPa）在軍博展覽大樓加固改造工程設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)用的重要意義，介紹高強(qiáng)鋼筋的設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)，對(duì)高強(qiáng)鋼筋工程應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益進(jìn)行闡述。

HRB500；高強(qiáng)鋼筋；加固；改造

我國工程建設(shè)中應(yīng)用的鋼筋品種主要為HPB300、HRB335、HRB400，強(qiáng)度等級(jí)分別為300、335、400 MPa，HPB300為熱軋光面鋼筋，HRB335、HRB400為熱軋帶肋鋼筋，HRB400是當(dāng)前國內(nèi)鋼筋應(yīng)用的主要品種，已使用近20 a，由于我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑高度及構(gòu)件體量不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有HRB400級(jí)鋼筋已難以滿足超高超長超大結(jié)構(gòu)的要求。HRB400級(jí)以上高強(qiáng)鋼筋的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)，國外主要工業(yè)國家1990年以后就開始進(jìn)一步開發(fā)HRB500級(jí)及以上鋼筋，400～600 MPa級(jí)鋼筋用量達(dá)到95%以上。我國在1998年將HRB500級(jí)鋼筋與HRB400級(jí)鋼筋同時(shí)納入GB 1499—1998《鋼筋混凝土熱軋帶肋鋼筋》，但是多年來由于宣傳、推廣力度不夠，HRB500級(jí)鋼筋需定制、加工周期較長、造價(jià)較HRB400級(jí)高很多、產(chǎn)品規(guī)格不全，使得HRB500級(jí)鋼筋難以得到大范圍使用，在2011年7月1日GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》頒布實(shí)施后，對(duì)現(xiàn)有鋼筋等級(jí)進(jìn)行了升級(jí)換代，HPB300級(jí)鋼筋取代HPB235鋼筋，推廣設(shè)計(jì)、使用HRB500鋼筋，與此同時(shí)HRB500級(jí)鋼筋在價(jià)格上已接近HRB400鋼筋，經(jīng)濟(jì)效益凸顯，一批重大項(xiàng)目使用HRB500鋼筋得到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使得HRB500鋼筋近年來得以快速推廣應(yīng)用。

1　工程概況

中國人民革命軍事博物館擴(kuò)建工程擴(kuò)建建筑面積119 817 m2，地上4層、地下2層，建筑平面最大長度為214 m，最大寬度為122.85 m，建筑高度34.3 m，擴(kuò)建建筑人防區(qū)域建筑面積共計(jì)6 227 m2，地下2層，工程設(shè)計(jì)使用年限為50 a（結(jié)構(gòu)耐久年限為100 a），抗震設(shè)防烈度為8度，基本風(fēng)壓0.50 kN/m（100 a一遇）；基本雪壓0.45 kN/m（100 a一遇）?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為柱平托板及筏板基礎(chǔ)，工程結(jié)構(gòu)形式為框架及框架剪力墻結(jié)構(gòu)。工程包括3部分：擴(kuò)建工程一期、擴(kuò)建工程二期（人防工程）和老樓改造工程。擴(kuò)建工程一期和改造工程同時(shí)施工，擴(kuò)建工程二期（人防工程）在擴(kuò)建工程一期主體結(jié)構(gòu)完成后開始施工，見圖1。

圖1　改擴(kuò)建區(qū)域

2　建筑特點(diǎn)

工程涵蓋大跨度、大截面預(yù)應(yīng)力梁，梁最大截面1 800 mm×2 000 mm，最大跨度24 m，預(yù)應(yīng)力梁最大截面800 mm×1 600 mm，單層最大建筑高度9 m，柱最大截面1 500 mm×1 500 mm，鋼骨混凝土柱最大截面1 400 mm×1 800 mm，大空間展廳柱網(wǎng)最大16.0 m× 26.0 m?；炷翂χ鶑?qiáng)度最大為C60。中央兵器大廳鋼結(jié)構(gòu)屋蓋高28.75 m，屋蓋跨度64.0 m×136.0 m，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋總質(zhì)量892 t，由12個(gè)1 400 mm×1 400 mm及14個(gè)1 400 mm×1 600 mm獨(dú)立柱托起。

基于以上建筑特點(diǎn)，若采用HRB400級(jí)鋼筋作為縱向受力鋼筋，則需要相當(dāng)數(shù)量的鋼筋保證承載力，會(huì)造成鋼筋過密導(dǎo)致混凝土對(duì)鋼筋握裹力下降威脅結(jié)構(gòu)安全、增加結(jié)構(gòu)自重且不經(jīng)濟(jì)。于是在相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件中采用HRB500級(jí)高強(qiáng)鋼筋就顯得尤為重要，HRB500鋼筋可使鋼筋用量減少，能有效降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋的密集程度，從而提高施工質(zhì)量。

3　HRB500與HRB400鋼筋對(duì)比

1）柱、梁、墻縱向鋼筋直徑＜32 mm的采用HRB400級(jí)鋼筋，直徑32mm及以上的鋼筋采用HRB500級(jí)，主要鋼筋直徑有32、36、40mm。HRB500級(jí)鋼筋與HRB400級(jí)鋼筋相比屈服強(qiáng)度由400 MPa提高到500 MPa，強(qiáng)度提高了25%，鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值由360 MPa提高到435 MPa，強(qiáng)度提高了20.8%，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值由360 MPa提高到410 MPa，強(qiáng)度提高了13.9%。本工程要求HRB500鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值之比≮1.25；鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值≯1.3且鋼筋在最大拉力下的總伸長率實(shí)測值≮9%。HRB400鋼筋與HRB500鋼筋相比，最小配筋率由0.55%降為0.5%。

2）采用HRB500鋼筋能夠提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，但困難在于高應(yīng)力條件下，撓度和裂縫沒有見效，使用狀態(tài)撓度、裂縫的計(jì)算有可能取代承載力強(qiáng)度的計(jì)算而成為控制設(shè)計(jì)的主要因素，使其高強(qiáng)度難以發(fā)揮作用。采用高強(qiáng)度鋼筋實(shí)際配筋效果不佳，但本工程中由于HRB500鋼筋強(qiáng)度高、延性好，更適用于百年工程，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1，承載力（強(qiáng)度）要求提高了10%，就會(huì)明顯減小撓度和裂縫寬度成為控制設(shè)計(jì)的可能性。這樣有利于要求承載力大時(shí)，高強(qiáng)鋼筋強(qiáng)度的發(fā)揮。

3）本工程HRB500鋼筋總量4 800 t，若采用HRB400鋼筋，則需要約5 800 t，但HRB500鋼筋價(jià)格僅比HRB400鋼筋多300元/t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4）本工程型鋼柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋綁扎施工是技術(shù)難點(diǎn)，梁柱鋼筋在此交匯且在無法避開的區(qū)域?yàn)楸ＷC鋼筋錨固長度及規(guī)范要求，需在型鋼鋼骨腹板開孔，使型鋼腹板截面損失率小于腹板面積的25%并降低施工難度。例如：本工程某梁柱節(jié)點(diǎn)，梁筋上部鋼筋有2根HRB500直徑32 mm鋼筋需穿過H型鋼腹板，根據(jù)12SG904-1《型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則與構(gòu)造詳圖》中的規(guī)定，腹板預(yù)留孔直徑為40 mm，腹板凈截面尺寸440 mm，2個(gè)預(yù)留孔腹板截面損失率為18.2%＜25%，符合規(guī)范要求。若采用HRB400同直徑鋼筋，則需3根鋼筋，3個(gè)預(yù)留孔腹板截面損失率為27.3%＞25%，不符合規(guī)范要求。經(jīng)對(duì)比分析，HRB500鋼筋相對(duì)HRB400可減少開孔個(gè)數(shù)，降低腹板截面損失率。HRB500級(jí)鋼筋的使用相對(duì)HRB400級(jí)鋼筋在等強(qiáng)度的情況下減少了鋼筋根數(shù)，使得節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋交錯(cuò)密集度下降，使鋼筋加工、運(yùn)輸、綁扎工作量減少，減少了鋼筋過密造成的混凝土振搗不到位從而保證了混凝土對(duì)鋼筋的握裹力，使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的結(jié)構(gòu)安全得到保障。

4　施工要點(diǎn)

1）由于本工程HRB500鋼筋均為直徑≥32 mm的鋼筋，規(guī)范推薦使用機(jī)械連接方式，這樣不但可以保證連接質(zhì)量還可以降低施工成本，本工程采用剝肋滾壓直螺紋連接，直螺紋套絲機(jī)剝肋刀頭采用專用高強(qiáng)刀頭，直螺紋套筒為四級(jí)鋼專用套筒，直螺紋絲頭加工完畢后所有絲頭均佩戴保護(hù)帽。機(jī)械連接接頭的性能應(yīng)符合JGJ 107—2010《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》和JG163—2004《滾軋直螺紋鋼筋連接接頭》的規(guī)定。

2）若現(xiàn)場存在HRB500鋼筋與同級(jí)別鋼筋焊接或HRB500梁筋與Q345B材質(zhì)的鋼骨柱平板焊接連接時(shí)，應(yīng)采用E50型焊條，并應(yīng)符合JGJ 18—2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》的規(guī)定。

3）對(duì)進(jìn)場的HRB500鋼筋要與其他強(qiáng)度鋼筋分別堆放使用并應(yīng)有明顯的標(biāo)識(shí)，加強(qiáng)管理，嚴(yán)禁錯(cuò)用且需做好防雨雪等防銹措施妥善儲(chǔ)存。

4）鋼筋加工時(shí)關(guān)于HRB500鋼筋錨固長度的取值，需嚴(yán)格按照13G101-1圖集中關(guān)于HRB500鋼筋的相關(guān)要求執(zhí)行。

5）本工程體量大，工期緊，HRB500鋼筋直徑大，鋼廠需單獨(dú)開爐加工，加工需提前45 d將加工計(jì)劃通知廠家，項(xiàng)目生產(chǎn)、采購部門結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)度計(jì)劃，科學(xué)合理制定鋼筋加工計(jì)劃，保證了項(xiàng)目施工進(jìn)度要求。

5　結(jié)語

HRB500鋼筋在軍博展覽大樓加固改造工程中的使用明顯地減少了重要構(gòu)件的鋼筋用量，在保證設(shè)計(jì)要求的情況下降低了構(gòu)件中鋼筋密度及施工難度，提高結(jié)構(gòu)耐久性年限，施工過程中的人、機(jī)、料、環(huán)等環(huán)節(jié)，成本優(yōu)勢較HRB400鋼筋明顯，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］《建筑施工手冊》（第五版）編委會(huì).建筑施工手冊［M］.5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］GB50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB1499.2—2007，鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋［S］.

［4］12SG904-1，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則與構(gòu)造詳圖［S］.

［5］JGJ 107—2010，鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程［S］.

［6］JG163—2004，滾軋直螺紋鋼筋連接接頭［S］.

［7］JGJ 18—2012，鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程［S］.

□邵學(xué)軍/中建八局第三建設(shè)有限公司。

TU392.2

C

1008-3197（2016）04-39-02

2016-06-27

魏利研/男，1987年出生，工程師，中建八局第三建設(shè)有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.015