高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用對(duì)施工管理的影響

王秀明, 張 磊, 郎松軍

(1.四川省蜀通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川成都 610000；2.四川浩櫞建筑工程有限責(zé)任公司, 四川成都 610051； 3.成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 四川成都 610218)

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高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用對(duì)施工管理的影響

王秀明1, 張 磊2, 郎松軍3

(1.四川省蜀通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川成都 610000；2.四川浩櫞建筑工程有限責(zé)任公司, 四川成都 610051； 3.成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 四川成都 610218)

建筑結(jié)構(gòu)用鋼筋逐漸向高強(qiáng)方向發(fā)展。文章對(duì)幾種常用鋼筋的性能進(jìn)行了比較，重點(diǎn)分析了高強(qiáng)鋼筋的使用對(duì)施工的影響，以及應(yīng)對(duì)措施。

高強(qiáng)鋼筋； 社會(huì)效益； 施工管理

目前，建筑業(yè)界主要采用的仍然是以鋼筋混凝土材料為主的結(jié)構(gòu)形式。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，高層、超高層建筑層出不窮，常見的結(jié)構(gòu)形式包括框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)等等。

在這種情況下，如何使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的結(jié)構(gòu)面積更小，如何提高其抗震性能，保證結(jié)構(gòu)安全度是擺在我們面前的現(xiàn)實(shí)問題。通過橫向比較，我國(guó)結(jié)構(gòu)安全度總體上比國(guó)際水平低，但材料用量并不少，主要原因就在于國(guó)際建筑先進(jìn)國(guó)家采用較高強(qiáng)度的材料來實(shí)現(xiàn)較高的安全度。

根據(jù)國(guó)家“四節(jié)一環(huán)?！?節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù) )的要求，為提高材料的利用效率，自2011年7月1日正式開始實(shí)施的GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中提倡應(yīng)用高強(qiáng)、高性能鋼筋：增加了強(qiáng)度等級(jí)為500 MPa級(jí)的熱軋帶肋鋼筋；推廣400 MPa、500 MPa級(jí)高強(qiáng)熱軋鋼筋作為縱向鋼筋的主導(dǎo)鋼筋；限制并準(zhǔn)備逐步淘汰335 MPa級(jí)鋼筋；用300 MPa級(jí)光圓鋼筋取代235 MPa級(jí)光圓鋼筋。

1 鋼筋強(qiáng)度的變化

比較GB 1499-1998《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》和GB 1499.2-2007《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋》，對(duì)熱軋鋼筋的的屈服強(qiáng)度Rel、抗拉強(qiáng)度Rm等力學(xué)性能特征進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

表1 幾種鋼筋強(qiáng)度和變形性能對(duì)比

從表1可以清晰地看到在前后相差近10年左右的兩個(gè)規(guī)范中，3種鋼筋的強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率對(duì)比變化不大，但是更能準(zhǔn)確衡量鋼筋變形的最大總伸長(zhǎng)率的變化較大。要知道，材料的性能是一個(gè)綜合指標(biāo)，為了保證結(jié)構(gòu)安全特別是提高抗震能力，強(qiáng)度、塑性和鋼筋超過屈服階段以后的變形性能都是十分重要，缺一不可。

從表1再進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比：以HRB335的屈服強(qiáng)度為基準(zhǔn)，HRB400級(jí)鋼筋的屈服強(qiáng)度提高了19.4 %，而HRB500級(jí)鋼筋的屈服強(qiáng)度提高了49.3 %(比HRB400的屈服強(qiáng)度提高25 %)。

每次災(zāi)害性地震造成了人們重大的損失，這也給建筑的抗震能力提出了更為嚴(yán)格和更高的要求，而抗震能力的提高，除了鋼筋的高強(qiáng)度，還要強(qiáng)調(diào)鋼筋良好的工作性能，比如：塑性、韌性、可焊性(連接性)等等。為此，在GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50011-2011《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 3-2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)鋼筋的抗震性能均有更加明確的要求。例如，在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中強(qiáng)制性條款第11.2.3條對(duì)鋼筋的質(zhì)量規(guī)定，按一、二、三級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)的框架和斜撐構(gòu)件，其縱向受力普通鋼筋應(yīng)符合下列要求：(1)鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(強(qiáng)屈比)的比值不應(yīng)小于1.25；(2)鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值(超屈比)不應(yīng)大于1.30；(3)鋼筋最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于9 %。對(duì)比新舊規(guī)范，可以清楚地看出，其中第三條是新增的，目的是鋼筋在高強(qiáng)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)變形性能的重要性。

2 使用高強(qiáng)鋼筋的社會(huì)效益分析

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展，發(fā)展中我們既有剛性需求，也需面對(duì)能源、資源、環(huán)境的約束。一方面，經(jīng)濟(jì)總量的擴(kuò)大和人口增長(zhǎng)突顯出我國(guó)戰(zhàn)略資源嚴(yán)重不足，今年來，我國(guó)鐵礦石對(duì)外依存度達(dá)60 %，雖然我們是鋼鐵產(chǎn)量大國(guó)，但絕不是鋼鐵強(qiáng)國(guó)，結(jié)果是壓縮了我國(guó)鋼鐵企業(yè)的利潤(rùn)空間，制約我國(guó)鋼鐵企業(yè)的健康發(fā)展；另一方面，我國(guó)長(zhǎng)期形成的高投入、高消耗、高污染、低產(chǎn)出、低效率的粗放發(fā)展模式尚未根本改變，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源浪費(fèi)、環(huán)境污染并存。我國(guó)單位GDP能耗是日本的4.5倍，是美國(guó)的2.9倍；鋼鐵、建材行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比國(guó)際先進(jìn)水平高10 %～20 %；大氣中二氧化硫等主要污染物排放量居高不下，二氧化碳排放總量持續(xù)上升。

每年建筑業(yè)消耗的鋼材約占在全國(guó)實(shí)際鋼材消耗量的6成左右。按照以上建筑用鋼材使用量進(jìn)行測(cè)算，如果高強(qiáng)鋼筋使用量比例達(dá)到建筑用鋼筋總量的65 %時(shí)，在2010年節(jié)材的基礎(chǔ)上，每年大約再減少鋼材消耗1 000×104t左右，增加鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益近150億元，每年減少鐵礦石消耗1 600×104t左右，減少能源消耗600×104t標(biāo)準(zhǔn)煤左右，減少二氧化碳排放2 000×104t左右，占國(guó)家年均節(jié)能目標(biāo)的2 %?？梢栽谝欢ǔ潭壬蠝p少“霧霾”天氣發(fā)生的概率和時(shí)間，同時(shí)據(jù)測(cè)算，建筑工程中應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋代替HRB335級(jí)鋼筋每平方米能減少建筑成本25元～35元。

推廣應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋是住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部落實(shí)國(guó)務(wù)院節(jié)能減排方案的重要工作，也是促進(jìn)鋼鐵工業(yè)和建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要舉措。在《關(guān)于加快應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋的指導(dǎo)意見》中，提出全面推廣應(yīng)用400 MPa及以上高強(qiáng)鋼筋、淘汰335 MPa熱軋帶肋鋼筋。

由此可見，推廣使用高強(qiáng)鋼筋，也是整個(gè)鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要手段，對(duì)建立環(huán)境友好型城市和社會(huì)具有重要意義。

3 使用高強(qiáng)鋼筋對(duì)施工管理提出更高要求

施工中使用高強(qiáng)鋼筋，對(duì)施工管理也提出了新的要求。

建設(shè)單位出于對(duì)開發(fā)成本的控制，在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)建筑的含鋼量提出了控制性要求。設(shè)計(jì)單位為了達(dá)到此要求，往往對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行所謂的“優(yōu)化”，結(jié)果就是大量采用規(guī)范要求中的低限，造成建筑物的“安全冗余度”不夠。2015年年底成都某小區(qū)在總平施工時(shí)，由于施工單位在地下室頂板上堆土過高(現(xiàn)場(chǎng)堆土超過10 m)造成的地下室頂板被壓垮的事故中可以看出：事故的發(fā)生直接原因當(dāng)然是結(jié)構(gòu)超載，但是從現(xiàn)場(chǎng)可以看出，梁的破壞主要發(fā)生在梁柱的交接點(diǎn)，斷面豎直，這里面難道沒有鋼筋的含鋼量不夠的原因？

由于鋼筋強(qiáng)度提高了，在承受同樣荷載的情況下，含鋼量降低，鋼筋可能變得更細(xì)更稀，在施工中最具有代表性的部位是板面負(fù)筋如何保證位置以及保證保護(hù)層的問題。在主體結(jié)構(gòu)驗(yàn)收進(jìn)行鋼筋掃描時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)大量的樓板的混凝土保護(hù)層厚度“超差”，根據(jù)GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，在一類環(huán)境中，板的混凝土保護(hù)層一般為15 mm，在GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收規(guī)范》中，允許的偏差值為+8、-5，即板的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)該在10～23 mm才合格，在實(shí)際工程中，實(shí)際結(jié)果又大大超過23 mm的情況，究其原因，其中最主要的就是在澆筑混凝土的時(shí)候，“馬凳”墊支得不夠結(jié)實(shí)，混凝土澆筑時(shí)，工人亂踩亂踏。為了避免此類事故的發(fā)生，加強(qiáng)對(duì)工人的培訓(xùn)，增加施工中的措施(比如增加足夠的跳板)顯得尤為重要。

高強(qiáng)鋼筋的焊接連接相對(duì)來說難度更高，大量使用高強(qiáng)鋼筋，也要求施工單位更新設(shè)備，使用更為熟練的工人，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，對(duì)建筑業(yè)的發(fā)展是有好處的。但是對(duì)一些中小企業(yè)，在這個(gè)新舊的轉(zhuǎn)型期，如何控制質(zhì)量？如何協(xié)調(diào)成本和質(zhì)量之間的關(guān)系？就顯得非常重要了。

總之，鋼筋的高強(qiáng)化發(fā)展對(duì)施工提出了更高的要求，我們每一個(gè)建筑人，特別是建筑企業(yè)的負(fù)責(zé)人，一定要重視，為建造更多的“優(yōu)質(zhì)”工程而努力。

[1] GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50011-2011 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JGJ 3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 1499-1998 鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋[S].

[5] GB 1499.2-2007 鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋[S].

王秀明(1963～)，工程師；張磊(1983～)，工程師，建造師；郎松軍(1969～)，教授級(jí)高級(jí)工程師。

TU712.3

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[定稿日期]2016-07-04