HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋在加固設(shè)計(jì)中的經(jīng)濟(jì)分析

吳素瑤 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 綜述

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)建筑行業(yè)所用鋼筋強(qiáng)度普遍較低。近年來(lái)，隨著高強(qiáng)鋼筋的大力推廣，GB 50010-2010明確了將400、500MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋作為縱向受力的主導(dǎo)鋼筋，我國(guó)對(duì)高強(qiáng)鋼筋的研究和應(yīng)用逐步展開(kāi)。高強(qiáng)鋼筋與普通鋼筋相比具有強(qiáng)度高、延伸性好、抗震性優(yōu)、安全儲(chǔ)備大、混凝土易于振搗、防腐蝕性能更佳及綜合成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)省用鋼量，明顯降低布筋密度。但是由于現(xiàn)階段，高強(qiáng)鋼筋沒(méi)有很好地解決鋼筋的延性、構(gòu)件的裂縫控制等問(wèn)題；其次規(guī)范對(duì)HRB500級(jí)以上高強(qiáng)鋼筋的說(shuō)明較少，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)較少，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員普遍采取保守態(tài)度；再加上現(xiàn)階段對(duì)結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)鋼筋的經(jīng)濟(jì)效益缺乏定量分析，使得高強(qiáng)鋼筋距在實(shí)際中廣泛應(yīng)用還有一定的差距。

本文結(jié)合一個(gè)實(shí)際加固案例，采用兩種加固配筋方案，一種全部采用HRB400級(jí)鋼筋，另一種使用HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋部分替代HRB400級(jí)鋼筋，對(duì)比分析兩種加固方案在材料消耗、運(yùn)輸、應(yīng)用等方面的經(jīng)濟(jì)性。

2 工程概況

本工程為安徽省合肥市一個(gè)球館的加固改造項(xiàng)目，現(xiàn)改造為酒吧，結(jié)構(gòu)形式為地上兩層框架結(jié)構(gòu)。因使用功能差距較大，現(xiàn)需拆除所有原結(jié)構(gòu)梁板及原網(wǎng)架屋面全部重建，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果決定保留原結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行加固。該項(xiàng)目層高均為5m，二層樓板中庭22.6m×30.7m大開(kāi)洞，中庭上方屋面為鋼結(jié)構(gòu)組合樓蓋，屋面鋼梁主梁跨度較大為23.4m。該工程二層模板圖見(jiàn)圖1。

圖1 二層模板圖

3 HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋的基本力學(xué)性質(zhì)

HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋力學(xué)性能較好的同時(shí)性能也更加穩(wěn)定，由生產(chǎn)廠家提供數(shù)據(jù)，其基本力學(xué)性能詳見(jiàn)表1，其屈服強(qiáng)度635MPa，極限抗拉強(qiáng)度795MPa。根據(jù) GB 50010-2010，具有95%保證率的鋼筋，材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取1.15，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取550MPa。

鋼筋的基本力學(xué)性質(zhì) 表1

4 HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋與HRB400級(jí)鋼筋的經(jīng)濟(jì)分析

HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋雖然抗拉強(qiáng)度大，但根據(jù)GB 50367-2013[7]計(jì)算得出高強(qiáng)鋼筋植筋錨固深度也比普通鋼筋植筋錨固深度大，同時(shí)高強(qiáng)鋼筋價(jià)格比普通鋼筋高。用于架立筋、箍筋等構(gòu)造配筋或鋼筋強(qiáng)度要求不高的地方不經(jīng)濟(jì)，鋼筋的性能不能充分發(fā)揮，反而造成資源浪費(fèi)。由于使用功能特殊，該工程荷載較大，梁端支座處負(fù)筋的計(jì)算配筋較大，框架梁的縱向鋼筋需要植筋錨入原框架柱，支座處鋼筋過(guò)密會(huì)影響植筋?？紤]植筋方便，將框架梁的支座附加鋼筋用HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋替換HRB400級(jí)鋼筋，對(duì)比全部使用HRB400級(jí)鋼筋兩種配筋方案的經(jīng)濟(jì)性。

4.1 用鋼量

HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值比HRB400級(jí)鋼筋高，在進(jìn)行配筋的時(shí)候可以減少用鋼量。但是由于抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高，植筋的錨固深度加大會(huì)增加一部分用鋼量。本工程利用HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋替代HRB400級(jí)鋼筋梁的支座附加鋼筋，框架梁鋼筋用量結(jié)果見(jiàn)表2。屋面層由于荷載較大，節(jié)約鋼筋量也較大，節(jié)材率達(dá)到10%以上。結(jié)構(gòu)自重減小，水平地震力減小，使結(jié)構(gòu)更加輕便，提高結(jié)構(gòu)抗震性。兩層框架梁共節(jié)約鋼筋2.9噸，框架梁支座處鋼筋根數(shù)減少，有利于植筋方便。加固設(shè)計(jì)中合理搭配使用高強(qiáng)鋼筋可有效節(jié)約用鋼量，提高結(jié)構(gòu)抗震性，便于施工，節(jié)能減排，提高經(jīng)濟(jì)效益。

兩種配筋方案框架梁鋼筋用量 表2

4.2 材料成本

由于兩種鋼筋出廠價(jià)格不同，HRB400級(jí)鋼筋出廠價(jià)為每噸3900元，HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋為每噸4700元，比HRB400級(jí)鋼筋價(jià)格每噸高800元。高強(qiáng)鋼筋使用量達(dá)不到一定程度，反而會(huì)增加材料成本。由表3可知，本工程可節(jié)約材料成本共8766元。用量合適的情況下，使用高強(qiáng)鋼筋替代普通鋼筋可節(jié)約用鋼量，降低材料成本。因此高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用于加固設(shè)計(jì)要先進(jìn)行初步預(yù)算再確定加固方案，小型項(xiàng)目加固量達(dá)不到的情況不建議使用。

兩種框架梁配筋方案價(jià)格 表3

4.3 綜合成本分析

用鋼量和材料成本的降低，同時(shí)還會(huì)影響綜合成本。除了材料，綜合成本還包括運(yùn)輸及應(yīng)用。如表4，由于用鋼量的降低，運(yùn)費(fèi)可節(jié)約290元，現(xiàn)場(chǎng)的管理、施工、損耗也可節(jié)約2320元。本工程綜合成本可節(jié)約11440元，綜合成本節(jié)約率為7.5%。在用鋼量及材料成本均降低的情況下，鋼筋的綜合成本也大大降低。

兩種框架梁配筋方案經(jīng)濟(jì)分析 表4

5 結(jié)論

HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋替代HRB400級(jí)鋼筋可以有效節(jié)約鋼材，提高結(jié)構(gòu)抗震性能。減小鋼筋用量及根數(shù)，也有利于加固的施工。由于錨固長(zhǎng)度的增加及單價(jià)較高，HRB635級(jí)高強(qiáng)鋼筋不適合用于構(gòu)造配筋，一方面不能充分發(fā)揮性能，同時(shí)也會(huì)造成資源浪費(fèi)，建議與HRB400級(jí)鋼筋搭配使用。其應(yīng)用在加固設(shè)計(jì)中需先進(jìn)行概算，再確定加固方案，加固用量太少反而會(huì)造成成本上升。計(jì)算配筋越大，節(jié)材率越高。在合理應(yīng)用的情況下，可以在采購(gòu)、應(yīng)用等各個(gè)階段均可不同程度降低工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。