高强钢筋在混凝土结构中的应用分析

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  【摘要】国内的建筑工程多以钢筋混凝土结构为主,钢筋的消耗量很大。推广应用高强钢筋,是落实国家的技术经济政策,发展绿色、低碳建筑的重要举措,从而实现节能、降耗、环保的目的。本文综述了推广应用高强钢筋的重要意义,分析了高强钢筋的性能、特点、应用原则以及推广应用中存在的问题和有关建议等,为设计、施工技术人员提供参考。
  【关键词】高强钢筋;混凝土结构;应用技术;分析
  1、推广应用高强钢筋的重要意义
  建筑业是国民经济的支柱产业之一。近年来,随着我国经济的发展,城市化进程逐步加快,对建筑钢材的需求与日俱增。但在建筑业迅猛发展的同时,我们也要应对能源、资源、环境的约束,2011年我国铁矿石对外依存度达到60%,2012年,铁矿石进口量达到7.436亿吨。据专家预计,我国铁矿石对外依存度将长期保持在60%以上。长期形成的高投入、高消耗、高污染、低产出造成我国的资源浪费及环境污染十分严重。我国单位GDP能耗仍是日本的4.5倍、美国的2.9倍,钢铁行业单位产品能耗比国际先进水平高10%~20%;水体化学需氧量指标、大气中二氧化硫等主要污染物排放量居高不下,二氧化碳排放总量持续上升。不解决这些问题,我国资源难以支撑、环境难以承受、民生难以改善。
  我国建筑工程以钢筋混凝土结构为主,钢筋消耗量很大。2010年全国城镇房屋建筑钢筋和线材用量1.3亿吨,占其总产量一半以上,占钢铁总产量的16%。推广应用高强钢筋是实现减量化用钢的重要途径,据测算,以HRB400替代HRB335钢筋可节约钢材12%~14%;HRB500取代HRB400钢筋可再节约5%~7%。在高层或大跨度建筑中应用高强钢筋,效果更明显,大约节省钢筋用量30%。2010年全国高强钢筋用量比例约35%,按照当前我国工程建设规模,如果高强钢筋用量比例达到65%,每年大约可节省钢筋1000万吨,相应缓解铁矿石进口、煤炭和电力供应的压力。加快应用高强钢筋,可以为我国带来巨大的经济和社会效益。
  2、高强钢筋的性能及特点
  高强钢筋是指抗拉屈服强度达到400MPa级(俗称Ⅲ级钢)、500MPa级(俗称Ⅳ级钢)及以上的带肋钢筋,具有强度高、综合性能优的特点。上世纪末,国外大幅度提高了混凝土结构中钢筋的强度,普遍以400MPa、500MPa(甚至600MPa)强度等级的钢筋作为主要受力钢筋;我国目前的用钢水平远低于国际水平,根据住建部、工信部《关于加快应用高强钢筋的指导意见》,2013年底,在建筑工程中淘汰335MPa级带肋钢筋,2015年底,高强钢筋的使用量达到建筑用钢筋总量的65%以上。
  高强钢筋是指钢铁企业在冶炼过程中,在钢中加入V、Nb、Ti等合金元素,因而金属组织晶粒细、强度高、韧性好、易焊接。以20MnSiV为例,其化学成分与20MnSi相比,C、Si、Mn元素含量基本相同,只是在20MnSi中加入了V。在20MnSi中加入了钒后,钒在钢中生成氮化钒,沉淀析出后提高了钢的强度,同时由于氮化钒的沉淀析出,阻止了奥氏晶体的长大,从而也就细化了铁素体晶粒。由于钒的加入,还能加速珠光体的形成,它能促进焊接热影响区奥氏体晶界上铁素体的形成,从而增加焊接热影响区的韧性,达到提高焊接质量目的。HRB400与HRB335相比,具有以下优点:(1)强度高、延性好,可节省建筑用钢;(2)性能稳定,应变时效敏感性低,安全储备大;(3)焊接性能优良;(4)强屈比大于1.25,抗震性能好;(5)韧脆性转变温度低,在—40℃以下断裂仍为塑性断口;(6)具有较高的高应变低周疲劳性能,有利于提高工程结构的抗破坏能力。
  3、高强钢筋在建筑工程中的应用原则
  高强钢筋的推广应用是混凝土结构的发展方向,有广阔的市场需求,HRB400钢筋于1996年开始在建筑工程领域中推广应用,HRB500钢筋于2005年正式开始工程试设计和施工,并建造了第一幢高层住宅,据有关统计,2006年我国钢筋产量中HRB500钢筋已达到25万吨,占当年钢筋总产量的0.2%~0.3%。在建筑工程中应用高强钢筋,不仅可以减少钢筋用量,减低工程造价,提高工程质量,而且目前国内钢铁企业的生产与应用条件已经成熟。在实际应用中,建设管理及专业技术人员应抓好几个关键环节。
  (1)选材方面:主要是执行国家标准《钢筋混凝土用钢第二部分:热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007,钢筋的各项性能应符合标准GB1499.2-2007的规定。目前常用的高强钢筋牌号有HRB400、HRB500、HRB400E、HRB500E,常用的公称直径为6、8、10、12、16、20、25、32、40㎜。对于热轧细晶粒HRBF500级带肋钢筋,在工艺技术方面还需改进研究。
  (2)设计方面:热轧带肋高强钢筋的适用范围与一般钢筋相同,并且可以和其他钢筋搭配使用,相应结构梁、板、墙的混凝土强度等级不宜低于C25,柱不宜低于C30。工程设计时主要是依据现行《混凝土结构设计规范》GB50010—2010。
  采用400MPa、500MPa级钢筋的混凝土和预应力混凝土结构构件,其内力分析、截面设计的基本原则,仍然是按承载力极限状态进行强度计算。对于受弯构件,其设计原理与计算公式基本不变,只是钢筋的强度有所调整。
  配置于混凝土结构中的热轧带肋高强钢筋,对钢筋的锚固(包括在节点中的锚固)、连接以及纵向受力钢筋的最小配筋率等应符合现行规范的构造规定。
  按一、二级抗震等级设计各类框架结构梁、柱的纵向受力钢筋,宜采用牌号带后缀字母“E”的专用抗震钢筋,钢筋的强屈比、超强比和极限拉应变应符合现行规范的规定。
  (3)施工方面:钢筋进场时应进行质量验收。工程技术人员应检查出厂质量证明书和试验报告单,按照规定分批进行见证取样并送检复试,钢筋表面或每捆(盘)均应有明显标志,钢筋的牌号、强度等级、规格型号应符合设计文件的规定。   钢筋代换应遵守构件承载力相等的代换原则,同时应进行最小配筋率、保护层厚度、裂缝宽度、刚度、锚固长度、搭接长度、焊接接头及机械连接接头的型式检验、抗震钢筋的延性等复核。
  钢筋的弯钩或弯折应符合设计要求和规范规定。采用机械连接的受力钢筋应按现行规程进行钢筋连接施工,并应加强对机械连接施工的管理和质量控制。采用焊接方式连接的受力钢筋应按现行规定进行焊接施工,钢筋焊接施工前应按规定对焊接试件进行检验,确认合格后方可正式进行焊接施工;500MPa级热轧带肋钢筋为新品种钢筋,不易保证焊接质量,根据经验,500MPa级钢筋连接方式不宜采用电渣压力焊;对于采用焊接方式连接的细晶粒热轧带肋钢筋和直径大于25㎜普通热轧带肋钢筋的焊接工艺,应进行专门检验,并具有可靠的工程经验。
  钢筋在加工过程中,出现脆断、力学性能异常以及焊接性能不良等现象时,施工技术人员应对该批钢筋进行钢筋牌号鉴别检验,如仍不能确定,需进一步做化学成分检验或其他专项检验。
  4、应用高强钢筋存在的问题
  我国目前常用的高强钢筋主要是400MPa级钢筋,500MPa级钢筋已在京津城际快速铁路、京沪高铁等国家重点工程中应用。欧美发达国家常用的是500MPa、600MPa级高强钢筋,甚至还用到700MPa级。高强钢筋在国内推广应用比较缓慢,关键问题主要表现在以下几个方面:
  (1)对新技术认识不够。长期以来我国生产和应用的建筑钢材主要是HPB235和HRB335钢筋,由于设计、施工人员对新技术认识不到位,从习惯考虑偏爱选择Ⅰ级Ⅱ级钢筋。国家相关部门对高强钢筋的应用缺少宣传和强制手段,造成国内地区之间、行业之间对高强钢筋的应用存在严重不平衡,东部地区应用好于西部地区,大城市应用好于中小城市,房屋建筑工程推广应用比较积极,交通、水利、电力等行业有待进一步加大推广应用力度。
  (2)生产供给和市场需求矛盾。丰富市场供给,满足工程需要,是推广应用高强钢筋的基础条件。建筑工程对钢筋需求量大、规格要求多,建筑企业希望能够便捷采购到所需货物,但是目前市场上高强钢筋产能分布区域不均,规格单一,产品批量供货短缺,钢铁企业生产积极性不高,造成有些区域,还难以便捷地买到高强钢筋,制约了高强钢筋的推广应用。
  (3)技术与经济方面存在矛盾。推广应用高强钢筋坚持以节材为核心,以结构安全为前提,经济合理地选用。建筑企业整体利润微薄,过高的材料价格影响建筑企业推广应用的积极性;若材料价格过低,钢铁企业又缺少积极性,市场供给就成问题。高强钢筋的价格适当合理,要确保钢铁企业和建筑企业合理利润空间,形成“共赢”,是高强钢筋成功应用的前提条件和重要保障。在高层和大跨度建筑结构设计时,应当选用高强钢筋;对一般结构构件,当不需要很高强度时可采用普通强度钢筋。综合考虑钢筋的强度和延性,结合构件受力特点选用钢筋,降低工程造价。
  (4)应用技术相对滞后。结构设计软件和标准图集还不能满足高强钢筋应用的需要。采用高强钢筋以后,对混凝土构件的变形、裂缝控制问题,原来由钢筋承载力强度控制,转变成由构件的挠度、裂缝宽度所控制,混凝土结构中所配置的钢筋相当一部分用量是作为安全储备,不能充分发挥作用,成为设计推广应用高强钢筋的障碍。推广应用高强钢筋,对混凝土构件的变形裂缝计算进行改进,如果挠度、裂缝的计算方法调整融合不到设计软件中去,需要设计人员手工复核,会增加设计人员的工作量,将影响设计人员推广的积极性。
  (5)施工技术要求相对提高。在施工阶段,对钢筋的加工、连接(包括绑扎、机械连接、焊接接头等),需要继续加强研究,同时应做好施工人员上岗培训和钢筋加工机械换代产品的配套生产。
  (6)各行业间应用不平衡带来不良影响。推广应用高强钢筋,房屋建筑行业是最积极的,而且已经取得了显著成效。铁路桥梁由于相应的《铁路桥涵钢筋混凝土和预应混凝土结构设计规范》修编滞后,所以我国的铁路桥梁结构中很少采用高强钢筋。水利工程往往由于施工工地偏远,钢筋采购难度大,而且主要使用32㎜以上的大直径钢筋,制约了高强钢筋的推广应用。
  5、应用高强钢筋的几点建议
  (1)政府主导,政策上支持鼓励。政府相关部门应制定推广应用高强钢筋的“指导意见”和在建筑工程中应用的技术措施文件,并采取优惠政策,对科研、生产、设计、施工等单位给予资金、工程推优等政策上的支持,提高大家的积极性。对设计单位在评选优秀设计项目时给予倾斜,对施工单位在评选建筑施工奖项时给予倾斜,对科研及钢铁企业给予政策或资金上的支持。
  (2)依靠技术进步,生产质优价廉产品。一是加大钢铁企业在高强钢筋生产技术方面的创新力度。高强钢筋的生产技术主要是在生产过程中,加入锰、钒、铌、钛等合金元素,而我国对锰矿、铌铁原料的对外依存度较高,进口原料提高了钢铁企业成本。
  (3)加强应用技术研究及其宣传力度。对高强钢筋在混凝土结构中的应用关键技术进行系统研究,包括设计与施工相关规范、规程的修编、结构设计软件的开发等并加大宣传力度,深入开展高强钢筋的推广应用工作。
  (4)加强施工企业的监管。推广应用高强钢筋,施工企业需要做好思想和技术两方面的准备,对不同品种钢筋的区分、钢筋的锚固技术、机械连接技术、焊接技术、钢筋加工设备的使用操作等,施工企业需要对相关人员开展培训,使技术人员和操作人员掌握高强钢筋的应用技术。
  参考文献:
  [1]李空军,杨勇新,王希伟.高强钢筋在混凝土结构工程中的应用[J].广东土木与建筑,2008(05)
  [2]王超,刘伊生.高强钢筋应用的经济与社会效益比较[J].北京交通大学学报,2008(06)
  [3] GB50010—2010.混凝土结构设计规范[S]北京:中国建筑工业出版社,2010
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