HRB635級高強鋼筋在加固設計中的經濟分析

吳素瑤 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 綜述

與發達國家相比，我國建筑行業所用鋼筋強度普遍較低。近年來，隨著高強鋼筋的大力推廣，GB 50010-2010明確了將400、500MPa級高強鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋，我國對高強鋼筋的研究和應用逐步展開。高強鋼筋與普通鋼筋相比具有強度高、延伸性好、抗震性優、安全儲備大、混凝土易于振搗、防腐蝕性能更佳及綜合成本低等諸多優點，可節省用鋼量，明顯降低布筋密度。但是由于現階段，高強鋼筋沒有很好地解決鋼筋的延性、構件的裂縫控制等問題；其次規范對HRB500級以上高強鋼筋的說明較少，相關經驗較少，國內設計人員普遍采取保守態度；再加上現階段對結構中采用高強鋼筋的經濟效益缺乏定量分析，使得高強鋼筋距在實際中廣泛應用還有一定的差距。

本文結合一個實際加固案例，采用兩種加固配筋方案，一種全部采用HRB400級鋼筋，另一種使用HRB635級高強鋼筋部分替代HRB400級鋼筋，對比分析兩種加固方案在材料消耗、運輸、應用等方面的經濟性。

2 工程概況

本工程為安徽省合肥市一個球館的加固改造項目，現改造為酒吧，結構形式為地上兩層框架結構。因使用功能差距較大，現需拆除所有原結構梁板及原網架屋面全部重建，根據檢測結果決定保留原結構柱進行加固。該項目層高均為5m，二層樓板中庭22.6m×30.7m大開洞，中庭上方屋面為鋼結構組合樓蓋，屋面鋼梁主梁跨度較大為23.4m。該工程二層模板圖見圖1。

圖1 二層模板圖

3 HRB635級高強鋼筋的基本力學性質

HRB635級高強鋼筋力學性能較好的同時性能也更加穩定，由生產廠家提供數據，其基本力學性能詳見表1，其屈服強度635MPa，極限抗拉強度795MPa。根據 GB 50010-2010，具有95%保證率的鋼筋，材料強度分項系數取1.15，抗拉強度設計值取550MPa。

鋼筋的基本力學性質 表1

4 HRB635級高強鋼筋與HRB400級鋼筋的經濟分析

HRB635級高強鋼筋雖然抗拉強度大，但根據GB 50367-2013[7]計算得出高強鋼筋植筋錨固深度也比普通鋼筋植筋錨固深度大，同時高強鋼筋價格比普通鋼筋高。用于架立筋、箍筋等構造配筋或鋼筋強度要求不高的地方不經濟，鋼筋的性能不能充分發揮，反而造成資源浪費。由于使用功能特殊，該工程荷載較大，梁端支座處負筋的計算配筋較大，框架梁的縱向鋼筋需要植筋錨入原框架柱，支座處鋼筋過密會影響植筋。考慮植筋方便，將框架梁的支座附加鋼筋用HRB635級高強鋼筋替換HRB400級鋼筋，對比全部使用HRB400級鋼筋兩種配筋方案的經濟性。

4.1 用鋼量

HRB635級高強鋼筋抗拉強度設計值比HRB400級鋼筋高，在進行配筋的時候可以減少用鋼量。但是由于抗拉強度設計值提高，植筋的錨固深度加大會增加一部分用鋼量。本工程利用HRB635級高強鋼筋替代HRB400級鋼筋梁的支座附加鋼筋，框架梁鋼筋用量結果見表2。屋面層由于荷載較大，節約鋼筋量也較大，節材率達到10%以上。結構自重減小，水平地震力減小，使結構更加輕便，提高結構抗震性。兩層框架梁共節約鋼筋2.9噸，框架梁支座處鋼筋根數減少，有利于植筋方便。加固設計中合理搭配使用高強鋼筋可有效節約用鋼量，提高結構抗震性，便于施工，節能減排，提高經濟效益。

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格不同，HRB400級鋼筋出廠價為每噸3900元，HRB635級高強鋼筋為每噸4700元，比HRB400級鋼筋價格每噸高800元。高強鋼筋使用量達不到一定程度，反而會增加材料成本。由表3可知，本工程可節約材料成本共8766元。用量合適的情況下，使用高強鋼筋替代普通鋼筋可節約用鋼量，降低材料成本。因此高強鋼筋應用于加固設計要先進行初步預算再確定加固方案，小型項目加固量達不到的情況不建議使用。

兩種框架梁配筋方案價格 表3

4.3 綜合成本分析

用鋼量和材料成本的降低，同時還會影響綜合成本。除了材料，綜合成本還包括運輸及應用。如表4，由于用鋼量的降低，運費可節約290元，現場的管理、施工、損耗也可節約2320元。本工程綜合成本可節約11440元，綜合成本節約率為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濟分析 表4

5 結論

HRB635級高強鋼筋替代HRB400級鋼筋可以有效節約鋼材，提高結構抗震性能。減小鋼筋用量及根數，也有利于加固的施工。由于錨固長度的增加及單價較高，HRB635級高強鋼筋不適合用于構造配筋，一方面不能充分發揮性能，同時也會造成資源浪費，建議與HRB400級鋼筋搭配使用。其應用在加固設計中需先進行概算，再確定加固方案，加固用量太少反而會造成成本上升。計算配筋越大，節材率越高。在合理應用的情況下，可以在采購、應用等各個階段均可不同程度降低工程成本，提高經濟效益。