淺談高強鋼筋HRB635在工業廠房中的運用

陳阿彬 陶維長 孫羽

1.中國建筑第七工程局有限公司 廣東 深圳 518000 2.滁州工投高新科技園有限公司 安徽 滁州 239000 3.北京世紀千府國際工程設計有限公司 北京 100089

22年11月12日-23日，中國鋼鐵工業協會（下稱鋼協）姜維同志在鋼筋高質量發展研討會上提出：1、推廣應用高強鋼筋，建設資源節約、環境友好型社會。2、全力推動鋼筋質量分級[1]。3、培育鑄就鋼筋知名品牌。4、加強行業自律，堅持標準引領，提升產品品質。可見國內對高強鋼筋的發展重視程度，HRB635級鋼筋已作為高效鋼筋被列為重點推廣的建筑業10項新技術，其推廣可以很好利用自然資源，降低能用消耗，綠色低碳，對提高鋼筋混凝土結構安全儲備保駕護航。高強鋼筋的需求也是國家政策導向，住房城鄉建設部印發“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃通知要降低能耗，減少碳排放，相較于國外高強鋼筋研究及運用現狀，美國2005年420MPa～690MPa使用率90%+；澳大利亞、日本：500MPa，2001年使用率90%+；中國2010年500MPa級使用率僅為0.5%。可見國內高強鋼筋發展較國外發展進程滯后，對大力推廣新技術運用迫在眉睫[2]。

推廣高強鋼筋運用符合我國提出的可持續發展國策。并將推進能源燃料節約和合理利用，有利于促進工程建設的科技發展，對促進鋼鐵工業結構調整和轉型升級，淘汰落后生產力，實施可持續發展具有重要意義。HRB635熱軋帶肋高強筋開發，可進一步解決建筑結構中“肥梁胖柱”問題，增加建筑使用面積，使結構設計更加靈活，提高建筑使用功能。據專家分析預測 ，我國鋼筋占鋼鐵總產量的25%左右，提高鋼筋的檔次、質量和穩定性，將推動鋼鐵“減量化”運用，支撐建筑業轉型升級。

1 高強鋼筋的設計及施工要點

針對高強鋼筋HRB635，應按照《鋼筋機械連接用套筒》JG/T163-2019中并未給出HRB635高強鋼筋套筒最小尺寸參數表，HRB635高強鋼筋機械連接套筒應優先采用HRB635高強鋼筋生產廠家提供的與該鋼筋相應指標匹配的套筒[3]。HRB635鋼筋直徑不大于16mm的縱向受拉鋼筋宜采用綁扎搭接，直徑16mm及以上應采用高強套筒連接，不得采油工焊接連接，且HRB635高強鋼筋正式實施前應進行必要的檢測和論證。滁州工投科技產業園項目一期廠房跨度主要為8.4m和9.6m，層數3層，框架柱截面尺寸主要800x800，800x900，600x600等，HRB635高強鋼筋主要用在樓板、基礎梁上，可以明顯節約鋼筋24%。由于層數較少，柱筋未采用高強鋼筋，梁板鋼筋均采用高強鋼筋。HRB635MPa高強鋼筋材料性能表見下表1。

表1 化學成分及碳當量（熔煉分析）要求

鋼中還加入V、Nb、Ti等微量元素。要求高強鋼筋的力學性能應符合下圖1。

圖1 高強鋼筋的力學性能

1.1 HRB635高強鋼筋的適用范圍

（1）基坑臨時支護工程：由于作為臨時支護時變形、裂縫要求較低，基坑支護的縱筋，只需滿足強度要求“等強度代換”即可；

（2）預應力結構中的非預應力構件：此時裂縫由預應力解決，非預應力鋼筋可發揮其強度優勢，不必驗算裂縫；

（3）人防地下室工程：由于滿足人防“戰時”強度要求的鋼筋用量一般都能滿足“平時”對構件變形、裂縫的要求，不必驗收；

（4）大跨結構的受彎構件；

（5）配筋率大的剪力墻邊緣構件；

（6）重載結構的受彎構件；

（7）支護結構：支護灌注樁、冠梁、地下連續墻等；

（8）抗浮錨桿；

（9）大型公共建筑；

（10）工業類廠房。

項目特點：重荷載或大跨度；計算配筋大，非構造配筋；采用高強鋼筋節材率高，經濟性優勢明顯[4]。

1.2 HRB635高強鋼筋的不適用范圍

（1）小型民用或商業建筑；

（2）作為軸心受壓構件縱向受力鋼筋；

（3）按構造要求配筋的構件；

（4）普通樓板、住宅中的剪力墻；

（5）作為普通箍筋進行運用（可用于高層建筑的約束箍筋）；

（6）普通住宅項目地上部分；

（7）橫向鋼筋用作受剪、受扭、受沖切承載力計算。

項目特點：構造配筋控制；荷載或跨度較小；現行規范限制橫向鋼筋強度，高強鋼筋不能充分發揮優勢。

不盲目使用 HRB 600 級鋼筋替換 HRB 400 級鋼筋。HRB 600 級鋼筋應使用在受力大的構件，高層建筑的柱、配筋大的梁和厚板等。應用 HRB 600 級鋼筋的構件的承載力應由截面配筋控制。對于普通跨度框架結構的縱向受力配筋、普通樓板、住宅中的剪力墻以及按構造要求的配筋的構件不建議使用 HRB 600 級鋼筋。對于普通箍筋，也不建議使用 HRB 600 級鋼筋。

1.3 HRB635鋼筋的焊接

（1）HRB635鋼筋可采用閃光對焊方式進行焊接；

（2）禁止采用電渣壓力焊進行焊接；

（3）根據現場試驗結果決定是否采用搭接焊，當無現場試驗資料時，不建議采用搭接焊。

1.4 HRB635高強鋼筋施工上應注意的要點

（1）高強鋼筋連接套筒需采用相同級別的高強套筒，且φ16以上不應采用焊接或者電渣壓力焊連接。

（2）板筋設計和施工時需嚴格按照設計和規范圖集施工，拉大板筋間距或者板筋采用單層設計方案，對與跨度8m以上的板，極容易導致板面開裂。

（3）高強鋼筋進場時需嚴格按照規范規定進行抽樣檢測，相關的力學性能需符合要求方可用于現場施工。強屈比≥1.25，最大力下總伸長率≥9.0%，斷后伸長率≥ 15%。高強鋼筋的實驗檢測方式跟普通鋼筋不一樣，需調整參數。且要求高強鋼筋在實際使用中，需考慮與普通鋼筋分開碼放，嚴防高強筋和普通筋混用。高強鋼筋嚴禁反復彎折，極容易導致疲勞破壞。

2 工業廠房高強鋼筋運用的經濟及社會效益分析

2.1 HRB635高強筋梁經濟分析

結構布置：建立九宮格模型，對比6、9、12、15、18m跨的梁，梁采用c30混凝土，次梁間距取3m，梁截面見下表2。荷載條件：樓板取120mm計算，樓面橫荷載取1.5KN/m2，活荷載取2.0KN/m2。

表2 不同梁計算模型

鋼筋節約量比=（635鋼筋用量-400鋼筋用量）/400鋼筋用量x100%，不同跨度梁分別采用兩種級別鋼筋時配筋率計算結果，見下表3：

表3 不同跨度梁分別采用兩種級別鋼筋時的配筋率

2.2 板經濟分析

結構布置：建立板模型，板厚統一取為板跨的1/40 ，采用C30混凝土，以雙向板分析，板尺寸見下表。荷載條件：工況一取樓面恒荷載1.5kN/m2，活荷載2.0kN/m2；工況二取樓面恒荷載1.5kN/m2，活荷載3.5kN/m2，板按四周固支計算。

不同工況下分別采用兩種級別鋼筋時配筋率計算結果，見表4：

表4 不同工況下分別采用兩種級別鋼筋時的配筋率

3 結語

高強鋼筋在工業廠房中的運用具有廣泛的優勢，對設計單位來說，與普通鋼筋相比，HRB635具有強度高、延性好、安全儲備大。能一定程度避免節點核心區鋼筋密集現象，優化設計選擇。對建設單位來說，節約能耗、降低成本。對施工單位來說，減少鋼筋直徑和用量，易于振搗，施工方便，明顯減少混凝土振搗不密實、蜂窩麻面等現象。使用高強鋼筋可以有效減少縱向鋼筋的用量，減小構建截面尺寸，進一步降低混凝土的用量及橫向鋼筋用量，節約成本。使用高強鋼筋可以加快施工進度，提高結構品質，尤其是梁柱核心區的振搗問題。使用高強鋼筋可以有效降低梁高度，提高空間凈高，優化空間結構。特別在住宅車庫頂板梁通過設計HRB635高強鋼筋可以有效降低梁高，每降低5cm-10cm，降水，土方，抗浮措施可以再節約15元-20元/m2。

運用HRB635熱軋帶肋高強鋼筋替代HBR400鋼筋節約鋼筋用量可達到40%，不僅節約能耗，降低成本；明顯降低布筋密度，提高鋼筋混凝土的結合力，大幅提升混凝土結構的抗震強度與抗核沖擊波能力；鋼筋綜合成本節約20%左右，優化企業的創新與核心競爭力。可以大幅度減少所耗費的水、煤、電礦石、焦炭等能源和資源，并減少CO2、SO2等有害氣體和廢渣的排放，有利于資源、能源合理有效使用；同時還減少污染排放，緩解鋼筋產品生產所需的交通運輸、電力供應等行業壓力。有利于國家減少工業投入，符合國家能源減排的基本國策，促進低碳經濟建設和可持續發展戰略措施，為社會帶來巨大效益。同時現場管理中尤其要注重普通鋼筋和高強鋼筋分類堆放，之間拉彩色警戒線隔開，下料時注意先后關系，切勿混合加工。加強工人技術交底，注意區別高強鋼筋和普通鋼筋直螺紋套筒。加工完畢的高強筋，注意用紅油漆局部標識，以防吊運到樓板過程中與普通鋼筋混用情況。加工好的滾扎直螺紋鋼筋端部設置保護套，防止螺紋破壞，同時還需做切平處理，保證車絲外露1～1.5扣。另外高強鋼筋和普通鋼筋的錨固長度不一致，應嚴格按照設計要求或相關規范加工。