建筑鋼筋運(yùn)用及提升控制措施

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1.結(jié)構(gòu)用鋼筋的現(xiàn)狀及問題

多年來建筑工業(yè)的發(fā)展相對較慢，高強(qiáng)度等級鋼筋的推廣應(yīng)用存在一些阻力和難度，而HRB335級熱軋帶肋鋼筋仍然是現(xiàn)在建筑市場中用量最大的結(jié)構(gòu)材料。此類鋼筋作為應(yīng)用多年的、成熟的品種用于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，因其強(qiáng)度等級較低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)配筋率偏高，使梁柱節(jié)點(diǎn)配筋率大的范圍施工難度大，且保證不了強(qiáng)度要求，因而制約了建筑物的耐久性。盡管全鋼結(jié)構(gòu)、型鋼和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層及大跨度建筑中被較多采用，但是在量大面廣的建筑主體工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍然是應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)形式。伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、建筑形式及功能的復(fù)雜多樣化，建筑用鋼筋強(qiáng)度等級偏低的現(xiàn)狀已不能適應(yīng)新形勢下發(fā)展的需要。與歐美發(fā)達(dá)國家建筑用鋼筋的狀況相比，存在著一些明顯的差距，主要體現(xiàn)在以下一些方面。

（1）設(shè)計(jì)理念有差異。發(fā)達(dá)國家建筑較高的結(jié)構(gòu)安全度是依靠高強(qiáng)度的材料來實(shí)現(xiàn)的；而我國由于高強(qiáng)度的材料并不是很多，結(jié)構(gòu)安全度是通過低強(qiáng)度材料的多用量來實(shí)現(xiàn)的。

（2）材料應(yīng)用有差異。發(fā)達(dá)國家大面積使用500MPa（即新Ⅳ級鋼筋）強(qiáng)度的鋼筋，卻較少使用400MPa以下強(qiáng)度的鋼筋。500~600MPa強(qiáng)度的鋼筋用量達(dá)到95%以上，這其中既有微量合金鋼筋，也有余熱處理鋼筋，而余熱處理鋼筋使用十分廣泛。而國內(nèi)到目前為止，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼量79%左右為HRB335鋼筋，HRB400鋼筋用量只有30%左右，Ⅳ級以上鋼筋產(chǎn)量及用量更少。

（3）余熱處理鋼筋的使用有差異。我國現(xiàn)階段400MPa強(qiáng)度等級的低合金鋼筋的應(yīng)用仍處于起步階段。而余熱處理鋼筋因現(xiàn)行規(guī)范要求強(qiáng)屈比必須大于1.25，且因焊接后接頭強(qiáng)度有所降低，因此在許多建筑上極少采用。而歐洲希臘地震較多地區(qū)在建筑上大量使用余熱處理鋼筋，規(guī)定其強(qiáng)屈比大于1.1即可，以現(xiàn)在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的加工技術(shù)來說，是完全能確保這一技術(shù)指標(biāo)的。國外余熱處理鋼筋的廣泛使用表明，在普通建筑物中使用是可行、可靠且安全性更好的。

（4）節(jié)能減排有差異。從使用效果上分析，低強(qiáng)度等級鋼筋的大量使用既造成結(jié)構(gòu)上的肥梁胖柱，又增加混凝土用量及施工難度，更加消耗資源和能源，增加了冶煉過程中的污染，不利于環(huán)保及節(jié)能減排。

通過分析表明，在社會經(jīng)濟(jì)步入快車道的今天，這種用低強(qiáng)度等級鋼筋應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主材的情況，已不能滿足當(dāng)今大跨度、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)體的需要。為促進(jìn)建筑技術(shù)的提高和走可持續(xù)發(fā)展道路，需調(diào)整建材消耗結(jié)構(gòu)，大力推廣使用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土，通過使用高強(qiáng)材料達(dá)到節(jié)省用量、節(jié)能減排的目的，這是今后土木工程的發(fā)展方向，也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要保證。

現(xiàn)行的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）中確定的高強(qiáng)鋼筋是指HRB400和RRB400級鋼筋。其中HRB400級鋼筋是通過在鋼的成分中摻入少量合金元素使其低合金化，達(dá)到生產(chǎn)出低碳、高強(qiáng)度、韌性好、可焊性好的鋼筋的目的。它具有生產(chǎn)工藝簡單、材質(zhì)穩(wěn)定、物理性能優(yōu)良的特點(diǎn)。RRB400級鋼筋則是利用余熱處理原理，采用熱軋普通鋼筋進(jìn)行控制冷卻，并經(jīng)自回火工藝生產(chǎn)，使其具有高強(qiáng)度和一定的韌性。HRB400和RRB400級鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)基本相同，但余熱處理鋼筋的延性和強(qiáng)屈比略微低一些，兩者焊接性能有一定差異，因此在使用時，兩種鋼筋的使用范圍要加以考慮。熱軋鋼筋HRB系列其Agt規(guī)定不小于7.5%，伸長率為16%~17%，適用于有高延性要求的配筋結(jié)構(gòu)件，當(dāng)達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的鋼筋屈服強(qiáng)度上限和強(qiáng)屈比的要求后，完全可以滿足各類結(jié)構(gòu)如抗震等級為一二級結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和使用要求。余熱處理鋼筋RRB系列其Agt規(guī)定不小于5.0%，伸長率為14%~16%，適用于一般建筑結(jié)構(gòu)及抗震等級為三四級結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和使用需要。

據(jù)介紹，采用釩鐵、釩氮合成低合金化工藝生產(chǎn)的HRB400級鋼筋的強(qiáng)度可提高16%~20%，且因含釩具有較高的抗彎曲度、時效性能和較高的周期疲勞性能，抗震性能明顯優(yōu)于Ⅱ級螺紋鋼筋，成本只增加7%左右。按照不同強(qiáng)度等級鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，采用HRB400級鋼筋可以比采用Ⅱ級螺紋鋼筋節(jié)省用鋼量14%，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。但是由于國內(nèi)對釩鐵和釩氮合金需求量的增加，國際市場價格波動大，致使生產(chǎn)HRB400鋼筋的效益比生產(chǎn)HRB335級鋼筋的效益不能提高很多。因此從降低成本、節(jié)省資源方面考慮，鋼筋生產(chǎn)企業(yè)和建筑業(yè)用戶都急需研發(fā)500MPa強(qiáng)度等級以上的、低成本高性能的鋼筋產(chǎn)品。

2.建筑業(yè)需要高強(qiáng)度等級鋼筋

若要生產(chǎn)高強(qiáng)度等級鋼筋，新材料只有同現(xiàn)有材料共同配合，才能發(fā)揮得更有效果，這就需要深入考慮新材料與既有材料的共同協(xié)調(diào)和有效搭配，使各種材料自身特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。對于高強(qiáng)度等級的鋼筋，一般從兩個方面進(jìn)行分析，即技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個層面，其中技術(shù)匹配應(yīng)是先決條件。

綜上所述，在建筑物壽命全周期內(nèi)衡量能耗對環(huán)境的影響，使用低成本高強(qiáng)度等級鋼筋可節(jié)省鋼材用量，達(dá)到對資源的節(jié)約。同時高強(qiáng)度等級鋼筋在建筑工程構(gòu)件中可以減小截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，降低成本。因此，在現(xiàn)今提倡使用高強(qiáng)度等級鋼筋有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，為實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型和社會友好型社會作出了戰(zhàn)略性保證。