500 MPa级钢筋在建筑工程中的应用探讨

2015-04-16赵玉霞周美川

建筑设计管理 2015年6期

关键词：标准值设计规范钢筋

赵玉霞，周美川

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

500 MPa级钢筋在建筑工程中的应用探讨

赵玉霞，周美川

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

强度为500 MPa级钢筋已经出现在现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）里面了，是国家大力推广使用的钢筋牌号。随着强度为500 MPa级钢筋的推广应用，500 MPa级钢筋的市场需求也越来越大，各大钢厂也都积极研制生产。为了使工程设计等相关人员能够更加了解500 MPa级钢筋并积极采用500 MPa级钢筋，从其研制、类型、工程应用等几个方面探讨。

高强钢；筋建筑；结构钢筋

0 引言

随着社会的发展和科技水平的提高，特别是节能减排、绿色建筑的需要，作为建筑工程的主材之一的钢筋越发受到关注，目前现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》[1]已淘汰了HRB 235级钢筋，即将淘汰HRB 335级钢筋，大力推广强度为400 MPa级和强度为500 MPa级的钢筋的使用。钢材需要大量的铁矿石、煤、水等资源，产生大量的二氧化碳、污水、粉尘等污染物。所以作为建筑工程的主材之一的钢筋的强度和质量的提高，例如用500 MPa级钢筋在建筑结构中替代400 MPa级钢筋能使钢筋的用量减少10%左右，这对促进我国的节能减排工作非常有力。随着500 MPa级钢筋的推广应用，不但能够实现冶金企业的节能减排的需要，而且能够降低建筑的钢筋的用量和减轻建筑结构的重量，由于钢筋用量的减少，工地的工人也会得到减少，最终在降低了造价的同时也实现绿色低碳建筑。我国以前生产500 MPa级钢筋在主要是针对国外市场，但是随着国内需求的日益增长，500 MPa钢筋在国内的用量也越来越多了。

1 500 MPa级钢筋在建筑工程中的应用

1.1 国内外500 MPa级钢筋在的发展情况

发达国家从上世纪90年代就已经开始研发500 MPa级钢筋了，比如俄罗斯从1993年就初步开始应用500 MPa级和600 MPa级钢筋，三年后美国也开始应用520 MPa级钢筋。发达国家在500 MPa级钢筋的研发、生产和推广中做了大量的工作，现在在经济发达国家,低于400 MPa级的钢筋已经基本淘汰，500 MPa级钢筋已经非常成熟并得到了广泛的应用；目前。美国、俄罗斯、日本、新西兰等国家在结构设计相关规范中钢筋强度标准值已经分别达到550 MPa、600 MPa、490 MPa、500 MPa。

在我国热轧带肋钢筋在钢材产品中所占的比例最大，约20%左右。根据我国冶金行业的数据显示2014年我国钢筋表观消费量约2亿t左右。最近几年，我国从国家到地方都大力推广高强钢筋，据冶金行业的数据显示，高强钢筋（400 MPa级和500 MPa级）产量在热轧带肋钢筋中的比例在2013年达到了80%，2014年达到90%左右，目前400 MPa级钢筋应用已经非常广泛，500 MPa级钢筋也在积极推广使用。

1.2 我国500 MPa级钢筋的主要种类

在我国现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）及相关的规范中，500 MPa级钢筋可分为普通热轧带肋钢筋（代号HRB 500，HRB是hot rolled ribbed bar的简写，500指屈服强度标准值为500 MPa）和细晶粒热轧带肋钢筋（代号HRBF 500，HRBF是hot rolled ribbed barfine的简写）。另外在功能型钢筋方面很多钢厂已经能够量产具有良好抗震性能的HRB 500 E级钢筋（E是Earthquake的简写，指符合抗震要求）。HRB 500级钢筋的生产一般有微合金化工艺和超细晶控轧控冷工艺两种方法，微合金化工艺是目前我国大多数钢厂生产高强度筋钢都采用的方法，这种方法最大的优点是生产工艺相对简单成熟，容易保证产品性能的稳定性和可靠性,而且钢筋的可焊特性和抗震性能都较好保证；但缺点是添加的合金元素价格昂贵（2015年4月铌铁合金价格达26万元/t）,产品的成本较高。细晶粒控轧控冷工艺一般是指不需添加微合金化元素,所以相对成本低，在热轧制过程中通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋，金相组织中没有影响其使用性能的组织，而主要是由铁素体和珠光体；但是使用晶粒控轧控冷工艺的生产过程中对设备和工艺控制的要求较高，目前，HRBF 500级的钢筋在市场上的量较少。

1.3 我国500MPa级钢筋的工程应用

在结构设计中HRB 500、HRBF 500、HRB 500 E的屈服强度标准值为500 MPa,极限强度标准值为630 MPa，抗拉强度设计值为435 MPa，抗压强度设计值为410 MPa，弹性模量为200 000 N/mm2。根据国内外的理论试验资料表明，在正常使用极限状态设计时，500 MPa级钢筋与普通钢筋在裂缝和挠度方面性能基本相同；500 MPa级钢筋按现行结构设计规范计算在构件抗弯、抗拉承载力方面和普通钢筋基本一样，有着基本相同的受力状态和变形特点；在轴心抗压承载力方面配有HRB 500纵筋的混凝土柱的应变峰值在0.002的基础上尚可提高,破坏时HRB500级钢筋能达到受压屈服状态,钢筋抗压强度设计值可超过传统上认为的400 MPa的限制，能够达到410 MPa； 500 MPa级钢筋在用作抗剪、抗扭、抗冲切时，由于其高强度不能得到充分的发挥，此时取其抗拉强度设计值为360 N/mm2。500 MPa级钢筋相对于普通钢筋强度高，等强度的条件下，减少了钢筋的使用量和最小配筋率，可有效地降低了工程造价。在施工中，工程中使用500 MPa级钢筋后，减少了梁柱节点处钢筋的数量，减少了梁和柱的纵向钢筋的根数和排数，降低了板的最小配筋率，这样就减少了钢筋绑扎的工作量，同时也方便了混凝土的浇注及振捣，能更好地保证施工质量。但也应注意500 MPa级钢筋的锚固、搭接、机械连接、焊接连接等方面与普通钢筋的区别，特别是HRBF 500级钢筋其可焊性较差。