高強度鋼筋在地鐵工程中的推廣分析

【摘 要】高強度鋼筋是指抗拉屈服強度達到400兆帕級及以上的螺紋鋼筋，具有強度高、綜合性能優(yōu)的特點。2012年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、工業(yè)和信息化部關(guān)于加快應(yīng)用高強度鋼筋的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《意見》）中指出：高強度鋼筋作為節(jié)材節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，在建筑工程中大力推廣應(yīng)用，是加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式的有效途徑，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要舉措，對推動鋼鐵工業(yè)和建筑業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級具有重大意義。地鐵工程建設(shè)作為國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，應(yīng)按照指導(dǎo)意見的要求積極引導(dǎo)在工程建設(shè)中逐步推廣高強度鋼筋的應(yīng)用。本文將就多方面闡述地鐵工程推廣高強度鋼筋遇到的問題和推廣的必要性。

【關(guān)鍵詞】高強度鋼筋；地鐵工程；推廣分析

0 引言

目前全國地鐵工程建設(shè)正在蓬勃發(fā)展，鋼筋需求量也在逐年增加。地鐵工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中受力鋼筋大部分依然采用HRB335級鋼筋，這與《意見》中“深入貫徹落實科學發(fā)展觀，以建筑鋼筋使用減量化、提高資源利用效率為目標，通過完善政策和標準配套，優(yōu)化建筑鋼筋生產(chǎn)、使用品種和結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新應(yīng)用建筑高強度鋼筋工作機制，實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)與建筑業(yè)的技術(shù)進步和節(jié)材、節(jié)能”的指導(dǎo)思想不符。

當前，通過技術(shù)革新，我國的鋼鐵行業(yè)通過產(chǎn)業(yè)調(diào)整，已經(jīng)具備了替換HRB335級鋼筋的條件。現(xiàn)在此項工作在房建工程中推廣速度較快。地鐵建設(shè)在推廣高強度鋼筋方面還存在諸多困難和問題，但從國家大力發(fā)展推廣高強度鋼筋的決心來看，地鐵建設(shè)應(yīng)從長遠考慮，通過轉(zhuǎn)換設(shè)計人員意識，分階段加大推廣高強度鋼筋的應(yīng)用。

1 現(xiàn)階段地鐵工程推廣高強度鋼筋遇到的主要問題

1、設(shè)計人員的使用習慣問題

設(shè)計是工程建設(shè)的龍頭。一方面是若干年來，設(shè)計院的建設(shè)規(guī)模不斷擴大，任務(wù)多、工作重，設(shè)計人員已經(jīng)習慣于采用335MPa鋼筋。另一方面各種原有通用建筑圖集未進行更新，大量的借用原有標準圖鋼筋布置也是造成高強鋼筋推廣的桎梏。

2、部分規(guī)范還不配套

目前的建筑設(shè)計規(guī)范有《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，也有許多行業(yè)設(shè)計規(guī)范，如《地鐵設(shè)計規(guī)范》、《鐵路橋涵鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》等。在這些規(guī)范中，已經(jīng)有一部分新近列入了高強度鋼筋品種，但有一些規(guī)范仍沒列入400MPa及以上高強度鋼筋品種。例如《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2003）中沒有400MPa鋼筋品種，《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）、《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB10002.3-2005）對螺紋鋼筋的使用，只規(guī)定了HRB335和HRB400兩種牌號，2009年新編制的《高強度鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用技術(shù)導(dǎo)則》也只規(guī)定了最高強度級別為HRB500。設(shè)計規(guī)范對使用400MPa（Ⅲ級）以上高強度鋼筋的應(yīng)用沒有具體要求，使設(shè)計部門無依據(jù)可查。

3、裂縫控制驗算問題

現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）對普通鋼筋推薦采用HRB400級及以上級別的鋼筋。但地下結(jié)構(gòu)承受荷載大，鋼筋用量多，配筋大多由裂縫要求控制。由該規(guī)范中的裂縫寬度計算公式可知，在其他條件相同的情況下，為控制構(gòu)件的裂縫寬度所需要的鋼筋面積僅與鋼筋類別（光面鋼筋或帶肋鋼筋）有關(guān)，而與鋼筋的設(shè)計強度無關(guān)。所以在這種情況下，采用設(shè)計強度較高高強度鋼筋并不能達到減少鋼筋用量或減薄斷面厚度的目的。

4、訂購環(huán)節(jié)問題

盡管長期以來，國家有關(guān)方面一直在積極呼吁提高高強度鋼筋的消費比例，這對提高國內(nèi)高強度鋼筋的消費比例起到了一定的

推動作用，但由于缺乏具體的有效措施，效果一般。目前高強度鋼筋在市場上基本有價無市，地鐵工程大批應(yīng)用高強度鋼筋需提前預(yù)定，訂購環(huán)節(jié)相對困難難，滿足不了建筑工地的配送和使用要求，制約了工程中應(yīng)用。

2 高強度鋼筋的發(fā)展概況

目前，我國建筑業(yè)發(fā)展十分迅猛，已成為我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)之一，鋼鐵材料始終是建筑結(jié)構(gòu)的主體材料，建筑用鋼材需求量較大，占鋼材消費量的50%以上。此外由于我國的基礎(chǔ)設(shè)施仍然是以鋼筋混凝土為主要材料，所以多年來鋼筋和線材一直在建筑用鋼中消費量最大。2010年我國鋼筋產(chǎn)量1.4億t，其中HRB335約占60%左右，HRB400占不到40%左右，HRB500僅有少量應(yīng)用。

在美國、加拿大、韓國、伊朗、日韓等國家，400MPa級鋼筋的用量已達到70%以上，500MPa級鋼筋的用量也達到25%；德國、法國、英國等國家，500MPa級鋼筋的比例已達到70%以上，并且對600MPa級鋼筋提出了需求。

《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》GB1499.2-2007新標準于2008年3月1日貫徹實施。標志著熱軋帶肋鋼筋高強度鋼筋已全面進入推廣應(yīng)用階段。

3 高強度鋼筋的技術(shù)指標（HRB400級鋼筋為例）

1、化學成分

表1 化學成分和碳當量

4 高強度鋼筋的優(yōu)點（以HRB400級鋼筋為例）

1.強度高、安全儲備大、經(jīng)濟效益顯著

用HRB400級鋼筋取代傳統(tǒng)的Ⅱ級鋼筋和Ⅰ級鋼筋，則在結(jié)構(gòu)中可分別節(jié)約14%和32%左右的鋼材。通過調(diào)查現(xiàn)階段新Ⅲ級鋼筋與Ⅱ級鋼筋相差100元/t左右，隨著國家政策調(diào)整，新鋼筋產(chǎn)量的增加，這一差距會逐步縮小，最終會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。

2.機械性能好

HRB400鋼筋顯著改善了Ⅱ級鋼筋在力學性能方面的不足，避免了尺寸效應(yīng)大以及Ⅱ級鋼應(yīng)變時延伸率下降20%-29%的弊病。

3.抗震性能良好

由于HRB400鋼筋的強屈比σb/σa＞1.30（σb=540Mpa/σs=400Mpa），在遭遇地震災(zāi)害時，能發(fā)揮良好的抗震作用，有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性和安全性。此外高強抗震鋼筋也相繼研發(fā)成功，并已能夠批量生產(chǎn)，能夠滿足更高的抗震需求。

4.使用范圍廣、規(guī)格齊全

產(chǎn)品直徑為6-50mm，推薦直徑為6、8、12、16、20、25、32、40、50，克服了Ⅱ級鋼缺少φ＞25mm粗直徑直條筋的難題，便于施工下料與配筋綁扎，使鋼筋布置更趨合理。

5、便于施工

通過大量施工驗證，高等級鋼筋的斷料、彎曲、焊接以現(xiàn)有的加工機械完全能夠滿足要求。此外使用高強度鋼筋后，由于鋼筋用量減少，可顯著改善目前框架結(jié)構(gòu)中梁、柱節(jié)點和框架柱中鋼筋擁擠的現(xiàn)象，混凝土施工將更加方便，質(zhì)量更有保障，大大增大了工程的安全可靠度。

5 目前的政策及標準規(guī)范導(dǎo)向

1、政策導(dǎo)向

（1）根據(jù)《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》“（六）調(diào)整鋼材品種結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量”中關(guān)于：“修改相關(guān)設(shè)計規(guī)范，淘汰強度335MPa及以下熱軋帶肋鋼筋，加快推廣使用強度400MPa及以上鋼筋，促進建筑鋼材的升級換代。”的要求。2011年國家發(fā)改委9號令將HRB335列入落后產(chǎn)品。

（2）2012年01月19日《意見》中的主要目標：加速淘汰335兆帕螺紋鋼筋，優(yōu)先使用400兆帕螺紋鋼筋，積極推廣500兆帕螺紋鋼筋。2013年底，在建筑工程中淘汰335兆帕螺紋鋼筋。2015年底，高強度鋼筋的產(chǎn)量占螺紋鋼筋總產(chǎn)量的80%，在建筑工