國內外高強鋼筋標準化對比研究

程 瀟，朱澤儒，錢瀟瀟，張素銀

（中國計量大學標準化學院，杭州 310018）

高強鋼筋的應用情況，反映了建筑業的發展水平，是衡量一個國家工業化發達程度的重要指標之一，關系著國計民生。隨著我國科技水平的進步，國內工程和建筑工業的發展日新月異，我國高強鋼筋正逐步進入快速發展階段。高強鋼筋作為節材節能環保產品，在建筑工程中大力推廣應用，是加快轉變經濟發展方式的有效途徑，是建設資源節約型、環境友好型社會的重要舉措，對推動鋼鐵工業和建筑業結構調整、轉型升級具有重大意義。[1]

在高強鋼筋應用及其標準方面，發達國家一直走在世界前列，相對而言，我國的發展就顯得較為滯后和緩慢。究其原因，一是我國對于高強鋼筋的研究、推廣和應用起步較晚，二是我國高強鋼筋標準的前瞻性、引導性稍顯不足，部分指標設置也不盡合理，三是標準貫徹實施不到位，在高強鋼筋的設計、研制、生產和應用中未得到全面推廣。因此，本課題通過分析研究國內外高強鋼筋應用發展及標準化情況，提出對我國高強鋼筋標準制修訂和標準化工作的意見建議，以期推動我國高強鋼筋行業的更好發展。

1 國內外高強鋼筋發展情況及標準化現狀

1.1 高強鋼筋的分類

高強鋼筋是指抗拉屈服強度達到400MPa 及以上的帶肋鋼筋。我國鋼筋一般是按照生產工藝與力學性能指標來分類，目前我國常見的高強鋼筋（詳見表1）[2-4]主要包括：普通熱軋帶肋鋼筋（五個牌號）；細晶粒熱軋帶肋鋼筋（四個牌號）；余熱處理帶肋鋼筋（三個牌號）；冷軋帶肋鋼筋（六個牌號）。

表1 常見高強鋼筋分類、用途、牌號構成及含義

1.2 我國高強鋼筋發展情況

多年來我國一直大量采用強度較低的335 級鋼筋。據中國鋼鐵工業協會統計，2008 年我國鋼筋產量中HRB335 占65%以上，HRB400 占比不到30%，HRB500 甚至不到3%，與工業發達國家相比存在很大差距。HRB400、HRB500 等鋼筋因加入釩、鈮、鈦等合金元素而具有強度高、性能好和焊接性能優良等特點。根據計算，HRB400、HRB500 鋼筋代換HRB335 鋼筋，可節省10%-15%的鋼材，對全社會的減量化效果巨大，對建設節約型社會具有重要意義。

我國歷來十分重視高強鋼筋的應用與發展。近些年來，國家先后出臺了一系列政策措施，加強高強鋼筋的推廣應用力度（見表2）和加快低強鋼筋的淘汰退出速度（見表3），以推進建筑業產業結構調整和發展方式轉變，推動技術進步和節能減排，促進建筑業的可持續健康發展。

表2 高強鋼筋推廣應用政策

表3 低強鋼筋淘汰退出政策

發布時間 相關政策2010 年10 月 工鋼筋信產委品《、部Ⅱ分級工螺業紋行鋼業筋淘產汰品落（后按生建產筑工行藝業裝用備鋼和標產準品和指建導筑目規錄范（要2 0求1 0淘 年汰本））。》，淘汰I 級螺紋2011 年3 月 發改委《產業結構調整指導目錄（2011 年本）》，2012 年底全面淘汰HRB335、HPB235 熱軋鋼筋。2012 年1 月 住335建M部Pa 和級工螺紋信鋼部筋《。關于加快應用高強鋼筋的指導意見》，2013 年底，在建筑工程中淘汰2012 年9 月 工信部《鋼鐵行業規范條件（2012 年修訂）》，2013 年后嚴禁生產Ⅰ級螺紋鋼筋、Ⅱ級螺紋鋼筋。2013 年2 月 發1 日改起委，《全關面于淘修汰改H〈R產B 3業35結、構H調P B整23指5 導熱目軋錄鋼（筋2。0 11 年本）〉有關條款的規定》，自2013 年5 月2013 年10 月 國400務M院P a《 及關以于上化強解度產高能強嚴鋼重筋過，剩替矛代盾3的3 5指MP導a 熱意軋見帶》肋，鋼在筋建等筑低結品構質縱鋼向材受。力鋼筋中全面推廣應用

我國高強鋼筋推廣應用已取得顯著成效。根據中國鋼鐵工業協會2016 年5 月發布的《中國鋼鐵工業發展報告（2016 版）》，我國建筑、造船、汽車等量大面廣鋼材產品整體水平提升，高強鋼筋及鋼結構用鋼比例提高，試點省市400MPa 及以上高強鋼筋的使用比例已達70%～80%。同年10 月，工業和信息化部印發的《鋼鐵工業調整升級規劃（2016-2020 年）》指出，量大面廣的建筑用鋼實現升級換代，重點大中型鋼鐵企業400MPa 及以上高強鋼筋生產比例高達99.6%，達到《鋼鐵工業“十二五”發展規劃》“80%以上”的目標。

目前，我國混凝土結構所采用的鋼筋等級基本上以300MPa、400MPa、500MPa 級三個等級為主，基本形成了“高中低”搭配的合理鋼筋等級系列，即大受力構件配筋采用500MPa 級，主力配筋采用400MPa 級，輔助配筋則采用300MPa 級（如HPB300 熱軋光圓鋼筋）。

1.3 我國高強鋼筋標準化現狀

我國鋼筋，與我國鋼鐵工業一并，誕生于新中國成立之初，經歷了從無到有，從低質量到高質量，從低產量到高產量，從低強度到高強度，從引進模仿到自主研發的發展過程。我國鋼筋在50 年代無標準體系，60 年代全面引進前蘇聯體系，80 年代開始逐步引進國際ISO 體系，現在逐步發展為自己的標準體系，相關鋼筋標準也歷經10 多次的修訂，一直都在不斷變化發展中。[5]

目前，我國已形成了以GB/T 1499.2—2018 《鋼筋混凝土用鋼 第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》、GB 13014—2013《鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋》、GB/T 13788—2017《冷軋帶肋鋼筋》、GB 50010—2010《混凝土結構設計規范》和JGJ 366—2015《混凝土結構成型鋼筋應用技術規程》等國家和行業標準為主體的較完整的高強鋼筋標準體系。

1.4 國外高強鋼筋發展情況及標準化現狀

高強鋼筋早已在國外建筑行業普遍使用。20 世紀80 年代初期，強度高、焊接性能好的390～460MPa 級鋼筋已經在國外被廣泛應用，并在混凝土結構中作為主要受力鋼筋。從用量上來看，國外400～600MPa 級鋼筋用量早已達到鋼筋總用量的95%以上。[6]

國外主要發達國家在高強鋼筋的應用方面已經形成了完善的標準體系，鋼筋等級的設置也較為合理，對高強鋼筋的應用起到了很好的規范、保障和引導作用。高強鋼筋應用合理，注重節材的同時也保證了結構安全與質量，不盲目追求高強度。標準的編制、設計、生產、管理等部門在高強鋼筋的應用技術上都有較高水平。[7]

（1）ISO：國際標準ISO 6935-2：2015《鋼筋混凝土用鋼 第2 部分：帶肋鋼筋》是各國標準的大拼盤，涵蓋300～600MPa 級鋼筋，共計26 個牌號（大部分是高強鋼筋）。

（2）美國：美國在建筑用鋼筋方面主要有兩本產品標準，ASTM A615 和ASTM A706，均由美國材料與試驗協會制定。其中，ASTM A615 為美國混凝土增強用光圓和帶肋碳素鋼筋，2016 年版包括5 個等級的鋼筋——40 級（280MPa）、60 級（420MPa，60 級及以上強度鋼筋為高強鋼筋）、75 級（520MPa）、80 級（550MPa）和100 級（690MPa）；ASTM A706 為美國混凝土增強用光圓和帶肋低合金鋼筋，2016 年版包括60 級（420MPa）和80 級（550MPa）兩種等級鋼筋。

（3）歐洲：歐洲在歐洲標準一體化的過程中，將原英標中鋼筋屈服強度460MPa 和原歐標450MPa，統一為500MPa，主筋采用500MPa 級鋼筋。英國BS 4449：2005+A2：2009《鋼筋混凝土用鋼 可焊鋼筋（棒材、卷材和開卷產品）規范》和德國DIN 488-1(2.3)：2009《鋼筋混凝土用鋼 第1部分：等級、性能與標記；第2 部分：鋼筋；第3 部分：盤卷與鋼絲》，與歐洲EN 10080：2005《鋼筋混凝土用鋼 可焊接鋼一般技術條件》基本等同，都僅規定了500MPa 的強度等級。但為適應南歐地震區建筑抗震的要求，歐盟規范對鋼筋規定了塑性指標，分為A、B、C 三個等級。鋼筋種類少，可方便鋼筋的生產加工、市場供應、工程設計與施工應用等環節。

（4）日本：日本與我國目前鋼筋標準體系一致，均參考國際ISO 標準體系，但鋼級是按本國的使用要求規定的，在一些具體的指標上也有一些不同的規定，如生產工藝。日本JIS G 3112：2010《鋼筋混凝土用光圓和帶肋鋼筋》規定了235MPa、295MPa、345MPa、390MPa、490MPa 共5 個強度等級鋼筋。為滿足建筑物的抗震要求，日本開發出了超高強度鋼筋，其屈服強度已達到600MPa 以上，如USD685 和USD980。超高強度鋼筋已廣泛應用在日本的高層建筑中，但尚未列入標準。

（5）韓國：韓國高強鋼筋由20 世紀80 年代的300MPa，逐漸過渡到2000 年以來的500MPa。2016 年版的韓國鋼筋產品標準KS D 3504《鋼筋混凝土用螺紋鋼筋》規定了400MPa、500MPa、600MPa 和700MPa 共4 個強度等級鋼筋，并按用途分為一般用、焊接用和抗震用。

（6）澳/新：澳大利亞早在2001 年便開始應用500MPa 級鋼筋，并淘汰400MPa 級鋼筋。澳大利亞和新西蘭通用的產品標準AS/NZS 4671：2001+A1：2003《混凝土增強用鋼筋》規定了250MPa、300MPa 和500MPa 共3 個等級鋼筋，并按延性要求分為普通級別N 和抗震級別E。

（7）其他：新加坡 SS2《鋼筋混凝土用鋼技術條件》采用2 個牌號鋼筋，分別為300MPa 級和500MPa；加拿大CSAG 30.18《鋼筋混凝土用碳素鋼鋼筋》標準中規定了400MPa 與500MPa 等2 個級別；俄羅斯1993 年鋼筋產品標準早已將5000MPa、600MPa 鋼筋加入，2003 年俄羅斯規范СП 52-101-2003 中規定的最高鋼筋強度為600MPa。

2 國內外高強鋼筋標準對比分析

（1）鋼筋牌號：在各國標準中對鋼筋的強度級別或牌號的設置不盡相同，且考慮到各國的具體情況，又分可焊與非可焊以及抗震與非抗震等。詳見表4。

表4 不同標準下鋼筋牌號及含義

（2）生產工藝、強度等級與表面形狀：對于高強鋼筋的生產工藝，我國與國際上不太相同。我國鋼筋目前是按照生產工藝與力學性能指標來分類，如熱軋帶肋鋼筋、余熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋等。國外標準的情況不太相同，有限制工藝的，也有不限制工藝的。如ISO 6935-2 生產工藝由生產者決定；BS 4449 生產工藝由鋼筋生產企業決定，但應報告給需方；ASTM A615、ASTM A706、JIS G 3112 和KS D 3504 生產工藝為熱軋。對于強度等級，大致可分為300MPa（低）、400MPa（中）、500MPa（高）、600MPa（超高）四個級別，我國、美國和日本標準是低、中、高級別兼顧，韓國標準偏重于向中、高、超高級別發展，英國等歐洲國家標準大都集中在高等強度級別，而澳/新標準則是缺少中等強度級別。雖然各國標準劃分各有不同，但基本都涵蓋500MPa或接近500MPa（如ASTM A615 的520MPa 和JIS G 3112 的490MPa）這一級別。對于表面形狀，除ASTM A615、ASTM A706、DIN 488-1 及AS/NZS 4671 包括帶肋和光圓兩種外形外，大部分標準下的高強鋼筋都是帶肋鋼筋。詳見表5。

表5 不同標準下高強鋼筋（屈服強度≥400MPa）的強度等級、表面形狀及生產工藝對比

（3）重量偏差：在高強鋼筋的重量及允許偏差方面，我國標準與ISO 標準基本為同等水平。近些年來由于“瘦身鋼筋”重量偏差得到關注，我國在GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋》中加嚴了小規格的重量偏差的要求，將6-12mm 規格重量偏差從±7%調整為±6%（其他規格未予調整）。從整體來看（見表5），與歐美日韓澳等發達國家相比，我國在小規格（6-12mm）熱軋帶肋鋼筋的重量偏差方面較嚴，中規格（14-20mm）和大規格（22-50mm）上的偏差要求則基本一致。

表5 不同標準下高強帶肋鋼筋的重量偏差對比

標準號 公稱直徑/mm 重量偏差/%＜10 ±7.0 10-16 ±5.0 JIS G 3112：2010 17-29 ±4.0＞29 ±3.5＜10 ±7.0 10-16 ±5.0 KS D 3504：2016 17-29 ±4.0＞29 ±3.5 AS/NZS 4671：2001 所有規格 ±4.5

（4）力學性能和化學成分：以上述標準中的500MPa 或接近500MPa 強度、地震用、可焊接的某一牌號高強帶肋鋼筋為例，對比分析不同標準下高強鋼筋的力學性能和化學成分。

從力學性能看（見表6），我國標準設置的主要指標數量最多，包括屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、最大力總延伸率、強屈比和屈屈比等。由于強屈比=抗拉強度/屈服強度，故大部分國外標準只設置了這三項指標中的兩項。在500MPa這一強度級別，我國標準只規定了屈服強度的下限，對上限未做明示，而國外發達國家則上下限俱全，規定的更為詳細具體。強屈比是塑性指標，應按不同用途，規定不同指標。歐洲各國少有地震發生，其強屈比規定較低（≥1.15），而地震多發國家如我國和美國對強屈比則有較高規定（≥1.25）。

表6 不同標準下高強鋼筋的力學性能對比

國內外鋼筋大都采用普通低碳鋼或低合金鋼生產，化學成分一般只規定上限，對下限沒有要求。從化學成分來看（見表7），韓國標準設置的指標最多，涵蓋碳、硅、錳、磷、硫、氮、銅和碳當量等8 個指標，我國有6 個，而澳/新最少，只有4 個指標。與國外發達國家相比，我國標準規定的錳含量、碳含量和碳當量處于中等位置，而硫含量、磷含量，特別是硅含量，則較為寬松。

表7 不同標準下高強鋼筋的化學成分對比

3 加強我國高強鋼筋標準化工作的建議

（1）淡化生產工藝信息

從國際標準和發達國家標準中的鋼筋牌號看，其主要反映屈服強度信息和性能指標信息，例如可焊性（-W）、延展性（-A/B/C）、塑性（-N/E）、抗震性（-S）等綜合性能。而我國高強鋼筋牌號除反映強度和性能（-E、-W）信息外，還反映工藝信息（HR、RR、CR、-F），并將不同的工藝路線分為不同的標準。從使用的角度來說，鋼筋產品最終主要考核的是力學性能和工藝性能，只要能達到或滿足力學、工藝及抗震等綜合使用要求，就不應過多限制。如ISO 標準和英國、德國、澳/新等國家標準目前都淡化了工藝路線，規定生產工藝由生產者決定，有需要時再報告給需方。為便于鋼筋的生產、加工、設計、施工和應用，建議：一是與國際標準保持同步，對我國標準的牌號進行簡化，取消其中的工藝信息；二是對鋼筋的生產工藝不作具體規定，關注點放在強化代表性指標參數上，使工藝體現在對性能的具體要求中；三是逐步適當淡化添加元素范圍的要求，以不過多限制生產企業開發產品的條件，生產者可根據自身的資源和生產工藝，添加微合金元素，在安全、環保的前提下調整化學成分而達到標準要求；四是適時將余熱處理鋼筋標準和熱軋鋼筋標準合并為同一標準，以助力生產工藝簡單、性能穩定可靠，在節約合金資源方面具有突出優勢的余熱處理鋼筋的推廣應用。

（2）細化同強度級別分類

國際標準分為非焊接與可焊接，同時又分為A、B、C、D 四種延性（塑性） 級別，可滿足不同使用要求；韓國標準分一般用、焊接用和抗震用，也可滿足不同層次的使用要求。而我國高強鋼筋標準中，沒有根據不同使用要求分別設置各種級別，或設置的級別過少不能滿足不同需要。我國高強鋼筋除分抗震和非抗震外，其它質量要求基本一致，皆為高質量鋼筋，這容易導致資源浪費。比如，對于很多對鋼筋塑性要求不高的土工工程和次要結構，被迫使用高塑性鋼筋，造成大量資源和工藝的浪費。因此，建議在將鋼筋強度級別設置為400～500MPa（中高強鋼筋）、600MPa（超高強鋼筋）的基礎上，還應考慮到特殊使用要求，盡量在同一強度級別鋼筋中繼續按性能指標劃分為3 個等級（如非焊接、可焊接和可抗震）。

（3）推廣500MPa 及以上高強鋼筋

從上述分析可知，我國高強鋼筋標準已達到并超過大多數發達國家水平，如重量偏差和力學性能等，但我國鋼筋應用的強度偏低。與發達國家相比，我國建筑行業所用鋼筋強度普遍低1-2 個等級。400MPa 高強鋼筋經過近十年的發展，在我國建筑工程中已得到全面普及，目前工程應用大都采用這一級別鋼筋，但500MPa 及以上高強鋼筋的應用范圍較小，用量也較少，且生產供應仍然不能滿足一些建筑工地的配送使用要求。而大多數發達國家工程應用以500MPa 為主，鋼筋標準最高強度從500-700MPa 級不等，日本和韓國甚至已經開發出并正在推廣應用1000MPa 級超高強鋼筋。從國外鋼筋標準的修訂和更新歷程來看，鋼筋的更高強化是主要發展趨勢，我國標準GB/T 1499.2《鋼筋混凝土用鋼 第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》在2018 年版也已加入600MPa 級高強鋼筋。隨著冶金技術的進步和開發水平的提高，下一步應深入推進高強鋼筋應用，一方面，加強高強鋼筋標準的宣貫工作，加大500MPa 高強鋼筋的普及應用力度；另一方面，注重研發更高強度等級鋼筋，加快600MPa 及以上高強鋼筋的推廣應用。