混凝土结构构件中高强钢筋的选用.pdf

2 0 1 5年 第 8期 (总 第 3 1 0 期 ) N u mb e r 8 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 1 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 混凝土制品 C0NCREI E P R0DU( 了 r S d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 8 0 3 5 混凝土结构构件 中高强钢筋 的选用 高连玉 。徐春一 ( 1 中国建筑东北设计研究院有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ； 2 沈阳建筑大学 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8 ) 摘要 ： 高延性冷轧带肋钢筋 C R B 6 0 0 H是近年来新研发出来的新型钢筋， 这种钢筋的高强度 、 高延性及低价位为混凝土结构构 件的设计又多了一种新的选择 ， 通过钢筋的性能特点 、 轧制工艺过程 、 应用范围的介绍及经济分析探讨， 说 明了高延性冷轧带肋 钢筋 C R B 6 0 0 H的应用优势。 关键词： 高强钢筋 ； 高延性 ； 在线回火 ； 屈服强度 ； 板墙构件 ； 配筋砌体 中图分类号： T U 5 2 8 7 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 8 0 1 3 1 0 4 S e l e c t i o n o f h i g h t e n s i l e r e i n f o r c e me n t i n c o n c r e t e s t r u u m l e l e me n t s GAO Li a n yu ， XU Chu n yi ( 1 C h i n a No r t h e a s t Ar c h i t e c t u r a l De s i g n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e C o ， Lt d ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 6， C h i n a ； 2 S h e n y a n g J i a n z h u Un i v e r s i t y ， S h e n y a n g 1 1 0 1 6 8， C h i n a ) Abs t r ac t ： Hi g h d u c til i t y c o l d r o l l e d rib b e d bar CRB6 0 0 H i s a n e w t y p e o f s t e e l d e v e l o p e d i n r e c e nt y e ars ， t h i s r e bar wi t h t h e c h ara c t e r i s t i c o f h i g h s tre ng t h hig h d u c ti l i t y a n d l o w pric e h a s b e c a me a n e w c h o i c e f o r c on c r e te s t r u c t u r e d e s i gn e a pp fi c a tio n a d v a n t a g e o f h i 曲 d u c ti l i t y c o l d r o l l e d ri b b e d b ar C R B6 0 0 H h a s e x p l a i n e d b y t h e p e rfo r ma n c e c h ara c t e ri s t i c s ， the r o l l i n g p r o c e s s ， t h e a p p l i c a ti o n r a n g e andthe e c o n o mi c an alys i s K e y wo r d s： h i g h ten s i l e r e i n f o r c e me n t ； hig h d u c ti l i t y ； o nl i n e temp e ri n g； y i e l d s t r e n g t h； wa l l b o ard e l e me n t ； r e i n f o r c e d ma s o n r y s t r u c t ur e 0 引言 高强钢筋作为绿色建材的一种， 以其强度高、 延性好、 性价 比优越 ， 已经越来越 被广大设计 、 施 工及开发商所 认 可及采用 ， 随着其应用技术被列为 国家建筑业应当予以推 广 的十项技术之一 ， 随着 国家推广绿 色建筑工作 的进展 ， 相信今后的推广力度会越来越大。 值得欣慰的是 ， 随着 国家推 广高强钢 筋 ， 调整产业 产 品结构 、 淘汰落后产 能及 产 品的同时 ， 广 大科技人员及 立 志于技术创新 的企业家 ， 通过不断实践 、 大胆创新 ， 已经研 究并生产出一种 新的高强钢筋高延性 冷轧带肋 钢筋 C R B 6 0 0 H， 为现有的高强钢筋族增添 了新成员 。 面对诸多 品种的高强钢筋 ， 如何科学 、 合理选择钢筋 品种 ， 使其在不 同的混凝土构件 中最大 限度地发挥作用 ， 从而达到节约材 料 ， 又满足规范 的设计要求 ， 值得研究与推广 。 笔者认为高延性冷轧带肋钢筋 C R B 6 0 0 H的研制成功 及 随着相关设计 标准 、 规范 的逐 步完善 ， 将会为结 构工程 师进行高强钢筋优化乃至精细化设计方面提供了新的选 择空间。 众所周知， 在混 凝土结 构 中 ， 其结 构构 件 主要 有梁 、 柱 、 板 、 桩基 、 基础 、 剪力墙 ； 在砌 体结构 中主要有 圈梁 、 构 造柱及配筋墙体的灰缝配筋 、 自承重墙 的构造配筋 。 在这 收稿 日期： 2 0 1 4 1 1 0 4 些结构构件中， 既存在着主筋、 分布筋、 箍筋、 构造筋、 灰缝 直条筋 ， 也有钢筋焊接 网片等钢筋制 品。 在 国家推广应用高强钢筋 的宏观政 策推动及 国家现 行设计 、 施工规范 的引导下 ， 工程设 计人员 已经对工程 中 应用高强钢筋给予了充分的认可 ， 一般的设计 图纸均会标 注所用钢筋为高强钢筋 ， 由于新 的高强钢筋高延性冷 轧带肋钢筋 C R B 6 0 0 H 目前 尚未进 入设计 规范( 虽 然新版 P K P M 结构计算软件 已经将此种高强钢筋纳入 ) ， 使得设 计者无法对高强钢筋品种进行精细化分析与恰 当选择 ， 没 有做到量体裁衣 ， 从而造成了材料浪费， 加大了建筑成本。 本研究将就 高强钢筋族新 成员高延性冷 轧带肋 钢筋 C R B 6 0 0 H 的性能 优势及 钢筋轧制 工艺特 点进 行论 述 ， 并进行一定 的技术 经济分析 ， 以期达到将高强 钢筋研 发新成果与诸位 同仁共享的 目的。 1 高延性冷轧 带肋钢筋 C R B 6 0 0 H 简介 高延性冷轧带肋钢筋是 国内近年来研制开 发的新型 冷轧带肋钢筋， 其生产工艺是增加了回火热处理过程， 使 得钢筋有了明显的屈服点， 强度和伸长率指标均有显著提 高。 其直径规格为5 1 2 i i u n ， 外形与细直径热轧带肋钢筋 相似 ， 为沿长度方 向均匀分布的二面横肋 ， 可加工性 能 良 好。 产品抗拉强度标准值为 6 0 0 MP a ， 比传统 的冷 轧带肋 1 31 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 钢筋国家标准 G B 1 3 7 8 8 ( ( 冷轧带肋钢筋 提高 5 0 MP a ； 屈 服强度标准值 = 5 2 0 M P a ， 提高 了 2 0 MP a ； 断 口伸长率 A 1 4 ， 提高 了 5 0 ； 最大力下总伸长率 A 5 ， 提高 了 1 5倍 ， 达到 了高强度 高延性钢筋 的要求 。 该钢筋 的抗 拉强度设计值取 ， v = 4 1 5 MP a ， 比 4 0 0 MP a 钢筋强 度设计 值提高 了5 5 MP a 。 这种钢筋的牌号为 C R B 6 0 0 H， 与传统冷轧带肋钢筋 的牌号相 比， 后面多 了一个字母“ H” ( 代 表高延性 ) ， 这恰 恰彰显 了这种钢筋的优势 。 表示高延性字母 的“ H” 表 明这 种钢筋从根本上改变了传统冷轧带肋钢筋的品质 。 故笔者 认 为， 鉴 于该 钢筋不 论在 强度 ( 屈 服强度 标准 值 为 5 2 0 MP a ) 方面还是在延性方面 已经优于 目前正在应用 的 H R B 4 0 0 、 H R B F 4 0 0及 R R B 4 0 0等 高强钢筋 ( 屈服 强度标 准值为4 0 0 MP a ) ， 已经不是传统冷轧带肋钢筋了的概念 了， 因此 ， 该钢筋理所当然地应被纳入 高强钢筋范畴 ， 成为 高强钢筋族 的新成员 。 这种钢筋的细直径 为 5 1 2 ra i n ， 既 有直条也有盘螺 ， 将成为混凝土结构现浇板 、 墙类构件 、 配 筋砌体及预制构件 的理性选择 。 高延性冷轧带肋钢筋的母材既 可选 用按现行 国家标 准 G B T 7 0 1 低碳钢热轧圆盘条 生产的 Q 2 1 5 、 Q 2 3 5低 碳钢热轧 圆盘条 ， 也可选 用按 现行 国家标 准 G B 1 4 9 9 1 钢筋混凝土用钢 第 1部分： 热轧光圆钢筋 生产的以盘 卷供货 的 H P B 2 3 5热轧光圆钢筋 。 高延性冷轧带肋钢筋 的 问世为这些热轧盘条的一般钢筋找到了“ 变身” 的机会 ， 为 传统钢筋实施产 品结构调整找到 了新 的方 向。 此外 ， 由于 这些母材 的价格相对便宜 ， “ 变身” 的加工过程 比较 简单 ， 故高延性冷轧带肋钢筋的售价并不高 ， 可使用户花较少的 钱可 以买到较高的强度( 强度价格 比优越) ， 既可减少钢筋 用量 ， 又可减低工程造价 ， 还能方便施 工 ， 社会效益 、 经济 效益均十分显著。 艺 ， 生产高效节约型建筑用 钢 ， 以节 约钢材和降低 工程造 价。 一是节约 了宝贵 的微合金资源 ， 这是该 工艺技 术的重 大创新之处。 二是通过优化冷轧工艺 ， 利用控轧新技术 ， 改 善 内部组织 ， 提高了钢材强度 ， 并保证 了外形尺寸精度。 三 是通过热处理控温技术 ， 利用在线快速加热法进行稳定化 调质 ， 获得 良好 的力学性能 ， 使钢 的强度 、 延性及外形 尺寸 达 到 相 对 稳 定 的 质 量 标 准 ， 是 一 种 经 济 合 理 地 生 产 5 0 0 MP a 级高强钢筋的有效途径之一。 国家住房和城 乡建设 部科技发展促进 中心近 日组 织 专家对该生产技术科技成果 进行了评估 ， 专家一致认 定 ： 采用主被动式冷轧与在线热 处理集成技术生产高延性 冷 轧带肋钢筋属 国内首创 ， 总体 达到了 国际先进水平 ， 其 中 单线轧制速度达到国际领先水平。 该技术符合国家推广高 强钢筋的产业政策 ， 丰富了钢材品种 ， 节 省工程用钢量 ， 经 济效益和社会效益显 著 ， 应用 前景非常广泛 ， 是一项 值得 推广的新技术 。 住房和城乡建设部 已将高延性冷轧带肋钢 筋生产技术列 为 2 0 1 2年全 国建设 行业 科技 成果推 广项 目， 科技部也已将高延性冷轧带肋钢筋生产装备列 为国家 火炬计划 。 2 钢筋产品物理力学性能 该新产 品经 国家建筑钢材质量监督检测 中心 、 国家金 属制品质量监督检测 中心检测 ， 该 钢筋 的各项力学性能指 标完全达到5 0 0 S P a 级高强钢筋的国家标准， 强度高， 延 性好 ， 产品外形尺寸精确 ， 表面质量优 良， 与混凝土之间 的 黏结锚固性能 良好。 工艺技术创新有效促进 了产品质量 的 优化 ， 能够适应传统轧钢方式实施产品结 构调整 的需求并 满足高端客户的使用要求， 为高延性冷轧带肋钢筋产品的 应用和产业化发展开辟 了新途径。 2 1 产品的力学性能和工艺性能 这种以普通碳素钢为原料 ， 采用冷 轧和在线热处理工 高延性冷轧带肋钢筋的力学性能见表 1 。 表 1 高延性冷轧带肋钢筋 CR B 6 0 0 H力学性能表 注： D为弯芯直径 ； d 为钢筋公称直径； 反复弯曲试验的弯曲半径为 1 5 ra i n 。 2 2产品的金相检验 结果 冷轧带肋钢筋 C R B 6 0 0 H， 直径 5 5 m n l ， 4 , 8 0 mm， 其 金相检验结果见表 2 。 质量检验证明 ， 钢筋经稳定化热处理后 ， 可获得具有 微细晶粒结构的高强度高延性的冷轧带肋钢筋。 此种钢筋 的金相组织为铁素体 + 珠光体， 晶粒度不粗于 9级。 而晶 粒度是晶粒尺寸大小的量度 ， 是金属材料 的重要显微组织 参量 。 这种钢筋 的晶粒度按国家标准 G B 1 4 9 9 2 2 0 0 7中 细晶粒热轧钢筋的规定进行检测， 完全符合标准要求。 3 产品的应用范 围 高强高延性冷轧带肋 C R B 6 0 0 H钢筋宜用作现浇混凝 土结构中的板 、 墙类构件 的受力钢筋 、 钢筋焊接 网、 箍 筋 、 1 32 - 构造钢筋 以及预应力混凝土结构件 中的非预应力筋 ， 适 用 于叠合楼板等预制构件的配筋 、 蒸 压加气混凝土受弯构件 配筋既砌体结构的墙体配筋 。 3 1 用于现 浇楼板 、 屋 面板 的主筋和分布 筋 钢筋直径一般为 4, 5 - 1 2 n 1 i n ， 由于现浇楼板 的刚度较 大 ， 若 以高延性冷轧带肋钢筋替代 I 、 I I 级钢筋 ， 是细直径 钢筋的理想选择。 C R B 6 0 0 H高延性冷轧带肋钢筋替代 H P B 3 0 0 、 H R B 3 3 5和 H R B 4 0 0钢筋用于板类构件无论是按 承载力计算配筋( 钢筋强度充分发挥) 还是按最小配筋率 配筋 ， 均可 明显减小钢筋用量 ， 做到既省钢筋又省钱 ， 效果 显著。 ( 基础筏板可采用“ 并筋” 形式) 3 2 剪力墙中的水平和竖向分布筋 由于高延性冷轧带 肋钢筋 的伸长率 较大 、 延性 好 ， 用 于剪力墙能满足抗震设计要求 。 尤其适用于剪力墙底部加 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 4 楼板钢筋用量比较( 高层住宅： 剪力墙结构 ) ( 总面积 5 0万 m ) 、 郑州某花园小区( 总面积 3 0万 m ) 和 汤阴县某局业务技术用房( 2 5 万 n l ) 等工程 中应用 ， 取得 节约钢材 1 6 0 t ， 节省钢筋费用 7 0万元 。 某 高 层住 宅 楼 地 下 1层 ， 地 上 3 0层 ， 总建 筑 面 积 1 3 0 0 9 m ， 全 现 浇 钢 筋 混凝 土 剪 力 墙 结 构 ， 楼 板 尺 寸 3 6 0 0 m m x 4 5 0 0 mm， 板 厚 1 0 0 r D A T I ， 抗震 设 防烈度 为 7 度 ， 设计基本地震加速度为 0 1 5 g 。 5 结 语 高延 性 冷 轧 带 肋 钢 筋 的 研 发 成 功 ， 行 业 标 准 Y B T 4 2 6 0 -2 0 1 1 高延性冷轧带肋 钢筋 的实施 ， 使高延 性冷轧带肋钢筋生产工艺的技术创新推 向一个新阶段。 行 业标准 J G J 9 5 O 1 1 冷轧 带肋 钢筋混 凝土结 构技 术规 程 和正在修订的 钢筋焊接网混凝土结构技术规程 将 高延性冷轧带肋钢筋纳入施工技术规程 ， 使两个技术规程 发生了质 的变化 。 首先 ， 将 抗 拉强 度 由 5 5 0 MP a提 高 到 6 0 0 MP a 级 ， 意味着建筑安全系数提高了 ， 还能节约钢材。 其次 ， 最大力均匀伸长率 A 5 ， 大大提高了钢筋的延伸 性 、 抗震性 ， 有效地防止 了钢筋脆断 ， 保证 了抗震 安全度。 其三， 将强度设计值从 3 6 0 MP a 提高到4 1 5 M P a ， 扩大了 高延性冷轧带肋钢筋 的应用范 围， 不仅应用 于现浇楼板 ， 并可应用于剪力墙 ， 还可应用于圈梁 、 构造柱 、 蒸压加气混 凝土受弯构件 即砌体配筋。 据专家测算 ， 强 度设计 值 的提 高 ， 标志着每使用 1 t 高延性冷轧带肋钢筋 比 4 0 0 MP a 钢 筋节约钢 材 1 3 0 k g左右 。 其 四， 高延性冷 轧带肋钢 筋强 度 、 延性和设计值 的提高 ， 标志着应用高延性 冷轧带肋钢 筋 台阶的提高 ， 有 利于促进冷轧带肋钢筋 的更新换代 ， 有 利于高强钢筋的推广应用 。 面对l 生 价比优 良的新型高强钢筋 ， 设计 、 施工及广大开发 商应积极采用与推广 ， 相应 的标准也应当及早将高延性冷轧 带肋钢筋 C R B 6 0 0 H及早纳入 ， 要看到推广此类钢筋不仅仅是 相应并落实国家产业政策的具体行动， 同时也会尝到花一样 的钱， 却买到了更高的廷I生 及更多的强度， 利国利民。 第一作者： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 高连玉( 1 9 4 7一) ， 男 ， 副总工程师 ， 从 事结构 材料研 究。 沈阳市和平区光荣街 6 5 号( 1 1 0 0 0 6 ) 1 3 9O 4 01 1 9 7 5 京津冀预拌砂浆行业谋协同发展 p 日前 ， 京津冀预拌砂浆协同发展工作推进会在天津召开 。这是三地预拌砂浆管理部 门和生产企业 为落实 京津冀协 同发展规划纲要 ( 以下简称 纲要 ) ， 先行先试、 勇于探索的积极行动。会议发布了 京津冀预拌砂浆协同发展共识意 见 ( 以下简称 意见 ) 。 纲要 把生态环境保护作为京津冀一体化要率先取得突破的重点领域， 是三地预拌砂浆行业 加快 自身发展 、 进一步推广散装水泥的重大机遇。只有勇 于实践 、 积极探索 、 打造平 台， 三地发展散装水泥管理办公室 、 墙改办 、 粉煤灰办才能共 同推进绿色建材行业的发展 ， 这将对三地工业转型起到重要推进作用 。 意见 的出台对预拌砂 浆行业科学、 健康发展有着重大的指导意义， 为企业突破跨区域发展障碍、 实现清洁化生产、 加快绿色生产步伐理清了脉 络 ， 指明了方 向。三地预拌砂浆行业应统一规划 、 统一 行为 、 统一标准 ， 做到坚持散装 、 禁止落后设备 、 禁止二 次污染 ， 通 过现代科技信息平台提升管理水平， 为三地协同发展作出贡献。 ( 中国建设报) ； ； ； _ 藿 曩 蜀 四 预 制 构 件 技 术 成 为 新 加 坡 建 筑 业 发 展 趋 势 新加坡副总理兼财政部长 尚达曼 2月 2 1日在发表本年度财政预算案时表示 ， 要让新加坡的建筑业脱胎换 骨， 须从行 业的每一个环节着手推动 ， 处于上游 的发展商和建筑师在规划 阶段 ， 就应设计 出可让下游建筑企业应用高效技术的发展 项 目。对此 ， 建筑企业表示 ， 预制构件技术是行业大势所趋 ， 将投入更 多资源进一步推广 。 据新加坡 联合早报 2月2 4 E l 报道， 建筑市场目前对预制构件的需求增加， 有 1 0 2 5 的私宅和5 0 7 0 的政府 组屋都采用预制建筑部件 ， 这一技术 的广泛应用不仅 能满 足大量 建筑工程的需 求 ， 也可 提高建 筑工程 效率 、 减少 建筑工 地人力 。为应对本地劳工成本上扬和对外籍 劳工的限制 ， 许多建筑公司在本地和邻 国设立预制 厂或枢纽 ， 已形成一股新 趋势， 预计未来几年， 这种预制厂或枢纽会达到约 1 2个， 将能很好地协助新加坡建筑业转型升级。 主营公共建设项 目的宝特控股( L o g i s t i c s H o l d i n g s ) 已投资 4 0 0万- 5 0 0万新元在马来西亚依斯 干达经济特 区设立 了 预制模块生产设施 ， 预计今年年 中投产 。S E F集团在新加坡 E u n o s 地 区建设 的预制枢纽楼高五层 ， 总建筑面积 3万 m ， 采用 自动化生产技术 ， 每年能生产超过 1 0万 m 、 2 5种规格 的预制部件 ， 产能 比一般预制厂高出两倍 以上 ， 估计可节省三 成人力成本 ， 预计明年投产。长成控股 ( T i o n g S e n g ) 也投资 1 5 6 0万新元 ， 在 马来西亚依斯干达经济特 区建造 占地 5 5 7 公顷的预制厂 ， 最高年产能为 6 6 万 m 。 不过 ， 主营私宅建筑的联明集团( L i a n B e n g G r o u p ) 董事主席王邦益表示， 预制构件技术的成本比传统技术高两到三 成 ， 如果人力节省没有预期 中大 ， 整体建筑成本可能会提高 。例如 ， 预制构件 的运输会增加人力支 出， 另外 ， 室 内建筑工 序如安装 电路 、 铺设瓷砖等仍需人工 ， 无法用预制构件代替 ， 特别是 高档公 寓和私人别墅 等要求 高的项 目更是 如此 。 日 前该公司的项 目中， 预制构件的 比例仅在 1 0 2 0 之间 。 ( 中华人民共和 国商务部官方网站) 1 34 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m