高强钢筋应用对施工管理的影响

王秀明, 张 磊, 郎松军

(1.四川省蜀通建设集团有限责任公司, 四川成都 610000；2.四川浩橼建筑工程有限责任公司, 四川成都 610051； 3.成都工业职业技术学院, 四川成都 610218)



高强钢筋应用对施工管理的影响

王秀明1, 张 磊2, 郎松军3

(1.四川省蜀通建设集团有限责任公司, 四川成都 610000；2.四川浩橼建筑工程有限责任公司, 四川成都 610051； 3.成都工业职业技术学院, 四川成都 610218)

建筑结构用钢筋逐渐向高强方向发展。文章对几种常用钢筋的性能进行了比较，重点分析了高强钢筋的使用对施工的影响，以及应对措施。

高强钢筋； 社会效益； 施工管理

目前，建筑业界主要采用的仍然是以钢筋混凝土材料为主的结构形式。随着建筑业的发展，高层、超高层建筑层出不穷，常见的结构形式包括框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构、巨型结构等等。

在这种情况下，如何使钢筋混凝土结构建筑物的结构面积更小，如何提高其抗震性能，保证结构安全度是摆在我们面前的现实问题。通过横向比较，我国结构安全度总体上比国际水平低，但材料用量并不少，主要原因就在于国际建筑先进国家采用较高强度的材料来实现较高的安全度。

根据国家“四节一环保”(节能、节地、节水、节材和环境保护 )的要求，为提高材料的利用效率，自2011年7月1日正式开始实施的GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中提倡应用高强、高性能钢筋：增加了强度等级为500 MPa级的热轧带肋钢筋；推广400 MPa、500 MPa级高强热轧钢筋作为纵向钢筋的主导钢筋；限制并准备逐步淘汰335 MPa级钢筋；用300 MPa级光圆钢筋取代235 MPa级光圆钢筋。

1 钢筋强度的变化

比较GB 1499-1998《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》和GB 1499.2-2007《钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋》，对热轧钢筋的的屈服强度Rel、抗拉强度Rm等力学性能特征进行对比，结果如表1所示。

表1 几种钢筋强度和变形性能对比

从表1可以清晰地看到在前后相差近10年左右的两个规范中，3种钢筋的强度和断后伸长率对比变化不大，但是更能准确衡量钢筋变形的最大总伸长率的变化较大。要知道，材料的性能是一个综合指标，为了保证结构安全特别是提高抗震能力，强度、塑性和钢筋超过屈服阶段以后的变形性能都是十分重要，缺一不可。

从表1再进行一个简单的对比：以HRB335的屈服强度为基准，HRB400级钢筋的屈服强度提高了19.4 %，而HRB500级钢筋的屈服强度提高了49.3 %(比HRB400的屈服强度提高25 %)。

每次灾害性地震造成了人们重大的损失，这也给建筑的抗震能力提出了更为严格和更高的要求，而抗震能力的提高，除了钢筋的高强度，还要强调钢筋良好的工作性能，比如：塑性、韧性、可焊性(连接性)等等。为此，在GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》、GB 50011-2011《建筑抗震设计规范》、JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中对钢筋的抗震性能均有更加明确的要求。例如，在《混凝土结构设计规范》中强制性条款第11.2.3条对钢筋的质量规定，按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件，其纵向受力普通钢筋应符合下列要求：(1)钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值(强屈比)的比值不应小于1.25；(2)钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值(超屈比)不应大于1.30；(3)钢筋最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9 %。对比新旧规范，可以清楚地看出，其中第三条是新增的，目的是钢筋在高强的同时，强调变形性能的重要性。

2 使用高强钢筋的社会效益分析

我国经济社会迅速发展，发展中我们既有刚性需求，也需面对能源、资源、环境的约束。一方面，经济总量的扩大和人口增长突显出我国战略资源严重不足，今年来，我国铁矿石对外依存度达60 %，虽然我们是钢铁产量大国，但绝不是钢铁强国，结果是压缩了我国钢铁企业的利润空间，制约我国钢铁企业的健康发展；另一方面，我国长期形成的高投入、高消耗、高污染、低产出、低效率的粗放发展模式尚未根本改变，经济发展与资源浪费、环境污染并存。我国单位GDP能耗是日本的4.5倍，是美国的2.9倍；钢铁、建材行业单位产品能耗比国际先进水平高10 %～20 %；大气中二氧化硫等主要污染物排放量居高不下，二氧化碳排放总量持续上升。

每年建筑业消耗的钢材约占在全国实际钢材消耗量的6成左右。按照以上建筑用钢材使用量进行测算，如果高强钢筋使用量比例达到建筑用钢筋总量的65 %时，在2010年节材的基础上，每年大约再减少钢材消耗1 000×104t左右，增加钢铁工业经济效益近150亿元，每年减少铁矿石消耗1 600×104t左右，减少能源消耗600×104t标准煤左右，减少二氧化碳排放2 000×104t左右，占国家年均节能目标的2 %。可以在一定程度上减少“雾霾”天气发生的概率和时间，同时据测算，建筑工程中应用高强钢筋代替HRB335级钢筋每平方米能减少建筑成本25元～35元。

推广应用高强钢筋是住房和城乡建设部、工业和信息化部落实国务院节能减排方案的重要工作，也是促进钢铁工业和建筑业转变发展方式的重要举措。在《关于加快应用高强钢筋的指导意见》中，提出全面推广应用400 MPa及以上高强钢筋、淘汰335 MPa热轧带肋钢筋。

由此可见，推广使用高强钢筋，也是整个钢铁产业产业升级的重要手段，对建立环境友好型城市和社会具有重要意义。

3 使用高强钢筋对施工管理提出更高要求

施工中使用高强钢筋，对施工管理也提出了新的要求。

建设单位出于对开发成本的控制，在施工图设计时，对建筑的含钢量提出了控制性要求。设计单位为了达到此要求，往往对设计方案进行所谓的“优化”，结果就是大量采用规范要求中的低限，造成建筑物的“安全冗余度”不够。2015年年底成都某小区在总平施工时，由于施工单位在地下室顶板上堆土过高(现场堆土超过10 m)造成的地下室顶板被压垮的事故中可以看出：事故的发生直接原因当然是结构超载，但是从现场可以看出，梁的破坏主要发生在梁柱的交接点，断面竖直，这里面难道没有钢筋的含钢量不够的原因？

由于钢筋强度提高了，在承受同样荷载的情况下，含钢量降低，钢筋可能变得更细更稀，在施工中最具有代表性的部位是板面负筋如何保证位置以及保证保护层的问题。在主体结构验收进行钢筋扫描时，我们发现大量的楼板的混凝土保护层厚度“超差”，根据GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》的规定，在一类环境中，板的混凝土保护层一般为15 mm，在GB 50204-2015《混凝土结构施工验收规范》中，允许的偏差值为+8、-5，即板的混凝土保护层厚度应该在10～23 mm才合格，在实际工程中，实际结果又大大超过23 mm的情况，究其原因，其中最主要的就是在浇筑混凝土的时候，“马凳”垫支得不够结实，混凝土浇筑时，工人乱踩乱踏。为了避免此类事故的发生，加强对工人的培训，增加施工中的措施(比如增加足够的跳板)显得尤为重要。

高强钢筋的焊接连接相对来说难度更高，大量使用高强钢筋，也要求施工单位更新设备，使用更为熟练的工人，从长远来看，对建筑业的发展是有好处的。但是对一些中小企业，在这个新旧的转型期，如何控制质量？如何协调成本和质量之间的关系？就显得非常重要了。

总之，钢筋的高强化发展对施工提出了更高的要求，我们每一个建筑人，特别是建筑企业的负责人，一定要重视，为建造更多的“优质”工程而努力。

[1] GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].

[2] GB 50011-2011 建筑抗震设计规范[S].

[3] JGJ 3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[4] GB 1499-1998 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋[S].

[5] GB 1499.2-2007 钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋[S].

王秀明(1963～)，工程师；张磊(1983～)，工程师，建造师；郎松军(1969～)，教授级高级工程师。

TU712.3

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[定稿日期]2016-07-04