HRB500钢筋俗称四级钢,其强度是三级钢的1.25倍,我国在开发HRB500级钢筋方面正步入发展阶段。作为一种新型材料,四级钢与三级钢相比存在哪些优、劣势?创新工作室通过多方面的对比,尝试对这一问题提出自己的见解。
三、四级钢筋应用现状
1. 国家规范
由《混凝土结构设计规范》从GB 50010-2002版到现行GB 50010-2010(2015年更新版)的更新过程来看,规范已明确将三级钢(HRB400)作为主力钢筋,提倡应用四级钢(HRB500)。
2. 各地政策
从国家和行业政策导向判断,逐步限制、禁止使用低强度建筑材料,推广应用高强度建筑材料将是大势。例如:《江苏省绿色建筑设计标准》要求钢筋混凝土结构构件受力钢筋使用不低于400Mpa级的高强钢筋用量不低于受力钢筋总量的85%,其中500Mpa级以上高强钢筋用量不低于受力钢筋总量的25%。
3. 国内HRB500钢筋生产现状
根据中钢协对部分重点钢厂钢筋产量统计,2014-2015年,高强钢筋的产量占比(占螺纹钢总量)基本在55%左右。随着2016年高强钢筋普及政策的推出,2017年开始,高强钢筋占比有所提升,目前基本达到72%左右水平。而从HRB500系列产品来看,2014年至今,其在高强钢筋中的产量占比由9%上升至10-11%,生产比例上虽略有上升,但从增速来看较为缓慢,2016年甚至出现了负增长。
我国部分重点钢厂高强钢筋及HRB500钢筋产量占比情况
HRB500E是HRB500系列中主要用在梁柱中的钢筋,目前国内大部分全流程钢厂均具备生产HRB500E的能力,但因区域需求的局限性,区域的产量较为不平衡。其中中南、西南等地因地域问题,对HRB500E产品用量较大。因此,目前中南地区的钢厂兼具区域、需求、钢厂等多重优势,产量占比最高,约占63%,华东地区钢厂多、资源辐射范围广,占比次之,约23%;西南钢厂虽少,但有庞大的需求优势,因此产量占比可达10%,而华北、东北、西北等地资源辐射区域对于HRB500E产品需求量较少,故产量偏低,三个区域总和仅能达到5%。
HRB500E钢筋区域产量占比
宏观对比分析
1. 材料性能对比
由上表可知:抗拉强度提高:(435-360)/360=21%,抗压强度提高:(410-360)/360=14%;受剪、受扭、受冲切箍筋的抗拉强度设计值无提高,但体积配箍率计算时可提高。
2. 高强钢筋价格对比
注:价格数据来自网络,仅供参考。
由上表可知:对比强度和价格的涨幅后,HTRB600的经济性更显著。
精细化对比分析
1. 各项指标对比
2. 外观差异
三级钢(HRB400)
四级钢(HRB500)
由上图可知:三、四级钢均为带肋钢筋,仅靠钢筋上面标识的“3”、“4”字样来区分,所以对于混用三、四级钢的项目,一定要加强现场管理。
模拟地下室工程对比测算
我们模拟设计了一个典型的单建地下室工程,并对其作材料和造价的对比测算(不考虑地下室底板和基础)。该地下室柱网为8.1米*5.4米,共6*6跨,总面积约1575平米,层高3.7米,顶板覆土1.5米,大板结构(只设主梁,不设次梁),顶板厚250毫米,柱截面为500毫米*500毫米,梁截面根据实际配筋率调整。地下室结构均采用C35标号混凝土,梁、柱箍筋均为三级钢,梁、板、柱的主筋分别用HRB400、HRB500和HTRB600进行设计,对这三种设计方案分别测算其混凝土、钢筋用量和整体造价。
模拟地下室工程平面图
具体对比分析见下表:
注:梁、板配筋按裂缝宽度0.3mm控制。
结论与建议
1. 结论
综合各项分析后,我们认为四级钢在以下情况使用会有比较好的降本效果:
(1)高烈度区(8度及以上);
(2)烈度不高,但抗震等级高(乙类建筑,超限结构);
(3)荷载大、跨度大(地下室、仓储、大商业);
(4)在框架结构上的经济性优于剪力墙结构。
2. 建议
对于想采用四级钢替换三级钢的项目,我们有如下建议:
(1)梁、柱箍筋由于采用四级钢后抗剪强度不再提高,因此不建议替换;
(2)三、四级钢筋混用的项目一定要做好现场钢筋管理工作;
(3)为了降低施工过程中出现误用的概率,可以考虑统一按照直径来设定采购情况,即一般大于等于直径16的钢筋全部使用四级钢,小于直径16的全部使用三级钢。
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知识点:高强钢筋的应用、工程施工
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