王秀明, 張 磊, 郎松軍

(1.四川省蜀通建設集團有限責任公司, 四川成都 610000；2.四川浩櫞建筑工程有限責任公司, 四川成都 610051； 3.成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院, 四川成都 610218)

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高強鋼筋應用對施工管理的影響

王秀明1, 張 磊2, 郎松軍3

(1.四川省蜀通建設集團有限責任公司, 四川成都 610000；2.四川浩櫞建筑工程有限責任公司, 四川成都 610051； 3.成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院, 四川成都 610218)

建筑結(jié)構(gòu)用鋼筋逐漸向高強方向發(fā)展。文章對幾種常用鋼筋的性能進行了比較，重點分析了高強鋼筋的使用對施工的影響，以及應對措施。

高強鋼筋； 社會效益； 施工管理

目前，建筑業(yè)界主要采用的仍然是以鋼筋混凝土材料為主的結(jié)構(gòu)形式。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，高層、超高層建筑層出不窮，常見的結(jié)構(gòu)形式包括框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)等等。

在這種情況下，如何使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物的結(jié)構(gòu)面積更小，如何提高其抗震性能，保證結(jié)構(gòu)安全度是擺在我們面前的現(xiàn)實問題。通過橫向比較，我國結(jié)構(gòu)安全度總體上比國際水平低，但材料用量并不少，主要原因就在于國際建筑先進國家采用較高強度的材料來實現(xiàn)較高的安全度。

根據(jù)國家“四節(jié)一環(huán)?！?節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護 )的要求，為提高材料的利用效率，自2011年7月1日正式開始實施的GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中提倡應用高強、高性能鋼筋：增加了強度等級為500 MPa級的熱軋帶肋鋼筋；推廣400 MPa、500 MPa級高強熱軋鋼筋作為縱向鋼筋的主導鋼筋；限制并準備逐步淘汰335 MPa級鋼筋；用300 MPa級光圓鋼筋取代235 MPa級光圓鋼筋。

1 鋼筋強度的變化

比較GB 1499-1998《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》和GB 1499.2-2007《鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋》，對熱軋鋼筋的的屈服強度Rel、抗拉強度Rm等力學性能特征進行對比，結(jié)果如表1所示。

表1 幾種鋼筋強度和變形性能對比

從表1可以清晰地看到在前后相差近10年左右的兩個規(guī)范中，3種鋼筋的強度和斷后伸長率對比變化不大，但是更能準確衡量鋼筋變形的最大總伸長率的變化較大。要知道，材料的性能是一個綜合指標，為了保證結(jié)構(gòu)安全特別是提高抗震能力，強度、塑性和鋼筋超過屈服階段以后的變形性能都是十分重要，缺一不可。

從表1再進行一個簡單的對比：以HRB335的屈服強度為基準，HRB400級鋼筋的屈服強度提高了19.4 %，而HRB500級鋼筋的屈服強度提高了49.3 %(比HRB400的屈服強度提高25 %)。

每次災害性地震造成了人們重大的損失，這也給建筑的抗震能力提出了更為嚴格和更高的要求，而抗震能力的提高，除了鋼筋的高強度，還要強調(diào)鋼筋良好的工作性能，比如：塑性、韌性、可焊性(連接性)等等。為此，在GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》、GB 50011-2011《建筑抗震設計規(guī)范》、JGJ 3-2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對鋼筋的抗震性能均有更加明確的要求。例如，在《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中強制性條款第11.2.3條對鋼筋的質(zhì)量規(guī)定，按一、二、三級抗震等級設計的框架和斜撐構(gòu)件，其縱向受力普通鋼筋應符合下列要求：(1)鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值(強屈比)的比值不應小于1.25；(2)鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值(超屈比)不應大于1.30；(3)鋼筋最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9 %。對比新舊規(guī)范，可以清楚地看出，其中第三條是新增的，目的是鋼筋在高強的同時，強調(diào)變形性能的重要性。

2 使用高強鋼筋的社會效益分析

我國經(jīng)濟社會迅速發(fā)展，發(fā)展中我們既有剛性需求，也需面對能源、資源、環(huán)境的約束。一方面，經(jīng)濟總量的擴大和人口增長突顯出我國戰(zhàn)略資源嚴重不足，今年來，我國鐵礦石對外依存度達60 %，雖然我們是鋼鐵產(chǎn)量大國，但絕不是鋼鐵強國，結(jié)果是壓縮了我國鋼鐵企業(yè)的利潤空間，制約我國鋼鐵企業(yè)的健康發(fā)展；另一方面，我國長期形成的高投入、高消耗、高污染、低產(chǎn)出、低效率的粗放發(fā)展模式尚未根本改變，經(jīng)濟發(fā)展與資源浪費、環(huán)境污染并存。我國單位GDP能耗是日本的4.5倍，是美國的2.9倍；鋼鐵、建材行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比國際先進水平高10 %～20 %；大氣中二氧化硫等主要污染物排放量居高不下，二氧化碳排放總量持續(xù)上升。

每年建筑業(yè)消耗的鋼材約占在全國實際鋼材消耗量的6成左右。按照以上建筑用鋼材使用量進行測算，如果高強鋼筋使用量比例達到建筑用鋼筋總量的65 %時，在2010年節(jié)材的基礎上，每年大約再減少鋼材消耗1 000×104t左右，增加鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟效益近150億元，每年減少鐵礦石消耗1 600×104t左右，減少能源消耗600×104t標準煤左右，減少二氧化碳排放2 000×104t左右，占國家年均節(jié)能目標的2 %?？梢栽谝欢ǔ潭壬蠝p少“霧霾”天氣發(fā)生的概率和時間，同時據(jù)測算，建筑工程中應用高強鋼筋代替HRB335級鋼筋每平方米能減少建筑成本25元～35元。

推廣應用高強鋼筋是住房和城鄉(xiāng)建設部、工業(yè)和信息化部落實國務院節(jié)能減排方案的重要工作，也是促進鋼鐵工業(yè)和建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要舉措。在《關(guān)于加快應用高強鋼筋的指導意見》中，提出全面推廣應用400 MPa及以上高強鋼筋、淘汰335 MPa熱軋帶肋鋼筋。

由此可見，推廣使用高強鋼筋，也是整個鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要手段，對建立環(huán)境友好型城市和社會具有重要意義。

3 使用高強鋼筋對施工管理提出更高要求

施工中使用高強鋼筋，對施工管理也提出了新的要求。

建設單位出于對開發(fā)成本的控制，在施工圖設計時，對建筑的含鋼量提出了控制性要求。設計單位為了達到此要求，往往對設計方案進行所謂的“優(yōu)化”，結(jié)果就是大量采用規(guī)范要求中的低限，造成建筑物的“安全冗余度”不夠。2015年年底成都某小區(qū)在總平施工時，由于施工單位在地下室頂板上堆土過高(現(xiàn)場堆土超過10 m)造成的地下室頂板被壓垮的事故中可以看出：事故的發(fā)生直接原因當然是結(jié)構(gòu)超載，但是從現(xiàn)場可以看出，梁的破壞主要發(fā)生在梁柱的交接點，斷面豎直，這里面難道沒有鋼筋的含鋼量不夠的原因？

由于鋼筋強度提高了，在承受同樣荷載的情況下，含鋼量降低，鋼筋可能變得更細更稀，在施工中最具有代表性的部位是板面負筋如何保證位置以及保證保護層的問題。在主體結(jié)構(gòu)驗收進行鋼筋掃描時，我們發(fā)現(xiàn)大量的樓板的混凝土保護層厚度“超差”，根據(jù)GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》的規(guī)定，在一類環(huán)境中，板的混凝土保護層一般為15 mm，在GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)施工驗收規(guī)范》中，允許的偏差值為+8、-5，即板的混凝土保護層厚度應該在10～23 mm才合格，在實際工程中，實際結(jié)果又大大超過23 mm的情況，究其原因，其中最主要的就是在澆筑混凝土的時候，“馬凳”墊支得不夠結(jié)實，混凝土澆筑時，工人亂踩亂踏。為了避免此類事故的發(fā)生，加強對工人的培訓，增加施工中的措施(比如增加足夠的跳板)顯得尤為重要。

高強鋼筋的焊接連接相對來說難度更高，大量使用高強鋼筋，也要求施工單位更新設備，使用更為熟練的工人，從長遠來看，對建筑業(yè)的發(fā)展是有好處的。但是對一些中小企業(yè)，在這個新舊的轉(zhuǎn)型期，如何控制質(zhì)量？如何協(xié)調(diào)成本和質(zhì)量之間的關(guān)系？就顯得非常重要了。

總之，鋼筋的高強化發(fā)展對施工提出了更高的要求，我們每一個建筑人，特別是建筑企業(yè)的負責人，一定要重視，為建造更多的“優(yōu)質(zhì)”工程而努力。

[1] GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].

[2] GB 50011-2011 建筑抗震設計規(guī)范[S].

[3] JGJ 3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 1499-1998 鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋[S].

[5] GB 1499.2-2007 鋼筋混凝土用鋼 第2部分：熱軋帶肋鋼筋[S].

王秀明(1963～)，工程師；張磊(1983～)，工程師，建造師；郎松軍(1969～)，教授級高級工程師。

TU712.3

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[定稿日期]2016-07-04