對(duì)普通鋼筋和抗震鋼筋的比較分析

湖北黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 夏念恩， 譚正清

對(duì)普通鋼筋和抗震鋼筋的比較分析

湖北黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 夏念恩， 譚正清

《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）明確提出了抗震鋼筋這一術(shù)語(yǔ)，“5.12”汶川大地震也敲響了警鐘，隨著抗震規(guī)范的修訂，抗震鋼筋已經(jīng)成為建筑材料鋼筋發(fā)展的趨勢(shì)，筆者對(duì)普通鋼筋和抗震鋼筋從幾個(gè)方面比較分析，以供參考。

普通鋼筋；抗震鋼筋；比較分析

中國(guó)是世界上地震活動(dòng)最強(qiáng)烈和地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。目前，我國(guó)已進(jìn)入第五個(gè)地震活動(dòng)期，2008年“5.12”汶川大地震敲響了警鐘。《汶川地震災(zāi)后恢復(fù)重建條例》也明確了房屋建筑的抗震設(shè)防新的規(guī)定，對(duì)建筑用鋼材提出了新的要求。鋼筋對(duì)提高建筑抗震性能效果顯著，在大震來(lái)臨時(shí)，抗震性能好的鋼筋可以在高應(yīng)力、大變形情況下，最大限度地延長(zhǎng)建筑物從發(fā)生變形到倒塌時(shí)間間隔，贏得“時(shí)間差”，為人們的逃生創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

中華人民共和國(guó)建設(shè)部在2007年6月14日發(fā)布了《建設(shè)事業(yè)“十一五”推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)（第一批）》（第659號(hào)），推廣使用HRB400級(jí)鋼筋應(yīng)用技術(shù)（鋼筋工程節(jié)材技術(shù)），我國(guó)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中列為主導(dǎo)受力鋼筋。2008年3月1日實(shí)施的《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）明確提出了抗震鋼筋這一術(shù)語(yǔ)。2009年3月20日國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》要求修改相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，淘汰強(qiáng)度335MPa及以下熱軋帶肋鋼筋，加快推廣使用強(qiáng)度400MPa及以上鋼筋，促進(jìn)建筑鋼材的升級(jí)換代。和有豐富抗震經(jīng)驗(yàn)的智利、日本等國(guó)相比（智利發(fā)生8.8級(jí)特大地震后，3月16日智利政府公布的死亡人數(shù)僅為507人(包括眾多震后海嘯中的喪生者)。這是一場(chǎng)世紀(jì)浩劫，也是個(gè)抗震奇跡。），我國(guó)建筑用鋼的抗震性能一直是一個(gè)軟肋，直到我國(guó)自主研發(fā)出抗震鋼筋。通過這一系列舉措，標(biāo)志著我國(guó)建筑用鋼筋將以抗震鋼筋為主流。筆者在此對(duì)普通鋼筋、抗震鋼筋從幾個(gè)方面進(jìn)行比較分析。

一、普通鋼筋

熱軋鋼筋也稱普通鋼筋，普通鋼筋是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等熱軋鋼筋。

1、力學(xué)性能

《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）7.3.1條鋼筋的屈服強(qiáng)度ReL、抗拉強(qiáng)度Rm、斷后伸長(zhǎng)率A、最大拉力總伸長(zhǎng)率Agt等力學(xué)性能特征值應(yīng)符合表1的規(guī)定，表1所列各力學(xué)性能特征值,可作為交貨檢驗(yàn)的最小保證值。

表1 普通熱軋帶肋鋼筋力學(xué)性能特征值

2、牌號(hào)標(biāo)志

鋼筋牌號(hào)以阿拉伯?dāng)?shù)字或阿拉伯?dāng)?shù)字加英文字母表示，HRB335、HRB400、HRB500分別以3、4、5表示，HRBF335、HRBF400、HRBF500分別以C3、C4、C5表示，這與舊標(biāo)準(zhǔn)GB1499.2-1998鋼筋牌號(hào)標(biāo)志不同，舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定HRB335、HRB400分別以2、3表示。

3、成本

衡量鋼筋經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是設(shè)計(jì)強(qiáng)度價(jià)格比，即每元錢可購(gòu)得的單位鋼筋的強(qiáng)度，強(qiáng)度價(jià)格比高的鋼筋比較經(jīng)濟(jì)。不僅可以減少配筋率，方便施工，還減少了加工、運(yùn)輸、施工等一系列附加費(fèi)用。各種普通鋼筋的強(qiáng)度價(jià)格比參見見表2。

表2 各種普通鋼筋的設(shè)計(jì)強(qiáng)度價(jià)格比

二、抗震鋼筋

抗震鋼筋就是符合抗震性能指標(biāo)的普通熱軋帶肋鋼筋。

1、抗震性能指標(biāo)

①《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）

《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）7.3.3條規(guī)定有較高要求的抗震鋼筋為：a)鋼筋實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度與實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度之比R0m/ R0eL（強(qiáng)屈比）不應(yīng)小于1.25；b)鋼筋實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度特征值之比R0eL / ReL（超強(qiáng)比）不大于1.30；c)鋼筋的最大力總伸長(zhǎng)率Agt不小于9%[1]。

②《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001（2008版）

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001（2008版）3.9.2條規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合下列規(guī)定：抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時(shí)，鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值的比值不應(yīng)小于1.25（強(qiáng)屈比）；鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3（超強(qiáng)比）；且鋼筋在最大拉力下的總伸長(zhǎng)率實(shí)測(cè)值不應(yīng)小于9%[2]（比普通鋼筋的7.5%大）。2008版相對(duì)于2001版，新增加鋼筋伸長(zhǎng)率的要求，是控制鋼筋延性的重要性能指標(biāo)。其取值依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）規(guī)定的鋼筋抗震性能指標(biāo)提出，見表3。

表3 抗震鋼筋力學(xué)性能特征值

③2010年版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》送審稿

2010年版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》送審稿3.9.2條規(guī)定抗震鋼筋應(yīng)符合3項(xiàng)抗震性能指標(biāo)，與2008版相同。但2008年修訂版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.9.2條只適用于框架結(jié)構(gòu)（布置少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)，及在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震傾覆力矩大于總地震傾覆力矩的50%的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)），不適用于弱框架的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架[3]。同時(shí)只對(duì)抗震等級(jí)為一、二級(jí)的框架結(jié)構(gòu)提出。而2010年版《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》送審稿擬改為抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)的框架和斜撐構(gòu)件(含梯段)。即在2008年局部修訂的基礎(chǔ)上，并擬進(jìn)一步明確一、二、三級(jí)的各類混凝土結(jié)構(gòu)中的框架梁、框架柱、框支梁、框支柱、板柱-抗震墻的柱，以及伸臂桁架的斜撐、樓梯的梯段等，采用的縱向鋼筋均應(yīng)有足夠的延性[4]。

因框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，在地震作用下往往出現(xiàn)較大的側(cè)向變形，為保證當(dāng)構(gòu)件某個(gè)部位出現(xiàn)塑性鉸后，有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力和耗能能力，“強(qiáng)屈比”是為保證構(gòu)件在出現(xiàn)塑性鉸后其塑性鉸處有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)能力和耗能能力，安全儲(chǔ)備，“超強(qiáng)比”是為了避免鋼筋超強(qiáng)過多，保證強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎所規(guī)定的內(nèi)力調(diào)整得以實(shí)現(xiàn)，防止塑性鉸轉(zhuǎn)移或構(gòu)件的破壞形態(tài)由延性的彎曲破壞變?yōu)榛炷翂核榈拇嘈云茐?。即梁、柱、?jié)點(diǎn)的縱向受力鋼筋，有應(yīng)用高延性抗震鋼筋的要求，而對(duì)于次梁、板、墻、基礎(chǔ)、地下室及抗震設(shè)防等級(jí)為四級(jí)的就可以不用滿足這種要求了。

2、牌號(hào)標(biāo)志

抗震鋼筋的牌號(hào)相對(duì)于普通鋼筋，即原熱軋帶肋鋼筋鋼筋牌號(hào)后加E表示如HRB400E、HRB500E、HRBF400E、HRBF500E,“E” 是英語(yǔ)單詞Earthquake（地震）的第一個(gè)字母，標(biāo)志著鋼筋產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)家頒布的“抗震”標(biāo)準(zhǔn)。

3、成本

目前，市面上幾個(gè)品牌的抗震鋼筋價(jià)格只比普通鋼筋高50-150元，設(shè)計(jì)強(qiáng)度價(jià)格比比普通鋼筋高。

三、結(jié)語(yǔ)

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001（2008版）3.9.3 條規(guī)定結(jié)構(gòu)材料性能指標(biāo)，尚宜符合下列要求：普通鋼筋宜優(yōu)先采用延性、韌性和焊接性較好的鋼筋；普通鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，縱向受力鋼筋宜選用符合抗震性能指標(biāo)的HRB400級(jí)熱軋鋼筋，也可采用符合抗震性能指標(biāo)的HRB335級(jí)熱軋鋼筋；箍筋宜選用符合抗震性能指標(biāo)的HRB335、HRB400級(jí)熱軋鋼筋[2]。在強(qiáng)震發(fā)生時(shí)雖發(fā)生傾斜、變形，但能“大震不倒”?？拐痄摻畈粌H具有抗震性能好，強(qiáng)度高、韌性好、可焊性強(qiáng)、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，帶“E”的抗震鋼筋還具有節(jié)省鋼材的效果，按抗震鋼筋與普通鋼筋的強(qiáng)度計(jì)算，在一般工程中使用HRB500E抗震鋼筋比使用HRB335普通鋼筋可節(jié)省28%的鋼材，抗震鋼筋將成為節(jié)能減排新的主力軍，同時(shí)也是建筑材料鋼筋的發(fā)展趨勢(shì)。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB1499.2-2007）[S] .北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007-8-14.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001（2008版）[S] .北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008-7-30.

[3] 朱炳寅. 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問答及分析》 [M] .北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009-11.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn). 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-20xx（2010版送審稿）[S] .北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009-11.

夏念恩——男，1976年12月生，湖北省黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木建筑工程系講師，2006年6月華中科技大學(xué)工程碩士，中華人民共和國(guó)一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師，造價(jià)工程師，監(jiān)理工程師，一級(jí)建造師。

譚正清——女，1976年8月生，湖北省黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木建筑工程系講師，2005年6月華中科技大學(xué)工程碩士，中華人民共和國(guó)注冊(cè)造價(jià)工程師，監(jiān)理工程師。