閱讀 7364 次 淺談HRB400級(jí)鋼筋在混凝土板中的應(yīng)用

 

 

    伴隨著經(jīng)濟(jì)危機(jī)的加劇，房地產(chǎn)商緊縮銀根，力求處處節(jié)約，對(duì)于設(shè)計(jì)，也越來(lái)越多的要求其經(jīng)濟(jì)，從而來(lái)控制建造成本，來(lái)達(dá)到節(jié)約資金的目的。那么從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，怎樣可以做到節(jié)約呢？通過(guò)對(duì)住宅類(lèi)建筑的大量分析可以得出：房地產(chǎn)商建造的絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)，而混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋又是最值錢(qián)的，所以設(shè)計(jì)者可以在滿(mǎn)足規(guī)范的前提下，通過(guò)控制混凝土中鋼材的含量，使之在一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)的區(qū)間內(nèi)，這樣，鋼筋用量少了，造價(jià)就自然降低了。經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算，以某小區(qū)為例，設(shè)計(jì)人員通過(guò)大量使用HRB400級(jí)鋼筋，最終預(yù)算的結(jié)果是：地面以上每平方米總用鋼量62.1kg，其中墻體42.1 kg、梁 10.2 kg、板 9.8 kg，分別占到地面以上總鋼筋量的67.8%、16.4%和15.8%，所以，要節(jié)省地面以上鋼筋可以從墻配筋、梁配筋以及板配筋這三個(gè)方面入手。本文從控制樓板中鋼筋含量入手，向設(shè)計(jì)人員介紹在樓板中使用HRB400級(jí)鋼筋，從而達(dá)到了節(jié)約成本的目的。

 

    《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）4.2.1條條文解釋?zhuān)骸氨疽?guī)范在鋼筋方面提倡用HRB400級(jí)鋼（即新Ⅲ級(jí)）鋼筋作為我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主力鋼筋”；2008年汶川地震以后，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001（2008版））3.9.3.1條明確：“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”。那什么是HRB400級(jí)鋼筋呢？HRB400級(jí)鋼筋是通過(guò)微合金化和穿水工藝提高鋼筋的強(qiáng)度、改善綜合性能。因此HRB400級(jí)鋼筋強(qiáng)度高、力學(xué)性能優(yōu)異、焊接性能優(yōu)良、強(qiáng)屈比不小于1.25。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f_yk=400N/mm²，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f_y=360 N/mm²。

 

    2.1 經(jīng)濟(jì)性分析

    在設(shè)計(jì)中對(duì)于板中鋼筋等級(jí)的選取，對(duì)于很多設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)習(xí)慣于使用HPB235級(jí)鋼筋，但若進(jìn)行分析對(duì)比的話(huà)，會(huì)發(fā)現(xiàn)使用HRB400級(jí)鋼筋比HPB235級(jí)鋼筋要節(jié)省。因?yàn)樽≌��?lèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，樓板的板塊劃分都不太大，這時(shí)板的鋼筋大多是構(gòu)造鋼筋，由最小配筋率控制。而最小配筋率和鋼筋的等級(jí)直接相關(guān)。比較一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，混凝土等級(jí)一致的情況下HPB235級(jí)鋼筋和HRB400級(jí)鋼筋差異明顯。

 

    以混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，板厚h=100mm和h=120mm為例：

    HPB235級(jí)鋼筋時(shí)：ρ_min ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.27%} ＝ 0.27%

    HRB400級(jí)鋼筋時(shí)：ρ_min ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.16%} ＝ 0.20%

    住宅結(jié)構(gòu)中大部分板厚為100mm和120mm。

    h=100mm時(shí)，每米用鋼量：HPB235鋼筋：A_sⅠ=1000×100×0.27%=270 mm²

    HRB400鋼筋：A_sⅢ=1000×100×0.20%=200 mm²

    h=120mm時(shí)，每米用鋼量：HPB235鋼筋：A_sⅠ=1000×120×0.27%=324 mm²

    HRB400鋼筋：A_sⅢ=1000×120×0.20%=240 mm²

    （270-200）/270=（324-240）/324=25.93%。

 

    通過(guò)計(jì)算可以得出HPB235級(jí)鋼筋比HRB400級(jí)鋼筋在用量上要多將近26%，而根據(jù)目前市場(chǎng)鋼筋價(jià)格的分析，二者差價(jià)約為6%，相比之下使用HRB400級(jí)鋼筋相對(duì)要經(jīng)濟(jì)的多。以上只是考慮了等強(qiáng)代換，忽略了裂縫寬度、鋼筋直徑限制等因素，因此鋼筋用鋼量節(jié)省率可能偏大，但綜合各種有利不利條件使用HRB400新三級(jí)鋼筋同一、二級(jí)鋼筋相比，鋼筋用鋼量應(yīng)節(jié)省14％左右。

 

    而對(duì)于較大板塊，如客廳板塊，其計(jì)算長(zhǎng)度多在3.9、4.2米，配筋基本為計(jì)算配筋。以混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，板厚h=120mm，恒荷載4.5kN/m²，活荷載2.0 kN/m²，尺寸4.2m×6.0m的四周簡(jiǎn)支板為例：

 

    HPB235級(jí)鋼筋，板底受力方向每米用鋼量：

    M=（1.2×4.5+1.4×2）×4.2/8=10.6 kN ·m，A_sⅠ=529.14 mm²，構(gòu)造配筋為：324 mm²；

    HRB400級(jí)鋼筋，板底受力方向每米用鋼量：

    M=（1.2×4.5+1.4×2）×4.2/8=10.6 kN ·m，A_sⅢ=378.76 mm²，構(gòu)造配筋為：240 mm²

    均取用計(jì)算配筋，（529.14-378.76）/529.14=28.4%。

 

    使用HPB235級(jí)鋼筋比HRB400級(jí)鋼筋在用量上要多將近28.4%，所以 HRB400級(jí)鋼筋更經(jīng)濟(jì)性。又根據(jù)公式，鋼筋的計(jì)算面積（As）和鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值（fy）成反比，HPB235級(jí)鋼筋fy=210N/mm² ，HRB400級(jí)鋼筋fy=360N/mm²，所以板配筋中受力控制時(shí)使用HRB400級(jí)鋼筋優(yōu)勢(shì)很明顯。

 

    2.2 裂縫分析

    通過(guò)構(gòu)造計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算，可以得出HRB400級(jí)鋼筋經(jīng)濟(jì)性好。那么作為設(shè)計(jì)，二者在裂縫方面又有什么差異呢？

 

    經(jīng)過(guò)比較我們可以發(fā)現(xiàn)，二者的裂縫都滿(mǎn)足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002表3.3.4中“環(huán)境類(lèi)別為一類(lèi)，裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，裂縫最大寬度小于0.3mm”的要求。所以在板塊不大的情況下，使用HRB400級(jí)鋼筋是滿(mǎn)足板的裂縫計(jì)算的要求的，但應(yīng)注意偏大板塊的板塊上部裂縫。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)