|
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。以规范为基础，结合若干标准户型为算例，梳理出关键点，看看四级钢究竟该如何使用。在专业内，我们把HRB400（400MPa级钢筋）成为三级钢，HRB500（500MPa级钢筋）称为四级钢。
规范已明确将三级钢（400MPa级钢筋）作为主力钢筋，提倡应用四级钢（500MPa级钢筋）
截止2015年4月，市场四级钢主要厂家分布情况如下，很直观可以看到，目前四级钢在华北、华东、华南各地均有生产，但产地分布不均、运输受限。
目前市面上主流使用三级钢（400MPa级钢筋），极少数构件会使用二级钢（335MPa级钢筋），《北京市推广、限制和禁止使用建筑材料目录（2014年版）》明确提出，禁止使用335MPa级钢筋，推广500MPa级钢筋。
【推广使用的建筑材料】
【禁止使用的建筑材料】
四级钢（500MPa级钢筋）与三级钢（400MPa级钢筋）性能及价格对比：
▲《混凝土结构设计规范 GB 50010-2010》，抗拉强度提高21%；抗剪强度无提高；抗压强度提高14%。
▲钢材价格提高5%~10%
四级钢：易用？难用？
1、强度高、延性好。
2、解决混凝土构件中的钢筋拥挤问题，提高混凝土浇筑质量。
▲梁纵筋根数减少
▲剪力墙纵筋根数减少
3、材料绝对单价比传统钢材高。
4、使用不当会引发裂缝过大、挠度不易控制。
▲楼板裂缝加大（图二为500MPa级钢筋）
▲梁裂缝加大（图二为500MPa级钢筋）
▲梁挠度加大（图二为500MPa级钢筋）
5、受目前国内市场的生产能力、运输条件影响显著。
构造特点与强度利用
1.抗拉强度：强度取四级钢数值。
2.受剪、受扭、受冲切计算时：强度取三级钢数值（并未发挥四级钢材料特性）。
3.抗压强度：取值并未完全达到四级钢强度（并未充分发挥四级钢材料特性）。
以上可见只有在受拉时完全发挥材料特性。
4.钢筋强度越高，相应的锚固、搭接长度越长。
▲Lab为钢筋锚固长度，与钢筋强度fy成正比。
▲ll为钢筋搭接长度，与钢筋强度fy成正比。
以多栋标准楼型为例进行构件使用分析
▲1T4、十字标准户型
▲板楼、塔楼标准户型
楼型资料：层高2.9~3.0m，建筑总高度80m~110m，抗震设防烈度6~8度，结构抗震等级一~三级，剪力墙结构体系。
a)梁（节省4%~10%梁钢筋用量）
结论：
纵向受力筋适用，构造筋（箍筋、腰筋、拉筋、吊筋、附加箍筋）不适用。
原因：
1．纵向受力筋：使用高强钢筋可有效减小配筋面积，同时解决钢筋拥挤问题，提高混凝土浇筑质量。
2．构造筋：抗剪计算时强度同三级钢，可能会加大锚固搭接长度。
受力筋与构造筋全替换
★受力筋占梁钢筋60%~70%，理论节省钢筋12%。
★两种级别构造钢筋差异不大。
★只替换纵向受力筋，节省钢筋4%~8%。
b)板（节省10%板钢筋用量）
板钢筋最小配筋率
★最小配筋率控制配筋时，理论节省钢筋16%。
★考虑施工因素，面筋最小规格8@200，配筋大于最小配筋率。
▲最小配筋率控制时，标准板块配筋图（上图为400MPa，下图为500MPa）。
★最小配筋率控制配筋时，常用板跨3~5m，实际节省钢筋4%~5%。
★非最小配筋率控制配筋时，实际节省钢筋会大于4%~5%，理论可达极限值约20%。
▲某案例板配筋总面积：400MPa-77109mm2,500MPa-64463mm2，节省16.4%。
★此案例需考虑最小配筋率控制的边界，板面筋实配会比统计稍大。
结论：
板可使用500MPa级钢筋，会有效减小配筋面积。
c)墙（节省5%~8%墙钢筋用量）
▲钢筋全替换
★边缘构件占墙钢筋50%~65%
★两种级别墙身钢筋差异不大
★墙梁越多，节省越明显（同梁配筋）
★钢筋等级全替换，节省钢筋3.8%~5.2%
▲边缘构件组成分析（单位：kg）
★两种级别纵筋差异不大
结论：
边缘构件中箍筋、连梁中纵向受力筋适用（同梁配筋），且连梁越多，节省效果越明显。
原因：
1.连梁配筋如梁（适用受力筋）。
2.高强钢筋使体积配箍率有效降低，以10为模数的箍筋间距可有效减少箍筋配筋量。
d)柱（节省4%~5%柱钢筋用量）
▲钢筋全替换（单位：kg）
★两种级别箍筋差异不大
结论：
地下室柱子中的纵向钢筋适用，箍筋不适用。
原因：
1.高强钢筋可有效降低纵向钢筋配筋率。
2.箍筋受加密区间距、直径等构造要求，效果不显著。
总结
1、梁纵向受力筋可使用500MPa级钢筋，节省钢筋用量约0.5~1.5kg。
2、板钢筋均可使用500MPa级钢筋，节省钢筋用量约1.2kg。
3、剪力墙边缘构件中箍筋、连梁中纵向受力筋可使用500MPa级钢筋，节省钢筋用量约1~1.7kg，综合用钢量可节省6%~10%，约2.7~4.4kg。
4、500MPa级高强材料是未来应用趋势。
（来源：万科建筑研究中心，版权为原作者所有）
|
