摘要:在建筑工程中使用高強鋼筋是國家政策的要求,通過對特定樓面梁選用HRB500鋼筋與HRB400鋼筋的分析對比,說明通過合理的結構設計HRB500鋼筋具有明顯的經濟性,同時也說明了設計選用時應注意的裂縫控制問題及原因。
關鍵詞:HRB500高強鋼筋,梁配筋設計,經濟對比,裂縫控制
按住房和城鄉建設部,工業和信息化部《關于加快應用高強鋼筋的指導意見》(建標【2012】1號)中有關要求,為落實國家節能減排和鋼鐵產業結構調整的政策,加快高強鋼筋(高強鋼筋是指抗拉屈服強度達到400兆帕級及以上的螺紋鋼筋)推廣使用,山東省做出了‘’到2013年底,全省建筑工程中淘汰335兆帕級螺紋鋼筋,普及使用400兆帕級螺紋鋼筋,重點推廣應用500兆帕高強螺紋鋼筋。到2015年底,500兆帕級及以上高強螺紋鋼筋產量占我省螺紋鋼筋總產量的25%,在建筑工程中使用量達到建筑用鋼筋總量的20%以上‘’目標要求。
作為多年從事結構設計及施工圖審查工作的結構工程師,特別是隨著混凝土規范GB50010-2010第4.2.1條中對HPB235鋼筋的踢除及對HPB300及HRB335級鋼筋的非推薦性使用說明,且現鋼筋市場采購價格HPB300級鋼筋市場價還略高于HRB400級鋼筋,因此按有關規定淘汰HPB300及HRB335鋼筋,在建筑工程結構設計中400兆帕級高強鋼筋已經得到了較為普遍的使用及各方所認可。如何推廣使用HRB500級高強鋼筋將成為結構設計人員的一個新問題,這與HRB500級高強鋼筋的推廣宣傳不足及建筑工程中由于現澆樓面板計算及柱配筋計算中的配筋率控制要求限制,HRB500級高強鋼筋在柱與板中采用可能不具有經濟性性有關,但對于大跨框架結構主梁,樓面荷載很大的有頂面覆土及考慮消防車荷載的車庫頂面主梁等,該類型主梁配筋由強度計算控制且采用HRB400鋼筋可能配筋較多,此時設計單位適當采用HRB500鋼筋應該還是有明顯的經濟效益的,下面通過對某多層商場局部樓面梁工程的具體設計計算來分析對比HRB400鋼筋與HRB500鋼筋的作經濟造價對比情況。
商場工程局部樓面情況概述:多層商場的某一層樓面結構,平面柱網尺寸為8400X8400,局部平面總尺寸為50.400X25.200(6x8.400X3x8.400)平方米,商場層高為4.500米,樓面活載為4.0KN/平方米,樓面板及裝修面層等恒載為5.0KN/平方米,梁自重由計算程序自己考慮。
為簡化計算分析,商場樓面梁平面布置每柱網均按相同處理,混凝土強度均按C30,本計算不考慮地震作用,風荷載作用等水平荷載,只對純樓面梁做分析計算,典型布置圖如下:框架柱截面按600Xx600,主框梁截面按400X650,交叉次梁截面尺寸均按250X600,鋼筋按采用HRB400與HRB500兩種分別進行計算,箍筋均按采用HRB400。梁配筋及選筋參數距按相同處理,梁裂縫寬度控制均按三級Wo=0.3mm執行。
按鋼筋強度直接比為:435/360=1.208,按本圖梁配筋平面圖中設計實配鋼筋量比為:15446.58/13418.63=1.151。兩者比值相對比較接近,說明在此樓面梁配筋圖中HRB500鋼筋強度得到了較充分的發揮使用。按現行市場價格: HRB400配筋約為4000元/每噸。HRB500配筋約為4200元/每噸。本局部樓蓋節約直接費用為 15.44658X4000-13.41863X4200=5428元。另實際工程結算費用時還需在直接費基礎上考慮其他費用。因此實際節約費用要比本計算直接費用多。該實例計算說明,對于普通柱網尺寸的其配筋量由強度計算控制的框架結構樓面梁,設計單位設計在該類工程中適當采用鋼筋強度比較高的HRB500鋼筋還是具有明顯的經濟效益的。
注意問題:在采用HRB500鋼筋的具體設計過程中還應重視構件裂縫計算控制問題,我們知道:在普通混凝土結構中鋼筋的作用是在混凝土構件發生不利于建筑功能使用的結構變形時由鋼筋應力來抵抗此不利變化,既只有混凝土構件有變形時鋼筋才會受力才有應力,隨著混凝土變形越大由于混凝土的握裹作用鋼筋的應力發揮值也就越高,由于鋼筋的彈性模量值HRB400與HRB500相同,因此鋼筋的強度值越高要想充分發揮就必須有與之對應的大的結構變形,在進行高強鋼筋選用設計時必須根據該特點注意其選用構件的混凝土環境類別條件,嚴格按混凝土規范中表3.4.5條規定要求選用不同的裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值規定。
對于最大裂縫控制寬度在0.2mm或要求更嚴條件下的結構構件配筋可能為由裂縫計算控制,在此時采用HRB500鋼筋就不能充分發揮其強度值,也就不能很好的體現HRB500鋼筋強度高的優點。總之,HRB500高強鋼筋在建筑結構工程中的使用既是我們結構設計人員的責任,也是一個考驗結構設計人員概念設計及結構設計水平的新問題。在高強鋼筋在建筑結構工程中的使用推廣方面,各設計單位及具體結構設計人員應該積極行動起來,為貫徹落實國家節能減排和鋼鐵產業結構調整的政策,加快高強鋼筋推廣使用做出自己應有的努力與貢獻。
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