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CRB600H鋼筋與HRB400鋼筋的應(yīng)用對(duì)比分析

2017-09-09 14:55孫振
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年25期
關(guān)鍵詞:分析

孫振

摘 要:傳統(tǒng)普通的民用建筑特別是廣大的開(kāi)發(fā)住宅產(chǎn)品的鋼筋使用上,用量最多、最大的鋼筋是HRB400鋼筋。CRB600H高延性冷軋帶肋鋼筋是國(guó)內(nèi)近年來(lái)研制開(kāi)發(fā)的新型高延性冷軋帶肋鋼筋。

關(guān)鍵詞:CRB600H鋼筋;HRB400鋼筋;分析

中圖分類號(hào):TG335 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)25-0158-02

CRB600H鋼筋,又稱CRB600H高延性冷軋帶肋鋼筋,系由熱軋低碳盤(pán)條鋼筋經(jīng)過(guò)冷軋后,經(jīng)回火處理,具有較高伸長(zhǎng)率,在其表面帶有沿長(zhǎng)度方向均勻分布的二面或三面橫肋、極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為600 Mpa的帶肋鋼筋。

鋼筋牌號(hào)中的C冷拉、R帶肋、B鋼筋、H高延性,代表的是四個(gè)英文單詞的首字母。是國(guó)內(nèi)近年來(lái)研制開(kāi)發(fā)的新型小直徑帶肋鋼筋,其生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是對(duì)熱軋低碳盤(pán)條鋼筋進(jìn)行冷軋后增加了回火熱處理過(guò)程,使得鋼筋有屈服臺(tái)階,強(qiáng)度指標(biāo)有顯著提高,且具有較高的延性。

綜合各個(gè)角度,從幾個(gè)方面對(duì)CRB600H鋼筋與HRB400鋼筋在理論應(yīng)用上做如下對(duì)比分析:

(1)從資源利用方面來(lái)看,CRB600H鋼筋是采用Q235普

碳鋼,通過(guò)高速、大力軋制,使得鋼筋產(chǎn)生大變形,隨著變形量的增加,原有晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變形變化,產(chǎn)生魚(yú)鱗狀的亞晶粒;而在結(jié)晶退火過(guò)程中,隨著變形儲(chǔ)能的釋放,晶粒組織發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶;回復(fù)過(guò)程通過(guò)晶粒內(nèi)部缺陷的重新排布使得顯微結(jié)構(gòu)得以修復(fù)和完整化,同時(shí)發(fā)生再結(jié)晶形核和晶核的長(zhǎng)大。從而使得鋼筋的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度得到了提高,延伸性能也有一定的保證。也就是說(shuō)生產(chǎn)過(guò)程中挖掘了鋼筋的內(nèi)生潛力,未添加任何合金元素,可節(jié)約合金資源。而生產(chǎn)HRB400鋼筋,需添加錳、硅合金元素及釩、鈮、鈦等微量元素,造成稀有合金資源的一定程度上的浪費(fèi)。所以在工藝生產(chǎn)方面比HRB400鋼筋要簡(jiǎn)便。

(2)從以上分析反應(yīng)到生產(chǎn)成本方面,由于CRB600H主

要靠冷軋形變強(qiáng)化和熱處理相變強(qiáng)化來(lái)改變鋼筋的力學(xué)性能,原料成本偏低,理論上比HRB400鋼筋銷售價(jià)格偏低。

(3)鋼筋的抗拉強(qiáng)度方面,從設(shè)計(jì)值來(lái)看,CRB600H鋼筋是430Mpa,比HRB400鋼筋的360Mpa提高70Mpa,提升比例為19.4%。若按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010中的規(guī)定,鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù),現(xiàn)行國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ95-2011取CRB600H鋼筋的材料分項(xiàng)系數(shù)為1.25,那么其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值540Mpa,除以分項(xiàng)系數(shù)1.25,得出設(shè)計(jì)值為432Mpa,則比HRB400鋼筋的360Mpa提高了72Mpa,提升比例為20%。

(4)由于CRB600H鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(以600代表)與屈服強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(以540代表)的比值約為1.11,鋼筋在最大拉力下的總伸長(zhǎng)率為5%以上,不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011對(duì)抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)的框架和斜撐構(gòu)件(含梯段)縱向受力鋼筋的要求,所以CRB600H鋼筋不能用于抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)的框架和斜撐構(gòu)件(含梯段)的梁、柱縱向受力鋼筋。因?yàn)榧袅吘墭?gòu)件的縱筋,其延性對(duì)剪力墻底部塑性鉸的出現(xiàn)有很大影響,所以CRB600H鋼筋也不能用于剪力墻邊緣構(gòu)件的縱筋。

(5)從鋼筋規(guī)格來(lái)看,CRB600H鋼筋因在現(xiàn)澆混凝土樓板中應(yīng)用較多,故其公稱直徑集中于5.0mm~12.0mm的小直徑鋼筋,但其直徑規(guī)格有了更為細(xì)致的劃分,分別為5.0,5.5,6.0,

6.5,7.0,8.0,9.0,10.0,11.0,12.0mm10種規(guī)格,這樣在選擇的時(shí)候可以根據(jù)配筋計(jì)算結(jié)果,有了更為精確的定位,在一定程度上可以做到節(jié)約鋼材的目的。

(6)從最小配筋率來(lái)看,對(duì)于板類受彎構(gòu)件(懸臂板除

外),因?yàn)橐话愕拿裼媒ㄖ默F(xiàn)澆混凝土樓板活荷載較小,其受力鋼筋的用量大多由最小配筋率確定,其縱向受拉鋼筋最小配筋百分率取0.15和45ft/fy兩者中的較大值,鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度值越大,最小配筋百分率越小。當(dāng)樓板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30時(shí),采用CRB600H鋼筋代替HRB400鋼筋,其按最小配筋百分率計(jì)算的板類構(gòu)件鋼筋用量降低20%。所以無(wú)論是按承載力計(jì)算配筋還是按最小配筋率計(jì)算配筋,均可顯著節(jié)約鋼筋用量。

(7)從板內(nèi)配筋的構(gòu)造規(guī)定來(lái)看,按簡(jiǎn)支邊或非受力邊設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆混凝土板,當(dāng)與混凝土梁、墻整體澆筑或嵌固在砌體墻內(nèi)時(shí),應(yīng)設(shè)置板面構(gòu)造鋼筋,采用CRB600H鋼筋時(shí),鋼筋直徑不宜小于6mm,間距不宜大于200mm; 而采用HRB400鋼筋時(shí),規(guī)范規(guī)定的是鋼筋直徑不宜小于8mm,間距不宜大于200mm,由此可計(jì)算出在一定條件下,單位面積內(nèi)板面構(gòu)造鋼筋的配筋率可節(jié)省44%,效果還是相當(dāng)可觀的。

(8)從基本錨固長(zhǎng)度來(lái)看,CRB600H鋼筋二面肋、三面肋的錨固性能基本相同,根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010的基本錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式lab=α(fy/ft)d計(jì)算,因按照《CRB600H鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》,CRB600H鋼筋的外形系數(shù)α取值為0.12,而HRB400鋼筋的外形系數(shù)α取值為0.14,與設(shè)計(jì)強(qiáng)度值連乘后兩相比較,以C30強(qiáng)度的混凝土為例計(jì)算,基本錨固長(zhǎng)度向上取整后分別為37d和36d,HRB400鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度稍小,但相差不大。

(9)從鋼筋的連接方式來(lái)看,CRB600H鋼筋因?yàn)榻?jīng)過(guò)冷

軋?zhí)幚?,不允許進(jìn)行焊接連接;同時(shí)CRB600H鋼筋的直徑較小,也不宜采用機(jī)械連接,故只能采用綁扎搭接??v向受拉鋼筋的搭接長(zhǎng)度與錨固長(zhǎng)度有直接正相關(guān)的關(guān)系,按照上述的基本錨固長(zhǎng)度的分析,相較于CRB600H鋼筋,HRB400鋼筋的綁扎搭接長(zhǎng)度稍小,但相差不大。

(10)從裂縫計(jì)算方面看,配置CRB600H鋼筋的板類構(gòu)

件,受力鋼筋直徑較小,混凝土保護(hù)層的厚度也較小,按荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用影響下的最大裂縫寬度也較小。經(jīng)核算當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30、板中受力鋼筋直徑12mm、混凝土保護(hù)層厚度20mm時(shí),CRB600H鋼筋在各種配筋率下的計(jì)算最大裂縫寬度為0.228mm,滿足一類環(huán)境下最大裂縫寬度限值0.3mm的規(guī)定。所以《CRB600H鋼筋應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》也規(guī)定了當(dāng)環(huán)境類別為一類、混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C30時(shí),可不作最大裂縫寬度驗(yàn)算。

(11)剪力墻的墻體分布鋼筋方面,《CRB600H鋼筋應(yīng)用

技術(shù)規(guī)程》規(guī)定在抗震設(shè)防烈度為8度及以下的地區(qū),CRB60

0H鋼筋可用作鋼筋混凝土房屋中抗震等級(jí)為二、三、四級(jí)剪力墻的墻體分布鋼筋。此外由于CRB600H鋼筋的剛度較好,用于剪力墻分布鋼筋時(shí)綁扎施工也較為方便。

(12)從施工方面來(lái)看,因CRB600H鋼筋強(qiáng)度高、用材直徑細(xì)、布筋少,一定條件下可使得鋼筋間距加大,故此可以在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)一定程度上提高作業(yè)效率。此外由于CRB600H鋼筋剛度較好,綁扎成型后不易踩彎,有利于保證鋼筋狀態(tài),在混凝土澆筑過(guò)程中減少樓板開(kāi)裂。不過(guò)由于CRB600H鋼筋外觀與目前工程中大量應(yīng)用的HRB400鋼筋外觀類似,容易造成相互混淆,所以在施工的過(guò)程中應(yīng)采取相關(guān)的措施,防止混用。

綜合以上各方面的分析,CRB600H鋼筋在資源節(jié)約、降低成本、強(qiáng)度提高、減少鋼筋用量、對(duì)裂縫的控制及施工方便等方面有一定的優(yōu)勢(shì);但使用部位有一定的限制,目前多應(yīng)用于混凝土現(xiàn)澆樓板的受力和分布鋼筋以及剪力墻的墻體分布鋼筋,但CRB600H鋼筋用于現(xiàn)澆樓板中,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。作為一種新的高強(qiáng)度鋼筋,為高強(qiáng)鋼筋的生產(chǎn)提供了一種新的加工方式,為高強(qiáng)鋼筋增添了一個(gè)新品種,代表著一個(gè)新的方向。CRB600H鋼筋為我們進(jìn)行高強(qiáng)度鋼筋優(yōu)化乃至精細(xì)化設(shè)計(jì)方面提供了新的選擇,相信在一定程度上會(huì)促進(jìn)鋼筋的升級(jí)換代。

參考文獻(xiàn):

[1]楊瑞鑫,劉亞麗.焊絲用ER70S-6盤(pán)條的開(kāi)發(fā)[J].金屬制品,2012(01).

[2]文靜,余磊.高強(qiáng)鋼筋在新疆試點(diǎn)工程的應(yīng)用研究[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013(10).endprint

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