高强度钢筋在地铁工程中的推广分析

【摘 要】高强度钢筋是指抗拉屈服强度达到400兆帕级及以上的螺纹钢筋，具有强度高、综合性能优的特点。2012年住房和城乡建设部、工业和信息化部关于加快应用高强度钢筋的指导意见》（以下简称《意见》）中指出：高强度钢筋作为节材节能环保产品，在建筑工程中大力推广应用，是加快转变经济发展方式的有效途径，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措，对推动钢铁工业和建筑业结构调整、转型升级具有重大意义。地铁工程建设作为国家基础设施建设项目，应按照指导意见的要求积极引导在工程建设中逐步推广高强度钢筋的应用。本文将就多方面阐述地铁工程推广高强度钢筋遇到的问题和推广的必要性。

【关键词】高强度钢筋；地铁工程；推广分析

0 引言

目前全国地铁工程建设正在蓬勃发展，钢筋需求量也在逐年增加。地铁工程结构设计中受力钢筋大部分依然采用HRB335级钢筋，这与《意见》中“深入贯彻落实科学发展观，以建筑钢筋使用减量化、提高资源利用效率为目标，通过完善政策和标准配套，优化建筑钢筋生产、使用品种和结构，创新应用建筑高强度钢筋工作机制，实现钢铁行业与建筑业的技术进步和节材、节能”的指导思想不符。

当前，通过技术革新，我国的钢铁行业通过产业调整，已经具备了替换HRB335级钢筋的条件。现在此项工作在房建工程中推广速度较快。地铁建设在推广高强度钢筋方面还存在诸多困难和问题，但从国家大力发展推广高强度钢筋的决心来看，地铁建设应从长远考虑，通过转换设计人员意识，分阶段加大推广高强度钢筋的应用。

1 现阶段地铁工程推广高强度钢筋遇到的主要问题

1、设计人员的使用习惯问题

设计是工程建设的龙头。一方面是若干年来，设计院的建设规模不断扩大，任务多、工作重，设计人员已经习惯于采用335MPa钢筋。另一方面各种原有通用建筑图集未进行更新，大量的借用原有标准图钢筋布置也是造成高强钢筋推广的桎梏。

2、部分规范还不配套

目前的建筑设计规范有《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》，也有许多行业设计规范，如《地铁设计规范》、《铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范》等。在这些规范中，已经有一部分新近列入了高强度钢筋品种，但有一些规范仍没列入400MPa及以上高强度钢筋品种。例如《地铁设计规范》（GB50157-2003）中没有400MPa钢筋品种，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）对螺纹钢筋的使用，只规定了HRB335和HRB400两种牌号，2009年新编制的《高强度钢筋在混凝土结构中应用技术导则》也只规定了最高强度级别为HRB500。设计规范对使用400MPa（Ⅲ级）以上高强度钢筋的应用没有具体要求，使设计部门无依据可查。

3、裂缝控制验算问题

现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）对普通钢筋推荐采用HRB400级及以上级别的钢筋。但地下结构承受荷载大，钢筋用量多，配筋大多由裂缝要求控制。由该规范中的裂缝宽度计算公式可知，在其他条件相同的情况下，为控制构件的裂缝宽度所需要的钢筋面积仅与钢筋类别（光面钢筋或带肋钢筋）有关，而与钢筋的设计强度无关。所以在这种情况下，采用设计强度较高高强度钢筋并不能达到减少钢筋用量或减薄断面厚度的目的。

4、订购环节问题

尽管长期以来，国家有关方面一直在积极呼吁提高高强度钢筋的消费比例，这对提高国内高强度钢筋的消费比例起到了一定的

推动作用，但由于缺乏具体的有效措施，效果一般。目前高强度钢筋在市场上基本有价无市，地铁工程大批应用高强度钢筋需提前预定，订购环节相对困难难，满足不了建筑工地的配送和使用要求，制约了工程中应用。

2 高强度钢筋的发展概况

目前，我国建筑业发展十分迅猛，已成为我国国民经济的重要产业之一，钢铁材料始终是建筑结构的主体材料，建筑用钢材需求量较大，占钢材消费量的50%以上。此外由于我国的基础设施仍然是以钢筋混凝土为主要材料，所以多年来钢筋和线材一直在建筑用钢中消费量最大。2010年我国钢筋产量1.4亿t，其中HRB335约占60%左右，HRB400占不到40%左右，HRB500仅有少量应用。

在美国、加拿大、韩国、伊朗、日韩等国家，400MPa级钢筋的用量已达到70%以上，500MPa级钢筋的用量也达到25%；德国、法国、英国等国家，500MPa级钢筋的比例已达到70%以上，并且对600MPa级钢筋提出了需求。

《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007新标准于2008年3月1日贯彻实施。标志着热轧带肋钢筋高强度钢筋已全面进入推广应用阶段。

3 高强度钢筋的技术指标（HRB400级钢筋为例）

1、化学成分

表1 化学成分和碳当量

4 高强度钢筋的优点（以HRB400级钢筋为例）

1.强度高、安全储备大、经济效益显著

用HRB400级钢筋取代传统的Ⅱ级钢筋和Ⅰ级钢筋，则在结构中可分别节约14%和32%左右的钢材。通过调查现阶段新Ⅲ级钢筋与Ⅱ级钢筋相差100元/t左右，随着国家政策调整，新钢筋产量的增加，这一差距会逐步缩小，最终会发生逆转。

2.机械性能好

HRB400钢筋显著改善了Ⅱ级钢筋在力学性能方面的不足，避免了尺寸效应大以及Ⅱ级钢应变时延伸率下降20%-29%的弊病。

3.抗震性能良好

由于HRB400钢筋的强屈比σb/σa＞1.30（σb=540Mpa/σs=400Mpa），在遭遇地震灾害时，能发挥良好的抗震作用，有利于提高建筑结构的抗震性和安全性。此外高强抗震钢筋也相继研发成功，并已能够批量生产，能够满足更高的抗震需求。

4.使用范围广、规格齐全

产品直径为6-50mm，推荐直径为6、8、12、16、20、25、32、40、50，克服了Ⅱ级钢缺少φ＞25mm粗直径直条筋的难题，便于施工下料与配筋绑扎，使钢筋布置更趋合理。

5、便于施工

通过大量施工验证，高等级钢筋的断料、弯曲、焊接以现有的加工机械完全能够满足要求。此外使用高强度钢筋后，由于钢筋用量减少，可显著改善目前框架结构中梁、柱节点和框架柱中钢筋拥挤的现象，混凝土施工将更加方便，质量更有保障，大大增大了工程的安全可靠度。

5 目前的政策及标准规范导向

1、政策导向

（1）根据《钢铁产业调整和振兴规划》“（六）调整钢材品种结构，提高产品质量”中关于：“修改相关设计规范，淘汰强度335MPa及以下热轧带肋钢筋，加快推广使用强度400MPa及以上钢筋，促进建筑钢材的升级换代。”的要求。2011年国家发改委9号令将HRB335列入落后产品。

（2）2012年01月19日《意见》中的主要目标：加速淘汰335兆帕螺纹钢筋，优先使用400兆帕螺纹钢筋，积极推广500兆帕螺纹钢筋。2013年底，在建筑工程中淘汰335兆帕螺纹钢筋。2015年底，高强度钢筋的产量占螺纹钢筋总产量的80%，在建筑工