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CRB600H鋼筋與HRB400鋼筋的應用對比分析

發布時間:2018-01-04來源:點擊數:1176
CRB600H鋼筋與HRB400鋼筋的應用對比分析

  傳統上在普通的民用建筑特別是廣大的開發住宅產品的鋼筋使用上,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內近年來研制開發的新型高延性冷軋帶肋鋼筋。


  CRB600H鋼筋,又稱CRB600H高延性冷軋帶肋鋼筋,系由熱軋低碳盤條鋼筋經過冷軋后,經回火處理,具有較高伸長率,在其表面帶有沿長度方向均勻分布的二面或三面橫肋、極限強度標準值為600 Mpa的帶肋鋼筋。


  鋼筋牌號中的C冷拉、R帶肋、B鋼筋、H高延性,代表的是四個英文單詞的首字母。是國內近年來研制開發的新型小直徑帶肋鋼筋,其生產工藝特點是對熱軋低碳盤條鋼筋進行冷軋后增加了回火熱處理過程,使得鋼筋有屈服臺階,強度指標有顯著提高,且具有較高的延性。

  綜合各個角度,從幾個方面對CRB600H鋼筋與HRB400鋼筋在理論應用上做如下對比分析:

  從資源利用方面來看,CRB600H鋼筋是采用Q235普碳鋼,通過高速、大力軋制,使得鋼筋產生大變形,隨著變形量的增加,原有晶粒結構發生變形變化,產生魚鱗狀的亞晶粒;而在結晶退火過程中,隨著變形儲能的釋放,晶粒組織發生回復和再結晶;回復過程通過晶粒內部缺陷的重新排布使得顯微結構得以修復和完整化,同時發生再結晶形核和晶核的長大。從而使得鋼筋的屈服強度及抗拉強度得到了提高,延伸性能也有一定的保證。也就是說生產過程中挖掘了鋼筋的內生潛力,未添加任何合金元素,可節約合金資源。而生產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。所以在工藝生產方面比HRB400鋼筋要簡便。由此反應到環保方面,CRB600H鋼筋在冷軋熱處理的生產過程中,在廢水、廢氣、熱能耗方面有了較大減少,有利于節能減排和環境保護。


  從以上分析反應到生產成本方面,由于CRB600H主要靠冷軋形變強化和熱處理相變強化來改變鋼筋的力學性能,原料成本偏低,理論上比HRB400鋼筋銷售價格偏低。

  鋼筋的抗拉強度方面,從設計值來看,CRB600H鋼筋是430 Mpa,比HRB400鋼筋的360 Mpa提高70Mpa,提升比例為19.4%。若按現行國家規范《混凝土結構設計規范》GB50010中的規定,鋼筋強度設計值為強度標準值除以鋼筋材料分項系數,現行國家行業標準《冷軋帶肋鋼筋混凝土結構技術規程》JGJ95-2011取CRB600H鋼筋的材料分項系數為1.25,那么其屈服強度標準值540Mpa,除以分項系數1.25,得出設計值為432Mpa,則比HRB400鋼筋的360Mpa提高了72Mpa,提升比例為20%。

  由于CRB600H鋼筋的抗拉強度實測值(以600代表)與屈服強度實測值(以540代表)的比值約為1.11,鋼筋在最大拉力下的總伸長率為5%以上,不滿足《建筑抗震設計規范》GB50011對抗震等級為一、二、三級的框架和斜撐構件(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為一、二、三級的框架和斜撐構件(含梯段)的梁、柱縱向受力鋼筋。因為剪力墻邊緣構件的縱筋,其延性對剪力墻底部塑性鉸的出現有很大影響,所以CRB600H鋼筋也不能用于剪力墻邊緣構件的縱筋。因《規程》規定當CRB600H鋼筋用作受剪、受扭及受沖切承載力計算時,其抗拉強度設計值限制為360 Mpa,與HRB400鋼筋的取值相同。單純從用鋼量上來說相較于HRB400鋼筋沒有體現出優勢,所以梁、柱、剪力墻邊緣構件的箍筋應用的較少。故此,對普通的民用建筑來說,CRB600H鋼筋應用較多的部位為普通樓板的受力及分布鋼筋、墻體分布鋼筋。

  從鋼筋規格來看,CRB600H鋼筋因在現澆混凝土樓板中應用較多,故其公稱直徑集中于5.0mm~12.0mm的小直徑鋼筋,但其直徑規格有了更為細致的劃分,分別為5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,8.0,9.0,10.0,11.0,12.0mm10種規格,這樣在選擇的時候可以根據配筋計算結果,有了更為精確的定位,在一定程度上可以做到節約鋼材的目的。

  從最小配筋率來看,對于板類受彎構件(懸臂板除外),因為一般的民用建筑的現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,鋼筋的抗拉設計強度值越大,最小配筋百分率越小。當樓板混凝土強度等級為C30時,采用CRB600H鋼筋代替HRB400鋼筋,其按最小配筋百分率計算的板類構件鋼筋用量降低20%。所以無論是按承載力計算配筋還是按最小配筋率計算配筋,均可顯著節約鋼筋用量。

  從板內配筋的構造規定來看,按簡支邊或非受力邊設計的現澆混凝土板,當與混凝土梁、墻整體澆筑或嵌固在砌體墻內時,應設置板面構造鋼筋,采用CRB600H鋼筋時,鋼筋直徑不宜小于6mm,間距不宜大于200mm; 而采用HRB400鋼筋時,規范規定的是鋼筋直徑不宜小于8mm,間距不宜大于200mm,由此可計算出在一定條件下,單位面積內板面構造鋼筋的配筋率可節省44%,效果還是相當可觀的。

  從基本錨固長度來看,CRB600H鋼筋二面肋、三面肋的錨固性能基本相同,根據《混凝土結構設計規范》GB50010的基本錨固長度計算公式lab=α(fy/ft)d計算,因按照《CRB600H鋼筋應用技術規程》,CRB600H鋼筋的外形系數α取值為0.12,而HRB400鋼筋的外形系數α取值為0.14,與設計強度值連乘后兩相比較,以C30強度的混凝土為例計算,基本錨固長度向上取整后分別為37d和36d,HRB400鋼筋的基本錨固長度稍小,但相差不大。
  從鋼筋的連接方式來看,CRB600H鋼筋因為經過冷軋處理,不允許進行焊接連接;同時CRB600H鋼筋的直徑較小,也不宜采用機械連接,故只能采用綁扎搭接。縱向受拉鋼筋的搭接長度與錨固長度有直接正相關的關系,按照上述的基本錨固長度的分析,相較于CRB600H鋼筋,HRB400鋼筋的綁扎搭接長度稍小,但相差不大。

  從裂縫計算方面看,配置CRB600H鋼筋的板類構件,受力鋼筋直徑較小,混凝土保護層的厚度也較小,按荷載準永久組合并考慮長期作用影響下的最大裂縫寬度也較小。經核算當混凝土強度等級為C30、板中受力鋼筋直徑12mm、混凝土保護層厚度20mm時,CRB600H鋼筋在各種配筋率下的計算最大裂縫寬度為0.228mm,滿足一類環境下最大裂縫寬度限值0.3mm的規定。所以《CRB600H鋼筋應用技術規程》也規定了當環境類別為一類、混凝土強度等級不低于C30時,可不作最大裂縫寬度驗算。

  剪力墻的墻體分布鋼筋方面,《CRB600H鋼筋應用技術規程》規定在抗震設防烈度為8度及以下的地區,CRB600H鋼筋可用作鋼筋混凝土房屋中抗震等級為二、三、四級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綁扎施工也較為方便。

  從施工方面來看,因CRB600H鋼筋強度高、用材直徑細、布筋少,一定條件下可使得鋼筋間距加大,故此可以在施工現場進行混凝土澆筑時一定程度上提高作業效率。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,在混凝土澆筑過程中減少樓板開裂。不過由于CRB600H鋼筋外觀與目前工程中大量應用的HRB400鋼筋外觀類似,容易造成相互混淆,所以在施工的過程中應采取相關的措施,防止混用。

  綜合以上各方面的分析,CRB600H鋼筋在資源節約、降低成本、強度提高、減少鋼筋用量、對裂縫的控制及施工方便等方面有一定的優勢;但使用部位有一定的限制,目前多應用于混凝土現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鋼筋用于現澆樓板中,具有較高的經濟效益和社會效益。

  作為一種新的高強度鋼筋,為高強鋼筋的生產提供了一種新的加工方式,為高強鋼筋增添了一個新品種,代表著一個新的方向。面對各種型號的鋼筋,如何科學、合理的選擇鋼筋品種,使其在不同的混凝土構件中最大限度的發揮作用,從而達到節約材料,又滿足規范的設計要求,值得認真研究。CRB600H鋼筋為我們進行高強度鋼筋優化乃至精細化設計方面提供了新的選擇,相信在一定程度上會促進鋼筋的升級換代。
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