高强钢筋在混凝土结构中的造价分析

热处理带肋高强钢筋在混凝土结构中的应用优势

一、 理论基础

根据y s f A F ，要达到相同抗力，提升钢筋设计强度将有效降低用钢量。针对工程中常

用的三级钢（设计强度360MPa ），如采用热处理高强钢筋（设计强度500MPa ），理论上最大可降低用钢量1-360/500=28%。

如取三级钢筋5000元/吨，热处理高强钢筋5800元/吨进行计算，钢筋价格提升了（5800-5000）/5000=16%，理论上结构最大可节省用钢造价（5000-360/500*5800）/5000=16.48%。

表1 普通钢筋强度设计值（N/mm 2）

表2 热处理高强钢筋的强度设计值（N/mm 2）

二、 裂缝控制优势

通过比较《混凝土结构设计规范》3.4.5与《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》3.0.4，当采用热处理高强钢筋时，结构裂缝控制存在以下优势：

表3 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（mm ）（《混凝土结构设计规范》）

表4 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（mm）

（《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》）

a.采用高强钢筋时，对于一类环境下的受弯构件，如果使用功能许可，其最大裂缝宽度限值

可以采用括号内的数值0.40，取消了《混凝土结构设计规范》中年平均相对湿度小于60%的要求（据统计南京及其周边地区全年平均相对湿度均大于60%）。

b.采用高强钢筋时，对于二a类环境下的地下室底板，当不接触腐蚀性介质时，由于底板钢

筋应力偏低，而且迎水面混凝土保护层厚度较大，其最大裂缝宽度限值有所放大，即可以采用括号内数值0.30。

三、板最小配筋率

a.综合《混凝土结构设计规范》8.5.1和《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》6.2.1，

对于板类受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度等级400MPa、500MPa、600MPa 和630MPa的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采用0.15和45f t/f y的较大值，低于普通钢筋混凝土板类受弯构件中最小配筋百分率采用0.20和45f t/f y的较大值的要求。

b.《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》6.2.2规定，直径6mm的热处理带肋高强钢

筋可用于钢筋混凝土板的板面和板底配筋，低于《混凝土结构设计规范》9.1.6中钢筋直径不宜小于8mm的要求。《住宅工程质量通病控制标准》DGJ 32/J 16中对板筋的构造要求是钢筋直径不小于8mm处可用直径6mm的热处理带肋高强钢筋替换，间距要求不变，同时应满足最小配筋率的要求。

算例2：

针对四种次梁布置类型，分别采用三级钢筋和热处理带肋高强钢筋作为梁、板的受力筋配筋，构造钢筋全部采用三级钢筋，比较两种配筋方式在各个布置类型下的经济指标。

a.布置类型1

b.布置类型2

c.布置类型3

d.布置类型4

图1 四种次梁布置形式

一）计算条件：

1. 四种布置类型与主次梁尺寸如图，所有主梁跨度均为9m。计算模型下开间与左进深均为3*9m，取中心网格进行计算比较。

2. 楼面恒载考虑做法及吊顶取1.5 kN/m2，楼板自重由软件计算，活载从2～10 kN/m2变化,增

幅为2 kN/m2。

3. 楼板的板厚取120mm，梁、柱、板的混凝土强度等级C30，梁、板受力主钢筋分别采用HRB400和HTRB600，所有箍筋和构造配筋均采用HRB400。

4. 建立的单层单跨框架，层高3500mm，柱截面为600×600mm。

5. 在PKPM计算中不考虑风荷载及地震作用，框架抗震等级为三级。

6. 板配筋计算中采用弹性算法。三级钢筋板最小配筋率取0.2%，高强钢筋板最小配筋率取0.15%。

二）钢筋配筋及算量条件：

1. 框架梁端加密区长度、间距、最小直径按照《混规》11.3.6条第3款，11.3.7条规定沿梁全长的顶面和底面至少应配置两根通长的纵向钢筋，三级框架不少于2Ф12。

2. 《抗规》6.

3.4条第3款规定，根据箍筋加密区肢距的要求，梁宽b=350mm时用四肢箍，《混规》9.2.13条中，梁的腹板高度h w≥450mm，需配置腰筋，对称布置。

3. 计算钢筋用量:

a、钢筋的搭接和锚固长度按照规范的要求，箍筋计算时，考虑保护层厚度。

b、梁端上部钢筋第一排按1/3净跨长截段，第二排按1/4净跨长阶段，中间用通长筋或架立筋。

c、箍筋分加密区和非加密区,且梁端加密区长度按《混规》表11.3.6-2取用。

4. 统计各种次梁布置类型的用钢量时，分框架主梁用钢量、次梁受力主筋量、次梁总钢量、楼板用钢量、总用钢量，以及混凝土用量等经济指标，并且每一种情况又把混凝土的价格加进去，再进行对比分析，在统计价格时考虑到实际工程中模板的损耗以及钢筋的损耗，混凝土按1000元/m³，三级钢筋按5000元/T，热处理高强钢筋按5800元/T。

5. 在对比分析中，如发现计算中梁出现超筋，则对该荷载下的布置形式不进行比较。

三）统计结果分析

a.布置形式1

b.布置形式2

c.布置形式3

d.布置形式4

图2 四种布置形式下两种钢筋作为受力筋时每平方米用钢量

由图2可知，在各种布置形式下，采用热处理高强钢筋作为梁、板配筋时均可以有效降低结构的用钢量。但是各类布置形式下用钢量的节省幅度有所不同，下面就框架主次梁和板配筋的用钢量节省情况分别讨论。

图3 四种布置形式下采用高强钢筋时框架主次梁节省用钢量百分比图3所示采用高强钢筋时框架主次梁节省用钢量情况，可见随着荷载水平的增大，框架主次梁节省用钢量的效果越显著，当在较高的活载水平（高于6kN/m2）下，可以明显看出次梁布置形式对节省效果的影响：当次梁布置数量少，单根框架主次梁配筋量大时，采用高强钢筋将带来更为明显的经济效益。在本计算中表现为在四种布置形式中，布置形式1由于受力钢筋所占比例高，其节省效果在活载6kN/m2以上最好，布置形式4的节省程度相对最小。