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CRB600H钢筋与HRB400钢筋的应用对比分析

发布时间:2018-01-04来源:点击数:1738
CRB600H钢筋与HRB400钢筋的应用对比分析

  传统上在普通的民用建筑特别是广大的开发住宅产品的钢筋使用上,用量多、大的钢筋是HRB400钢筋。CRB600H高延性冷轧带肋钢筋是国内近年来研制开发的新型高延性冷轧带肋钢筋。


  CRB600H钢筋,又称CRB600H高延性冷轧带肋钢筋,系由热轧低碳盘条钢筋经过冷轧后,经回火处理,具有较高伸长率,在其表面带有沿长度方向均匀分布的二面或三面横肋、极限强度标准值为600 Mpa的带肋钢筋。


  钢筋牌号中的C冷拉、R带肋、B钢筋、H高延性,代表的是四个英文单词的首字母。是国内近年来研制开发的新型小直径带肋钢筋,其生产工艺特点是对热轧低碳盘条钢筋进行冷轧后增加了回火热处理过程,使得钢筋有屈服台阶,强度指标有显著提高,且具有较高的延性。

  综合各个角度,从几个方面对CRB600H钢筋与HRB400钢筋在理论应用上做如下对比分析:

  从资源利用方面来看,CRB600H钢筋是采用Q235普碳钢,通过高速、大力轧制,使得钢筋产生大变形,随着变形量的增加,原有晶粒结构发生变形变化,产生鱼鳞状的亚晶粒;而在结晶退火过程中,随着变形储能的释放,晶粒组织发生回复和再结晶;回复过程通过晶粒内部缺陷的重新排布使得显微结构得以修复和完整化,同时发生再结晶形核和晶核的长大。从而使得钢筋的屈服强度及抗拉强度得到了提高,延伸性能也有一定的保证。也就是说生产过程中挖掘了钢筋的内生潜力,未添加任何合金元素,可节约合金资源。而生产HRB400钢筋,需添加锰、硅合金元素及钒、铌、钛等微量元素,造成稀有合金资源的一定程度上的浪费。所以在工艺生产方面比HRB400钢筋要简便。由此反应到环保方面,CRB600H钢筋在冷轧热处理的生产过程中,在废水、废气、热能耗方面有了较大减少,有利于节能减排和环境保护。


  从以上分析反应到生产成本方面,由于CRB600H主要靠冷轧形变强化和热处理相变强化来改变钢筋的力学性能,原料成本偏低,理论上比HRB400钢筋销售价格偏低。

  钢筋的抗拉强度方面,从设计值来看,CRB600H钢筋是430 Mpa,比HRB400钢筋的360 Mpa提高70Mpa,提升比例为19.4%。若按现行国家规范《混凝土结构设计规范》GB50010中的规定,钢筋强度设计值为强度标准值除以钢筋材料分项系数,现行国家行业标准《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》JGJ95-2011取CRB600H钢筋的材料分项系数为1.25,那么其屈服强度标准值540Mpa,除以分项系数1.25,得出设计值为432Mpa,则比HRB400钢筋的360Mpa提高了72Mpa,提升比例为20%。

  由于CRB600H钢筋的抗拉强度实测值(以600代表)与屈服强度实测值(以540代表)的比值约为1.11,钢筋在大拉力下的总伸长率为5%以上,不满足《建筑抗震设计规范》GB50011对抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段)纵向受力钢筋的要求,所以CRB600H钢筋不能用于抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段)的梁、柱纵向受力钢筋。因为剪力墙边缘构件的纵筋,其延性对剪力墙底部塑性铰的出现有很大影响,所以CRB600H钢筋也不能用于剪力墙边缘构件的纵筋。因《规程》规定当CRB600H钢筋用作受剪、受扭及受冲切承载力计算时,其抗拉强度设计值限制为360 Mpa,与HRB400钢筋的取值相同。单纯从用钢量上来说相较于HRB400钢筋没有体现出优势,所以梁、柱、剪力墙边缘构件的箍筋应用的较少。故此,对普通的民用建筑来说,CRB600H钢筋应用较多的部位为普通楼板的受力及分布钢筋、墙体分布钢筋。

  从钢筋规格来看,CRB600H钢筋因在现浇混凝土楼板中应用较多,故其公称直径集中于5.0mm~12.0mm的小直径钢筋,但其直径规格有了更为细致的划分,分别为5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,8.0,9.0,10.0,11.0,12.0mm10种规格,这样在选择的时候可以根据配筋计算结果,有了更为精确的定位,在一定程度上可以做到节约钢材的目的。

  从小配筋率来看,对于板类受弯构件(悬臂板除外),因为一般的民用建筑的现浇混凝土楼板活荷载较小,其受力钢筋的用量大多由小配筋率确定,其纵向受拉钢筋小配筋百分率取0.15和45ft/fy两者中的较大值,钢筋的抗拉设计强度值越大,小配筋百分率越小。当楼板混凝土强度等级为C30时,采用CRB600H钢筋代替HRB400钢筋,其按小配筋百分率计算的板类构件钢筋用量降低20%。所以无论是按承载力计算配筋还是按小配筋率计算配筋,均可显著节约钢筋用量。

  从板内配筋的构造规定来看,按简支边或非受力边设计的现浇混凝土板,当与混凝土梁、墙整体浇筑或嵌固在砌体墙内时,应设置板面构造钢筋,采用CRB600H钢筋时,钢筋直径不宜小于6mm,间距不宜大于200mm; 而采用HRB400钢筋时,规范规定的是钢筋直径不宜小于8mm,间距不宜大于200mm,由此可计算出在一定条件下,单位面积内板面构造钢筋的配筋率可节省44%,效果还是相当可观的。

  从基本锚固长度来看,CRB600H钢筋二面肋、三面肋的锚固性能基本相同,根据《混凝土结构设计规范》GB50010的基本锚固长度计算公式lab=α(fy/ft)d计算,因按照《CRB600H钢筋应用技术规程》,CRB600H钢筋的外形系数α取值为0.12,而HRB400钢筋的外形系数α取值为0.14,与设计强度值连乘后两相比较,以C30强度的混凝土为例计算,基本锚固长度向上取整后分别为37d和36d,HRB400钢筋的基本锚固长度稍小,但相差不大。
  从钢筋的连接方式来看,CRB600H钢筋因为经过冷轧处理,不允许进行焊接连接;同时CRB600H钢筋的直径较小,也不宜采用机械连接,故只能采用绑扎搭接。纵向受拉钢筋的搭接长度与锚固长度有直接正相关的关系,按照上述的基本锚固长度的分析,相较于CRB600H钢筋,HRB400钢筋的绑扎搭接长度稍小,但相差不大。

  从裂缝计算方面看,配置CRB600H钢筋的板类构件,受力钢筋直径较小,混凝土保护层的厚度也较小,按荷载准永久组合并考虑长期作用影响下的大裂缝宽度也较小。经核算当混凝土强度等级为C30、板中受力钢筋直径12mm、混凝土保护层厚度20mm时,CRB600H钢筋在各种配筋率下的计算大裂缝宽度为0.228mm,满足一类环境下很大裂缝宽度限值0.3mm的规定。所以《CRB600H钢筋应用技术规程》也规定了当环境类别为一类、混凝土强度等级不低于C30时,可不作很大裂缝宽度验算。

  剪力墙的墙体分布钢筋方面,《CRB600H钢筋应用技术规程》规定在抗震设防烈度为8度及以下的地区,CRB600H钢筋可用作钢筋混凝土房屋中抗震等级为二、三、四级剪力墙的墙体分布钢筋。此外由于CRB600H钢筋的刚度较好,用于剪力墙分布钢筋时绑扎施工也较为方便。

  从施工方面来看,因CRB600H钢筋强度高、用材直径细、布筋少,一定条件下可使得钢筋间距加大,故此可以在施工现场进行混凝土浇筑时一定程度上提高作业效率。此外由于CRB600H钢筋刚度较好,绑扎成型后不易踩弯,有利于保证钢筋状态,在混凝土浇筑过程中减少楼板开裂。不过由于CRB600H钢筋外观与目前工程中大量应用的HRB400钢筋外观类似,容易造成相互混淆,所以在施工的过程中应采取相关的措施,防止混用。

  综合以上各方面的分析,CRB600H钢筋在资源节约、降低成本、强度提高、减少钢筋用量、对裂缝的控制及施工方便等方面有一定的优势;但使用部位有一定的限制,目前多应用于混凝土现浇楼板的受力和分布钢筋以及剪力墙的墙体分布钢筋,但CRB600H钢筋用于现浇楼板中,具有较高的经济效益和社会效益。

  作为一种新的高强度钢筋,为高强钢筋的生产提供了一种新的加工方式,为高强钢筋增添了一个新品种,代表着一个新的方向。面对各种型号的钢筋,如何科学、合理的选择钢筋品种,使其在不同的混凝土构件中很大限度的发挥作用,从而达到节约材料,又满足规范的设计要求,值得认真研究。CRB600H钢筋为我们进行高强度钢筋优化乃至精细化设计方面提供了新的选择,相信在一定程度上会促进钢筋的升级换代。