高强钢筋应用技术

（一）前言

HRB400级钢筋已作为高效钢筋被列为重点推广应用的建筑业10项新技术之一，推广应用HRB400等高强钢筋对有效利用自然资源，降低消耗，对提高钢筋混凝土结构安全储备等具有十分重要的意义。多年来，为推广应用HRB400等高强钢筋有关部门采取了修订规范，开展试点工程等多种措施。本文通过实际调研，找到制约HRB400级钢筋推广应用的原因，通过理论分析，找到问题的根本；通过工程实例，切实地论证合理地应用HRB400级钢筋所带来的经济效益。 （二）工程概况

本工程为高级办公楼，其中车库要求空间大跨度大，主楼的办公室、会议室和裙楼的餐厅较多对跨度也有要求，根据这个特点，本工程在整体设计时，轴线布置跨度均较大，大部分跨度为8.4米。HRB400级钢筋在这个工程里得到了很好的应用，所有框架梁主筋均采用HRB400级钢筋。

图 1 HRB400 钢筋用量

地下室和裙楼部位结构大量的使用了HRB400级钢筋，达到设计要求并满足房间的使用功能。

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图2 HRB400级钢筋现场码放

（三）HRB400级钢筋的特点

HRB400级钢筋是在对HRB335级钢筋化学成分作了微调，调整了钢材C、Si、 Mn元素的含量。利用钒、铌、钛在钢中的沉淀强化作用，细化钢的晶粒、改善金相组织、提高钢材的强度。HRB400级钢筋产品的直径为6mm～50 mm，标准推荐直径为6mm、8mm、 10mm、 12mm、 16mm、 20mm、 25mm、 32mm、40mm、 50 mm，虽未推荐仍保留的公称直径有14mm、18mm、22mm、28mm、36 mm几种。但目前设计和施工中一般均在钢筋直径较大时（如大于等于16mm或18mm）采用HRB400级钢筋，较小时采用HRB335级钢筋（一般直径在12mm到18mm之间）或HPB235级钢筋（一般为12mm以下，并在各种结构箍筋和板筋及剪力墙结构主筋中大量使用）。

1、强度高、安全储备大

利用提高钢筋设计强度而不是增加用钢量来提高建筑结构的安全可靠度水

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准是一项经济合理的选择。从表1可以看出，HRB400级钢筋的设计强度为360 MPa，屈服强度为400MPa，抗拉强度为570MPa，比HRB335级钢筋的强度高16％。而HRB335级钢筋强度相对较低，尺寸效应大，直径25mm以上强度大幅度下降。如细直径（6mm～10mm）HRB400级钢筋取代HPB235级钢筋，其强度设计值由210MPa提高到360MPa，可大大降低配筋率。

表1 各种级别钢筋物理力学性能指标

牌号 公称直径 （mm） 屈服强度抗拉强度设计强度伸长率（σs）（MPa） （σb）（MPa） （fy）（MPa） （δ）（％） 235 335 400 370 490 570 210 300 360 25 16 14 HPB235 6～14，8～20 HRB335 6～25，28～50 HRB400 6～25，28～50 备注：以上各种强度和拉伸率数值均为最小值。 2、机械性能好

HRB400级钢筋显著改善了其他类型钢筋力学性能方面的不足，避免了尺寸效应大以及应变时延伸率下降20%-29%的弊病，其具有优良的冷弯性能，克服了弯折钢筋部位出现的微细裂纹、有明显的屈服台阶、且应变时效敏感性低的缺点，加入钒的HRB400级钢筋对低碳钢应变时效具有强烈的抑制作用，更有利于消除结构质量隐患。

3、焊接性能好

HRB400级钢筋采用微合金化工艺，碳当量较低，且微合金元素能够阻止焊接后晶粒的长大，焊接性能良好，电弧焊、闪光对焊及电渣压力焊的合格率均为100%。

4、抗震性能良好

HRB400级钢筋伸长率≥14％；均匀伸长率为14％左右；屈强比σb/σs≥1.25；屈服强度与强度标准值比≤1.3。故延性很好，在遭遇地震灾害时，能发挥良好的抗震作用，有利于结构抗震和结构的塑性内力重分布，提高建筑结构的抗震性和安全性。

5、经济效益明显

表2 各种热轧钢筋强度价格比

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品种 设计强度 （MPa） 210 300 360 价格 （元/t） 4540 4590 4670 强度价格比 （t·MPa/元） 0.0463 0.0654 0.0771 单价以2011年12月份《工程造价信息》钢筋价格为依据 备注 HPB235 HRB335 HRB400 5.1、加工成本较低：由原来的低合金化转向新的微合金化，钒（V）、铌（Nb）、钛（Ti）含量仅为0.04%左右，故成本较低。目前，同等规格HRB400级钢筋与HRB335级钢筋仅相差不足100元/t，按强度价格比计算，具有明显的优势。

5.2、应用成本较低：相关资料研究表明，HRB400级钢筋较HRB335级钢筋节材10％～15％，节约钢筋资金约5％～8％。细直径（6mm～10mm）HRB400级钢筋较HPB235级钢节材42％。

本文以工程使用的各种规格钢筋的强度价格比分析。工程应用时，总是希望钢筋强度较高，价格较低，强度价格比是不同级别钢筋设计强度与价格的比值结果，综合反映了钢筋强度和价格的相互关系，比值越大，综合性能越好。从表2可以看出，本工程中HPB235级钢筋强度价格比最低，HRB335级钢筋强度价格比居中，HRB400级钢筋强度价格比最高，故使用HRB400级钢筋经济效益明显。 （四）HRB400级钢筋的一般应用

在HRB400级钢筋现场应用实践方面，我们就钢筋加工、连接、绑扎、锚固等问题进行了认真的实践和总结。

1、钢筋进场

所有运至现场的钢筋，其品种、规格、牌号、质量等级均应符合设计要求并分类码放，进厂时应有出厂质量证明或厂家的试验报告单，钢筋表面或每捆钢筋均应有标志，且与报告单中批号吻合，否则不得进场。

2、钢筋加工

施工前技术人员和钢筋工长认真审图，核对结点配筋，经校核无误后由总工程师批准钢筋下料单。由工长对钢筋的加工、焊接存放进行详细的交底，加工成型的钢筋经验收合格后分类码放，挂标识牌。采用滚轧直螺纹连接的钢筋采用无齿锯切割，然后进行套丝。HRB400级钢筋塑性较好，要按照《混凝土结构施工图－平面整体表示方法制图规则和构造措施》（11G101-1）图集和相关规范要求

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进行加工，并采用相应直径的转轴。

3、钢筋连接和绑扎

本工程所有HRB400级钢筋（直径≥16钢筋）均采用滚轧直螺纹连接。套筒分标准型（正丝型）、正反丝型、异径型、扩口型、加锁母型几种，实际应用以前三种为主，本工程套筒根据应用部位选用标准型和正反丝型两种。水平连接接头采用正反丝扣型套筒，有效解决了梁板水平钢筋末端拐铁不能旋转施工的难题。

顶板的横向、纵向钢筋均用白色涂料弹出钢筋排放线，放线严格按照长城杯标准进行，如边线离构件边缘50mm等等。墙体纵横向钢筋绑扎时设置竖向和横向梯形筋或双F卡控制钢筋间距，柱子钢筋绑扎时设置定位框控制钢筋间距。柱子上口根据柱子钢筋数量设置定位框。

图3 F卡控制钢筋间距

4、保护层控制

楼板、基础底板、地梁、梁底采用大理石垫块（高度同保护层厚度，隔1米布置）；柱、墙体、梁侧等部位采用不同厚度的专用高强度塑料定位卡具做垫块。柱筋保护层垫块卡在主筋外皮上并绑扎牢固，间距800mm，矩形截面柱每面设两列，圆柱沿圆周均匀设置六排。墙体主筋保护层采用塑料卡具卡在钢筋外皮上。塑料卡具按600×600mm间距梅花形布置。梁底钢筋保护层采用大理石垫块，

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交错布置；梁侧部位采用塑料垫块。板筋保护层采用大理石垫块，放置在下层下皮钢筋下，按照600×600mm间距梅花形布置。楼板浇筑砼时设专人看护钢筋，砼浇筑时和初凝前及时拉线调筋，保证柱筋根部保护层准确。 （五）HRB400级钢筋在工程重点复杂部位的应用

工程钢筋直径较大，且HRB400级钢筋用量大，由于构件截面较小，配筋较多，梁柱节点部位钢筋密集，钢筋绑扎困难很大。本部分简要介绍在基础底板和钢筋排布复杂的部位的主要施工方法。地下室底板钢筋绑扎钢筋用量大，绑扎周期长；底板与地梁钢筋节点复杂，钢筋层数多，为底板钢筋的绑扎重点。施工中采用控制绑扎顺序，充分利用计算机定位准确，无计算误差的特点，进行定位和放样。钢筋下料和绑扎前同样采用计算机放样方法，按照长城杯要求，考虑起步筋位置、套筒位置、各层箍筋位置，使得工人在加工、尤其在绑扎过程中手持放样图纸即能准确施工。这种传统上大部分应在现场所做的工作转移到办公室，借用高科技进行预演施工的方法，即保证了长城杯的高质量要求，又提高了施工功效，也是我国建筑业由粗放型管理转向精细化管理的一条必由之路。

1、基础底板钢筋施工技术

基础底板钢筋施工难点主要体现在钢筋绑扎，钢筋的交点较多，钢筋排布密集，

22@150双排双向布置，局部有加密。钢筋的排距不好控制，要防止钢筋

进行下滑。钢筋的保护层不好控制，因为本身钢筋的直径较大数量较多，自重较大容易出现保护层被压坏。钢筋的排数和根数较多，先对钢筋绑扎顺序进行统筹的安排。钢筋分布密集钢筋直径较大，绑扎工程量较大。

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图4 基础钢筋绑扎

1.1、基础底板钢筋网片有效高度的控制

基础底板厚度有1m、 1.2m和2.6m两种，底板的厚度较大，钢筋网片的有效截面的控制是基础施工的重点，截面的控制选用“工”型的马镫筋进行控制，“工”型的马镫筋的高度＝板厚－2倍保护层－2倍钢筋的直径。“工”型的马镫筋全部采用钢筋下料后的废料，这样充分利用钢筋废料。

1.2、框架柱的插筋

框架柱的插筋均是HRB400直径25或28的钢筋，下部有15d的90度的弯钩，在横梁和纵梁绑扎完毕后进行插筋的施工，在基础地梁的上部采用3道定位箍筋来控制插筋的位置，防止插筋出现钢筋位移。在混凝土浇筑的时候设有专门的看筋人员负责看筋，避免出现钢筋位移。

图5 框架柱插筋

（六）综合效益分析

1、经济效益评估

由于HRB400级钢筋是在HRB335级钢筋基础上添加一定数量的钒、铌合金元素其成本相应增加，但由于在建筑结构中，根据相关资料显示和上述分析可知，在同样技术条件下，使用HRB400级钢筋替代HRB335级钢筋，其抗拉、抗压强度设计值从300Mpa提高至360Mpa，可节约10％～15％的钢材，节约5％～8％以上的费用；代替HPB235级钢筋可节省42％的钢材，节约资金在20％左右。从工

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程整体来看，即提高了钢筋混凝土结构的综合性能，又减少了钢材用量，降低了工程总成本。由于用量减少，钢筋的运输、加工、人工等费用也都相应减少，经测算每10m3钢筋混凝土结构工程钢筋费用可节省170-250元。

2、社会效益评估

HRB400级热轧钢筋强度高、韧性好、易焊接、性能稳定，可以提高混凝土结构的抗震性能，增加建筑物安全度。对高层建筑和有抗震要求的工程作用尤其显著。同等技术条件下，HRB400比HRB335钢筋用量少，配筋密度小，有益于混凝土浇筑，施工方便。还可减少施工中的运输量、场地占用量以及施工工作量，节省了物质资源的消耗，为创建节约型社会作出了贡献。 （七）实施效果

综上所述HRB400级钢筋与其他类型钢筋相比具有独特的优势，作为建设部推广的一项新技术，为保证本工程高质量、高效率和低成本建成创造了条件。目前，我国发达地区对HRB400级钢筋应用已经相当成熟，也为社会创造了极其可观的效益。相应的技术规范、产品标准也已经配套；HRB400级钢筋质量技术性能优越；规范品种齐全且价格适中，不仅可作为结构主导钢筋，而且也有利于建筑业新技术的推广应用，有利于全面促进建筑业科技水平的发展，很有大力推广应用的必要。

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