祝贺中国工程建设协会标准《CRB600H 高延性 高强钢筋应用技术规程》CECS 458:2016 发布实施
一. 前言一. 前言
2016 年12 月16 日,中国工程建设标准化协会以第267 号文的方式发布了标准《CRB600H高延性高强钢筋应用技术规程》CECS 458:2016 的批准公告,要求该标准自2017 年4 月1 日起施行。该标准的编制与获批是砌体结构委员会2016 年所取得的重大科技成果之一,从编制背景文献提供的研编报告及所进行的系统试验研究看出了编制专家所付出的辛苦,从标准条文及条文说明更看出该部标准的创新性、安全性、适用性。标准马上就要实施了,在此我们向编制组表示热烈祝贺,并希望在新的一年围绕“创新、协调、开放、绿色、共享”的五大发展理念,继续努力、不忘初心,为CRB600H 高延性高强钢筋的标准宣贯及推广应用,为新材装配式建筑提供性价比高的配套材料而共同努力。
二. 任务来源
CRB600H 高延性高强钢筋是国内近年来研制开发的新型带肋钢筋,直径为5~12mm,其生产工艺特点是对热轧低碳盘条钢筋进行冷轧后增加回火热处理过程,使钢筋有屈服台阶,强度和伸长率指标均有显著提高。在生产过程中不需要添加钒、鈦等合金元素,可节省宝贵的合金资源,总耗能低于普通低合金热轧钢筋,在工程中推广应用符合国家的节能环保政策。
CRB600H 高延性高强钢筋明显优于普通冷轧带肋钢筋,与普通冷轧带肋钢筋有质的区别,其外形与细直径热轧带肋钢筋相似,可加工性能良好,极限强度标准值为600MPa,屈服强度标准值ƒyk =540MPa,断后伸长率δ≥14%,大力下总伸长率(均匀伸长率)δgt ≥5%,总伸长率指标达到了RRB400 钢筋的延性指标要求,可用于考虑塑性内力重分布的结构。这种钢筋是将普通Q235 热轧钢筋通过缩颈、轧肋、中频在线回火热处理的再加工工艺而制成的,已全然不是传统冷轧带肋钢筋仅仅缩颈、轧肋的生产方式,从而解决了传统冷轧带肋钢筋延性差、易生锈的弊病。CRB600H 高延性高强钢筋直径不大于12mm(5 mm 、6 mm 、8 mm 、10 mm、12 mm),应用于混凝土板、墙、pc 构件、配筋砌体等构(配)件有着其他高强钢筋不可比拟的优势,钢筋的强度明显高于目前常用的HRB400 热轧带肋钢筋,而价格却较低,用作混凝土结构构件的受力钢筋和分布钢筋,既可减少钢筋用量,又可降低造价,还能方便施工,社会效益和经济效益均十分显著。
住房和城乡建设部、工业和信息化部专门印发了《关于加快应用高强钢筋的指导意见》(建标【2012】1 号文),并成立了高强钢筋推广应用协调组,加快在建筑业、房地产业推广应用高强钢筋。为此一些国家设计标准进行了必要的修订,但就目前看,标准尚显零散,使用不够方便。针对国家标准编制时间过长,各部标准分头表述的状况,一些省已开始自行编制、发布当地的地方标准,对推广高强钢筋混凝土结构起到了重要作用。
然而因受信息不对称或对钢筋行业新技术缺乏了解的影响,某些新发布的行业有着“预制装配式构件宜采用热轧带肋”的条文,这种将经特殊在线回火处理,大幅度增加延性的高强钢筋与脆性突出的传统冷轧带肋钢筋混为一谈的条文已经严重影响了高强高延性冷轧带肋钢筋的推广与应用。
为推进绿色建材的科学发展,推广应用我国近年来新近研发出来的CRB600H 高延性高强钢筋,为此组织有关专家,在国家已有的相关标准框架下,充分吸纳近年来高强、高延性钢筋应用的新成果、新经验,编制一部充分反映这种钢筋特色、技术先进、安全可靠、实用适用的中国工程建设协会准。
在经过必要的调查研究、科学试验和工程实践的基础上,由重庆市建筑科学研究院和中国建筑东北设计研究院有限公司向中国工程建设标准化协会提交了制订协会标准《CRB600H 高延性高强钢筋应用技术规程》的申请。经协会批准立项,将《CRB600H 高延性高强钢筋应用技术规程》(以下简称《规程》)标准的制定列入2015 年工程建设协会标准制订计划,并以建标协字[2015]099 号发布,由沈阳建筑大学、中国建筑东北设计研究院有限公司为主编单位,共有以下5 个单位参加编制:
安阳市合力高速冷轧有限公司、沈阳建筑大学、同济大学、郑州大学、中冶建筑研究总院有限公司、贵州开磷建设集团有限公司、青岛理工大学、鞍钢附企一初轧轧钢厂一分厂、河北省邯郸一三高研科技有限公司,由重庆市建筑科学研究院张京街、中国建筑东北设计研究院黄堃顾问总工担任主编。
三. 本规程重点内容确定的依据
(一)关于本规程规定CRB600H 高延性高强钢筋用于需作疲劳性能验算的板类构件,钢筋疲劳应力幅限值取值问题
冷轧带肋钢筋的疲劳性能,国外很早就开始进行试验研究。早在1972 年德国钢筋产品标准DIN488(1)中规定,当冷轧带肋钢筋(直条形式)的疲劳次数通过200 万次时,钢筋的疲劳应力幅应不低于230N/mm2。相应的在德国钢筋混凝土结构规范(DIN1045)1972 和1978年版本疲劳应力幅也定为此值。而在2001 年版将此值定为190N/mm2。在2004 年欧洲混凝土结构设计规范中对A 级延性的冷加工钢筋,当钢筋的上限应力不超过300N/mm2,疲劳次数通过200 万次时,钢筋的疲劳应力幅应不低于150N/mm2。
试验结果表明,冷轧带肋钢筋具有较好的抗疲劳性能,当考虑一些可能的不利影响因素后,取95%保证率,满足200 万次疲劳次数的条件下,钢筋的应力幅值仍可达到200N/mm2以上。
根据国外的有关标准规定和大量试验研究结果以及国内的试验结果,冷轧带肋钢筋可用于疲劳荷载,主要限制疲劳应力幅值。为稳妥起见,仅限用于板类构件,疲劳应力比值不小于0.2,钢筋的大应力不超过300N/mm2 的情况下,冷轧带肋钢筋疲劳应力幅值定为150N/mm2 是安全可靠的。
(二)关于本规程规定CRB600H 高延性高强钢筋的普通钢筋混凝土构件中的小配筋率的问题
一般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,对于板类受弯构件(悬臂板除外)的纵向受拉钢筋小配筋率取0. 15%和45ft/fy 两者中的较大值,钢筋的抗拉强度设计值越大,小配筋率百分率越小;当楼板混凝土强度等级为C30 时,采用335MPa 级钢筋的小配筋率为0.215%,采用400Mpa、500MPa 级热轧带肋钢筋和CRB600H 高延性高强钢筋代替335MPa 级钢筋后的小配筋率分别降为0.179%、0.150%和0.150%,按小配筋率计算的板类构件钢筋用量可分别减小16.7%、30.2%和30.2%。因此,在板类构件中采用CRB600H 高延性高强钢筋,无论是按承载力计算配筋还是按小配筋率配筋,均可显著节约钢筋。
(三)关于本规程规定CRB600H 高延性高强钢筋用作钢筋混凝土结构箍筋的问题
抗震设防烈度为8 度及8 度以下的地区,CRB600H 高延性高强钢筋可用作钢筋混凝土结构抗震等级为二、三、四级的框架梁、柱箍筋以及剪力墙边缘构件的箍筋,箍筋构造措施应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 的有关规定。
CRB600H 高延性高强钢筋的均匀伸长率与《混凝土结构设计规范》GB 50010 中的RRB400钢筋(δgt≥5%)相同,用作梁、柱箍筋(包括约束箍筋)可改善混凝土构件的延性,提高塑性变形能力,已在国内较多工程中应用,使用效果和节材效果均较好。设计需要时可采用螺旋箍筋。传统的冷轧带肋钢筋CRB550 在大拉力下的总伸长率δgt≈2%,现行国家行业标准《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》JGJ95 中对CRB600H 和CRB550 钢筋没有区分,统一按总伸长率(均匀伸长率)δgt≥2%进行控制使用。考虑到CRB600H 高延性高强钢筋的实际情况,本规程中将CRB600H 高延性高强钢筋与RRB400 钢筋同等对待,作了适当调整。
(四)关于本规程规定CRB600H 高延性高强钢筋用作钢筋混凝土结构剪力墙的问题
抗震烈度为8度及8度以下的地区,CRB600H 高延性高强钢筋可用作钢筋混凝土结构抗震等级为二级剪力墙的底部加强区以上及三、四级剪力墙的分布钢筋;其构造要求应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 和《建筑抗震设计规范》GB 50011 的有关规定。
《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》JGJ95 将CRB550(δgt ≈2%)和CRB600H(δgt ≥5%)钢筋统一考虑规定冷轧带肋钢筋用于剪力墙底部加强层以上的墙体分布筋,由于CRB600H高延性高强钢筋的均匀伸长率与《混凝土结构设计规范》GB 50010 中的RRB400 钢筋相同,而GB 50010 对RRB400 钢筋用于剪力墙分布筋并无限制,故取消了CRB600H 高延性高强钢筋用于剪力墙分布筋的限制。此外由于CRB600H 高延性高强钢筋的刚度较好,用于剪力墙分布筋时绑扎施工也很方便。
四. 编制工作特点及与国外相关标准水平的对比
(一)提倡学习,将本规范的编写落实在有关现行国家规范、标准的基础上。
编写组共有11 家单位,参编人员基本上都是单位的技术骨干,由于本规范内容包括材料、结构设计、构造、施工和质量验收,涉及内容广泛。参编人员涵盖材料、结构、施工和质量验收各领域的专家学者,具有编写综合型规程的经验。另外,主编单位将国内现行的相关标准、规范收集分发给每位编委,作为编写和讨论的依据。在各组的会议上请协会领导讲解工程类技术规程的编制要求和规定,使本规程在编写过程中逐渐统一了术语和用词用语,尤其是与现行国家规范、规程的协调一致。
(二)坚持理论与实践相结合和实践是检验真理的唯一标准的原则。
我们摈弃简单抄录现行有关标准、规范和规程的编写方式,一开始我们就成立试验小组,对编写过程中发现的疑问通过科学试验、理论计算等综合方法来探求结论。由于该钢筋是安阳市合力高速冷轧有限公司近年来新近研发出来的钢筋,对其抗拉强度、延性及墙体抗震性能进行了专项验证性试验。在编写组内成立试验小组是本规程编制的一个特点。
(三)方便应用
为规范CRB600H 高延性高强钢筋在工业与民用建筑中的应用,做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量,制订本规程。编制组在编制过程中进行了大量系统的调查、试验和研究,针对CRB600H 高延性高强钢筋特点及工程应用现状并结合具体情况,总结了近年CRB600H高延性高强钢筋科技成果与工程应用经验,为CRB600H 高延性高强钢筋的推广应用提供了技术支撑。审查专家认为本规程的编制技术先进、针对性强、适用性强、可操作性强,具有重大创新,达到了国内很高水平。
五.结语
本标准是颁布实施是我国高强钢筋推广应用的一件大事,将会对推广应用这种高强钢筋起着重要作用。规程将抗拉强度由550MPa 提高到600MPa 级,意味着建筑安全系数提高了,还能节约钢材。其次,大力均匀伸长率Agt≥5%,大大提高了钢筋的延伸性、抗震性,有效地防止了钢筋脆断,保证了抗震安全度。其三,将强度设计值从360MPa 提高到430MPa,扩大CRB600H 高延性高强钢筋的应用范围,不仅应用于现浇楼板,并可应用于剪力墙,还可应用于圈梁、构造柱、蒸压加气混凝土受弯构件即砌体配筋。据测算,强度设计值的提高,标志着每使用一吨CRB600H 高延性高强钢筋比400Mpa 钢筋节约钢材130 公斤左右。其四,CRB600H 高延性高强钢筋强度、延性和设计值的提高,标志着应用CRB600H 高延性高强钢筋台阶的提高,有利于促进传统冷轧带肋钢筋的更新换代,有利于高强钢筋的推广应用。
这种钢筋的牌号为CRB600H,与传统冷轧带肋钢筋的牌号相比,后面多了一个字母“H”(代表高延性),这恰恰彰显了这种钢筋的优势。表示高延性字母的“H”表明这种钢筋从根本上改变了传统冷轧带肋钢筋的品质。鉴于该钢筋不论在强度方面还是在延性方面已经优于目前正在应用的HRB400、HRBF400 及RRB400 等高强钢筋(屈服强度标准值为400MPa),已经不是传统冷轧带肋钢筋了的概念了,因此,该钢筋理所当然地应被纳入高强钢筋范畴,成为高强钢筋族的新成员。这种钢筋的细直径为5 mm ~12mm,价格将优于其他小直径高强钢筋,将成为混凝土结构现浇板、墙类构件、配筋砌体及预制构件的理性选择。面对性价比优良的新型高强钢筋,设计、施工及广大开发商应积极采用与推广,尤其应当在装配式建筑中大量应用,在地方的混凝土构件(如叠合板等)标准图集进行钢筋代换,以实现构件的佳性价比。要看到推广此类钢筋不仅仅是相应并落实国家产业政策的具体行动,同时也会尝到花一样的钱,却买到了更高的延性,及更多强度的甜头,对这种于国于己都十分有利的事,何乐不为!