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高强钢筋的发展趋势
目前，美国等多个主要工业化国家相继研制开发了600MPa级别的高强钢筋。多年来，我国虽然为推广应用高强钢筋，采取了修订规范、开展示范工程等多项措施，但与发达国家相比，我国建筑行业所用钢筋强度普遍低1-2个等级，尤其是对于配置600MPa钢筋混凝土构件相关受力性能等方面的研究在我国尚属空白。但高强高性能钢筋的推广应用是大势所趋，目前已经具备开展高强钢筋全面推广工作的前提条件，经济节约的高强钢筋将支撑我国的未来建筑。
一、我国高强钢筋应用现状
我国高强钢筋应用比例偏小，推广进展缓慢
高强钢筋是指强度级别为400MPa（俗称Ⅲ级钢筋）、500MPa的钢筋（俗称Ⅳ级钢筋）。上世纪末，国外普遍提高了混凝土结构中钢筋的强度等级，以400MPa、500MPa强度级别作为主导受力钢筋，300MPa级作为辅助钢筋，200MPa级钢筋则被淘汰。
国家标准《混凝土结构设计规范》副主编 、中国建筑科学研究院研究员徐有邻介绍，在我国工程建设中应用的钢筋品种主要为HPB235、HRB335、HRB400，强度等级分别为235MPa、335MPa、400MPa，HPB235为热轧光面钢筋，HRB335、HRB400为热轧带肋钢筋。HRB335（俗称Ⅱ级钢筋）是当前国内钢筋应用的最主要品种，HRB400钢筋于1996年开始在建筑工程领域推广，在2011年7月1日新的《混凝土结构设计规范》颁布实施后，房屋建筑工程中将淘汰HPB235钢筋，代之以新的HPB300热轧光面钢筋。据中国钢铁工业协会副秘书长兼首席分析师迟京东介绍，2009年，占钢材总产量1/6左右的钢筋总产量为1.2亿吨，其中400MPa及以上高强钢筋产量所占的比重达到31.8%；2010年钢筋总产量超过了1.41亿吨，其中400MPa及以上高强钢筋产量所占的比重达到40.4%左右。
除广泛应用的HRB（热轧带肋）钢筋外，RRB（余热处理）钢筋、HRBF（控轧细晶粒）钢筋也将得到应用。HRB钢筋采用合金工艺生产，力学性能稳定，加工性能良好，受到普遍欢迎；RRB钢筋采用普碳钢热轧后穿水工艺生产，可减少合金元素的用量，生产成本低，国家规范建议其用作对延性等性能要求不高的构件（如基础及中、小型构件的配筋等），目前实际使用量很少；HRBF钢筋的生产工艺介于HRB钢筋和RRB钢筋之间，但目前对HRBF钢筋的材料、生产工艺改进及工程应用性能的研究还有待深入。
陈国义（住房和城乡建设部标准定额研究所工程标准处处长）、徐有邻在接受记者采访时均表示，目前我国钢筋混凝土结构仍旧以HRB335为主力钢筋，这一现状与我国的国情紧密相关。准确找出制约高强钢筋广泛应用的因素，才能为加快推广步伐提出有针对性的建议。据他们分析，我国高强钢筋的推广工作受到以下因素的制约：
第一，政策和标准尚不配套。现阶段，国家在高强钢筋的生产和应用方面均没有相应的奖惩或优惠政策，生产企业和建筑企业推广应用高强钢筋的主动性不够。对比2002年版、2010年版《混凝土结构设计规范》，在高强钢筋的应用方面，使用了“可、宜、应”等字眼，条文严格程度不断提高，也对应了不同时期的形势、政策要求和技术、经济发展水平。但就标准条文单方面的执行力度而言，因相关条文不是强制性条文，标准实施仍不具有强制性。
第二，应用技术相对滞后。软件、图集的设计辅助措施虽在不断完善，但仍不能完全满足高强钢筋应用的需要。在施工阶段，高强钢筋的加工、连接（包括绑扎、焊接、机械连接）技术还有待进一步研究，由此还会带来对相关钢筋加工机械的更新换代、施工人员的技术培训等问题。
第三，生产与供应尚有缺口。在高强钢筋推广过程中，足量生产和及时供应也是必要条件，否则即使设计方选用了，施工方也将“巧妇难为无米之炊”。在施工准备阶段，施工方在合理的运输半径内无法买到足量高强钢筋的情况时有发生。在本世纪初推广400MPa钢筋时，钢筋供应落实不到位曾是阻碍高强钢筋应用的主要原因，目前400MPa钢筋的生产问题已经解决，但500MPa钢筋推广也会遇到同样的问题 。
第四，经济发展不平衡。目前高强钢筋的价格高于普通钢筋，即使采用高强钢筋会使钢筋总用量减少，但在工程总造价方面优势并不一定明显，特别是对处于推广期的500MPa钢筋。对经济欠发达地区及对工程造价敏感的建设方而言，可能的造价增加会变成一种负担。在缺乏政策或标准强制推行的情况下，经济发达地区的建设方同样缺乏推广的积极性。
第五，其他行业应用习惯带来的影响。铁路、交通、水利、港口、电力等行业也是钢筋应用大户，各行业横向对比，房屋建筑工程在推广应用高强钢筋方面是最积极的，并取得了显著成效。由于《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中列入的受力钢筋只有Q235（HPB235）和HRB335，所以我国铁路桥梁结构中很少采用HRB400钢筋。水利工程由于工地所在地偏远，钢筋采购难度大，且较多应用32mm及以上的大直径钢筋，也很少采用HRB400钢筋。
陈国义进一步分析说，目前，对全国高强钢筋的产能区域分布情况不了解，对钢厂方面要做的技术研发等准备工作需要多长时间也不掌握，这可能影响推广工作总体目标的确定和具体计划的实施。合理的生产与供应布局，这也是推广工作重要的影响因素。
二、我国高强钢筋应用前景分析
1、推动技术进步，经济和社会效益显著
住建部标准定额研究所李大伟在他的《高强钢筋推广应用的政策措施》专题报告中透露，在标准修订上将取消HPB235与HRB335钢筋的标准，改为HRB400、HRB500级钢筋标准，开展HRB600级钢筋的研发，推广应用协调组将提出财政、税收等方面的优惠政策措施，率先进行高强钢筋应用的试点工作，在全国8个省、自治区开展试点，政府投资的建设工程项目以及保障房住宅率先适用高强钢筋，这是利国利民的事业。
徐有邻指出，400MPa、500MPa级高强钢筋普遍应用后，对混凝土结构工程施工将产生积极的影响。比如，可以减少钢筋用量，钢筋工程施工量也会随之减少。同时可以改善混凝土结构中节点、基础等部位钢筋密集分布的现状，有利于混凝土浇筑，并提高施工质量。
根据专家测算，目前，我国建筑行业每年使用1亿多吨钢筋，如果其中有50%采用HRB400、HRB500高强钢筋，则可使建筑工程中钢筋的用量在现有基础上减少5%～8%，每年可节省500万吨～800万吨钢材，并有显著的经济效益。同时，由于钢筋用量减少，可以缓解原材料生产、加工、交通运输、电力供应等行业的压力，同时减少对环境的污染。目前，钢铁行业工业增加值占GDP的3.14%，而能耗占全国总能耗的14.71%，工业废水、工业粉尘和二氧化硫排放量分别占全国工业污染物排放总量的10%、15%和10%，平均生产1吨钢要排放2吨左右的二氧化碳以及大量的二氧化硫、热量、废气、废渣、粉尘、污泥和其它污染物。每节约1吨钢筋，就会少排放很多的有害物质。
2、样板引路，大规模试点工作将展开
徐有邻介绍说，近年来，HRB400钢筋在建筑工程中的推广应用已取得明显成效。目前，全国HRB400钢筋的用量已达到建筑钢筋总用量的1/3左右，在国内如北京、上海、广州等发达地区，应用比例已达50%以上。
住房和城乡建设部一直对高强钢筋的应用十分重视，在钢铁行业推出500MPa级高强钢筋产品后，就要求相关科研单位开展应用研发工作。中国建筑科学研究院结合承担的课题研究等工作，组织国内设计、施工、科研等相关单位，开展了500MPa 级钢筋基本性能与构件力学性能的研究；与相关钢铁企业联合，在部分省市开展500MPa级钢筋工程试应用工作，包括试设计与工程应用，为500MPa级钢筋的工程应用积累经验。
2005年5月，河南省在前期研究的基础上制订了暂行的500MPa级高强钢筋设计规定，正式开始工程试设计。2006年该省使用首钢生产的HRB500钢筋建成了第一栋以500MPa级为主导钢筋的高层结构住宅试点工程—郑州华林都市家园68号楼。之后，山东、辽宁、河北、北京等省市先后制订暂行设计规定，开始工程试点应用。
承钢集团生产的HRB500钢筋已用于京津城际铁路。在河北钢铁集团下属唐钢、承钢等企业的努力下，河北省建设厅在《河北省建筑工程第五批限制使用和淘汰产品目录》中明确提出“限制使用HRB335、HPB235钢筋，优先使用HRB400钢筋，积极推荐使用HRB500钢筋”。河北省科技厅也立项了HRB500钢筋应用研究课题。河北省这一由钢厂主导的推广应用模式，为其他地区提供了借鉴。
北京市建筑设计研究院副总工程师束伟农是目前国内500MPa级钢筋应用最典型的工程—昆明新机场工程设计方的负责人。他介绍说，昆明新机场航站楼建筑占地15.91万平方米，总建筑面积54.83万平方米，是国内最大的单体航站楼，规模庞大，结构复杂，形式新颖，施工难度大。工程的框架梁、部分楼板使用了昆明钢铁集团生产的500MPa级钢筋，总用量达几万吨。在设计之初的2008年，在工程中大规模应用500MPa级钢筋还没有规范可以遵循。由于可供借鉴的经验不多，北京市建筑设计研究院与昆明理工大学的科研人员一起进行实验，对锚固长度、抗拉强度、屈服强度、焊接长度等数值进行测算，这些最终成为云南省建设厅下发相关文件的依据。
束伟农说，选用500MPa级钢筋，主要考虑到昆明钢铁集团的生产优势和地域优势，运输等成本增加不多，性价比较好。另外，在贯彻落实国家节能减排和可持续发展政策的同时，减少钢筋用量和现场施工量，同时可以提高施工质量。随着昆明新机场工程的完工，以上节能目标基本实现，500MPa级钢筋的应用取得了较好的经济和社会效益。
据了解，继工业和信息化部、住房和城乡建设部联合成立高强钢筋推广应用协调组后，近期又将有新举措。本刊记者获悉，两部委近期将发布一个指导意见，并在全国选择部分省份开展推广应用示范工作。
三、对加快高强钢筋应用的建议
1、多部门联动，严格执行相关标准规范
确定推广目标，适时修订标准
陈国义建议，尽快进行调研，建立协同推进机制，在制订阶段计划的基础上，促使高强钢筋在工程建设中的应用比例逐年提高。
第一，充分发挥高强钢筋推广应用协调组的作用。日前，住房和城乡建设部、工业和信息化部高强钢筋推广应用协调组成立，这表明部际协同推进的工作机制已经建立。协调组将研究制定相关政策，组织开展高强钢筋生产与应用重点课题的研究，加强政府、协会、企业等部门和单位的协调配合、技术交流和信息沟通，并确保总体推进工作的顺利开展。
第二，尽快开展广泛深入的调研。开展对全国高强钢筋生产企业的调研，摸清高强钢筋全国产能、产量分布情况，确定生产线技术改造时间表，及时完善产品系列，为整体推进目标的确定和具体计划的落实打下基础。
第三，加强标准宣传并加快软件的更新培训。进一步加强相关标准的宣传和贯彻工作，尤其要提高宣传的广泛性，使全国各地区的工程技术人员都能准确理解和正确执行标准。软件的更新升级应加快，随后的培训更要及时跟进。
第四，加快相关工程技术研究和配套标准的修订。争取相关部门支持，协同研究突破高强度钢筋施工技术瓶颈，根据总体推进计划的要求，确定相关标准和配套施工技术规程修订计划，加快完善推进工作所需的标准体系。
第五，科学确定总体目标和阶段计划。高强钢筋在建筑上的应用量是有一定限度的。按照以往的统计数据和目前规范，混凝土结构中高强钢筋的用量占建筑钢筋总用量最高比例约为66%~70%，若再考虑高强钢筋在砖混结构、混合结构中的用量，理论上高强钢筋在建筑上的用量可占建筑钢筋总用量的80%。因推广工作的前期基础工作量较大，前难后易，逐年比例可能呈上升状，若确立年度目标，宜考虑这一因素。
第六，根据技术的发展和国家产业政策的要求，适时将相关标准条文修订为强制性条文。随着相关机制的建立，技术与产品的研发逐步完善，相关标准条文宜改为强制性条文。
2、依靠技术进步，生产质优价廉的产品
迟京东认为，首先，钢铁企业要想方设法降低成本，为建筑行业提供质优价廉的全系列产品，让下游用户乐于使用高强钢筋。高强钢筋售价高，必然增加生产成本，成本差如何消化？虽然使用400MPa、500MPa高强钢筋相对于335MPa钢筋来说可以节约资金，但在某些领域这种优势并不明显。如果高强钢筋价格能够降下来，使用高强钢筋既可以节约用量，成本又差不多，用户自然会选用的。
其次，要加强钢铁企业与建筑企业、建筑科研院所之间的沟通，建立跨行业战略合作联盟。钢铁生产企业的科技研发人员要深入到建筑企业，到施工工地搜集各类型钢筋在使用过程中遇到的问题，比如穿水冷却钢筋和超细晶粒钢筋在使用、加工过程中某些性能会发生变化，掌握了第一手资料，真正了解用户的需求，才能有针对性地改进钢筋生产工艺，并调整成分设计，从而生产出用户满意的产品。我们尤其鼓励钢铁企业与建筑企业合作，根据不同区域、不同工程的需要，建立各具特色的钢材加工配送合作联盟。要通过推行钢筋加工商品化和商品砼的使用，改变我国钢筋加工地点分散、效率低、成本高的面貌，实现专业化、规模化加工配送，提高钢筋加工成品质量，为先进施工技术在工程中的应用提供保障，从而提高工程质量，降低工程成本，节省资源、保护环境。国内已有部分钢铁企业、建筑企业合作成立了建筑钢材加工中心，发挥了很好的作用。日前，由宝钢集团牵头发起的装配式民用钢结构建筑产业技术创新战略联盟正式成立。同济大学、中冶集团等23家著名院校和企业将联合起来，共同推进钢结构在民用建筑领域的应用。这些模式值得学习借鉴。
再次，要利用我国的资源优势，加大钢筋生产技术的创新力度，开发具有自主知识产权的产品。目前，高强钢筋的生产技术主要还是靠微合金化，这就需要在生产过程中添加锰、铌、钒等合金元素，而锰矿、铌铁等原料对外依赖程度较高，成本自然很高。钒、钛、稀土等元素所起的作用一样，且是我国的优势资源，所以要进一步加强含钒、含钛、含稀土等类型高强钢筋的研发工作。现在，承钢、唐钢和首钢集团等企业正在研发全新的高强钢筋生产工艺技术，更加成熟的产品问世后，将促进高强钢筋的应用工作迈上新的台阶。
3、加强应用技术研究，提高施工管理水平
中国建筑科学研究院知名专家徐有邻指出，高强高性能钢筋的推广应用是大势所趋，是我国混凝土结构的发展方向。随着400MPa、500MPa 级钢筋的广泛应用，335MPa级钢筋将淡出人们的视野，被逐步淘汰。
他认为，并不是建筑工程中的所有钢筋都适用高强钢筋，大部分受力小的构件的箍筋采用300MPa级钢筋即可，500MPa级钢筋适用于高层建筑等大承载力的柱和一部分梁的配筋，大量的构造配筋没必要采用高强钢筋。他建议：
第一，冶金系统应尽快对《钢筋混凝土用钢》等相关标准进行修订，取消HRB335钢筋（可由新品种HRB300热轧带肋钢筋代替）。随后，建筑行业将对相关规范进行修订，从而推动高强钢筋推广工作深入开展。
第二，利用混凝土结构类规范下一轮修订（或局部修订）的契机，对新品种400MPa钢筋，尤其是500MPa钢筋在混凝土结构中的应用关键技术进行系统研究，为相关标准规范的修订提供技术基础，使修订后的标准规范为大范围应用HRB400钢筋提供充足的技术依据，同时也为推广应用HRBF400、HRB500、HRBF500钢筋服务。
第三，加强建材市场监管，督促施工企业提高项目管理水平。HPB235、HPB300两种光圆钢筋的外观完全相同；不同强度级别的带肋钢筋外观完全相同，仅每1m在钢筋基圆上轧有品种标志，钢筋截断后很难区分。目前规范列入的热轧高强钢筋分为普通热轧钢筋（HRB）和细晶粒钢筋（HRBF）两种，加上余热处理钢筋（RRB）共有3个带肋钢筋品种，不同品种钢筋在焊接性能上差别较大，工程实践中也存在同强度钢筋较难区分的问题，需要在钢筋进场时加强检验，并提出可靠的技术区分手段。
4、发挥政府主导作用，加大培训力度
“当初从Ⅱ级钢筋的使用转换到Ⅲ级钢筋的时候就经历了一个过程，现在加大Ⅳ级钢筋的推广力度，设计人员需要有适应的时间，同样需要一个过程。” 北京市建筑设计研究院副总工程师束伟农说。
他建议在政府主导的前提下，各部门积极配合，逐步试点，然后在全国推开。
束伟农指出，一般来说，大型钢铁生产企业更愿意生产附加值高的板材等产品，这也无可厚非。但是钢铁企业更应该重视多品种高强度钢筋的配套生产，尽量为建设行业提供所需要的各种规格的高强钢筋。这是高强钢筋广泛应用的前提，有了全规格的建筑材料，设计人员才能有选用的余地。要避免当时在推广HRB400钢筋的初期由于市场无法采购齐全而又改回HRB335钢筋重新进行设计的被动局面。
同时，推广高强钢筋工作深入开展，还需要各级政府发挥主导作用。尤其是在推广初期，各地需要制订并发布相关指导意见和高强钢筋在建筑工程应用中的技术措施等文件，以方便设计和施工人员参照执行。作为昆明新机场工程设计方的负责人，他坦言，在昆明新机场工程使用并推广500MPa钢筋的工作就得到了云南省政府和建设厅的大力支持。云南省建设厅下发了《在建筑工程中推广应用HRB500热轧带肋钢筋的指导意见》，制订了《HRB500热轧带肋钢筋建筑工程应用技术措施》（简称《技术措施》），明确设计单位要严格按照《技术措施》提出的设计参数、适用规范与规程、混凝土适用条件、计算分析依据、钢筋的锚固要求、钢筋的连接和应用范围进行建筑设计。云南省政府下发的这些文件为高强钢筋在昆明新机场的大面积应用铺平了道路。
另外，要及时对相关软件进行更新并对相关人员进行培训。设计人员并不是不愿意使用高强钢筋，一旦软件更新了，适应一段时间也就习惯了。对于中西部等经济欠发达地区的广大设计人员，可以进行集中培训。对500MPa级钢筋在工程应用中的加工与连接，国内已有成熟技术与设备，已具备推广应用的条件。但同时需要相关部门做好技术培训与技术服务工作。
5、施工企业应转变观念，加快技术创新步伐
徐有邻指出，高强钢筋的应用可以促进混凝土结构工程施工的技术进步和管理水平的提高。500MPa级钢筋设计强度较335MPa、400MPa级钢筋有所增大，在加工、锚固、连接等方面均提出了较高的技术要求。
对于小直径盘圆钢筋调直、钢筋切断、钢筋弯折等钢筋加工技术，现有设备难以满足全规格的500MPa级钢筋加工需求，需扩充能力或进行更换；钢筋设计强度的提高将增加钢筋的锚固长度，并会造成构件截面加大等直接结果，研发新型锚固系统、改善钢筋锚固性能是解决这一问题的较好方法；500MPa钢筋应用后，钢筋机械连接和焊接连接均需对连接方式、套筒接头及焊接材料重新进行工艺设计和试验。
同时，高强钢筋的推广也对施工企业的管理水平提出了更高的要求，需要企业管理人员做好心理和技术两方面的准备，并对相关人员进行培训。目前，相关单位已在钢筋加工设备、钢筋锚固板专用锚固技术、细晶粒钢筋及高强钢筋焊接技术、高强钢筋机械连接技术、不同品种钢筋区分技术等方面取得了阶段性成果，部分成果已被用于工程实践或被列入相关标准规范。施工企业应对骨干力量进行培训，使技术人员和一线操作人员尽快掌握先进的高强钢筋应用技术。
在政府的大力倡导下，在各部门积极配合和推动下，我们有理由相信，高强钢筋将由推广阶段过渡到开花结果阶段，不久，我国将难觅HRB335钢筋的身影，正式进入高强钢筋时代。
四、国外高强钢筋的应用实例及规范
目前国外非预应力钢筋多以400MPa、500MPa级为主，高强钢筋使用较为普遍，其用量一般为70%～80%，其中以400MPa左右钢筋的应用为主，其主要原因是这些国家的国土面积比较小且位于非地震区。
俄罗斯、美国、日本等国家在规范中均保留了300MPa级钢筋，如俄罗斯规范СП 52-101-2003、美国规范ACI 318-08、日本规范（日本建筑学会1999年版）等，主要是考虑到各地区发展不平衡和抗震设计的特殊要求。欧洲规范EN1992钢筋强度规定为300 MPa～600MPa。俄罗斯、日本、美国、新西兰规范中规定的最高钢筋强度分别达到600MPa、490MPa、550MPa、500MPa，采用高强钢筋的规定十分明确。

姓名：荣传贵
单位：盐城市建业工程咨询有限公司