卜云飞，吕明明，杨邯超，张毅博，刘 强，杨文强，顾民阳

（中建新疆建工（集团）有限公司西北分公司，西安 710000）

本项目位于西安市高新技术开发区，东临上林苑五路，南临西部大道。总建筑面积为73 695.99 m2。其中综合楼建筑面积为48 085.59 m2，建筑高度86.5 m，地下一层，地上十八层，结构形式为框剪结构，建筑性质为一类高层建筑，耐火等级为一级。

实际施工中运用强度高、性能好的钢筋，不仅可以提高各构件的受力特性，还可以节省钢材，具有非常显著的经济效益以及社会效益。自20世纪80年代以来，国外已开始普及采用400 MPa以上设计强度的高强钢筋；日本和美国是最早开始发展高强钢筋的国家，日本在20世纪90年代开始大力推广设计强度500 MPa的钢筋。美国钢筋混凝土房屋建筑规范ACI318中已将420 MPa和520 MPa级钢筋作为主要受力钢筋[1]。Sumpter[2]通过对比高强钢筋和普通钢筋的混凝土构件，结果表明，高强钢筋能够大大提高抗剪承载能力。而国内对于高强钢筋的研究和应用还不够全面，但正在积极推广和优先使用高强钢筋。郭超等[3]通过不同构件的计算分析，结果表明T63高强钢筋具有较强的适用性和经济性，可以积极应用，不仅有效减少了用钢量，而且降低了结构总造价。胡晓依[4]研究结果表明，高强钢筋采用滚圆滚轧加工工艺，能够有效提升其综合机械性能。赵杰等[5]通过对冷作强化直螺纹套筒力学性能进行实验研究，结果表明，应用冷作强化直螺纹套筒时，在有耐火要求的情况下，需开展套筒入场防火性能检验。孙传智等[6]对630 MPa超高强钢筋进行静力拉伸试验，得到力学参数，通过采用低周疲劳特性评价，得到了630 MPa超高强钢筋疲劳性能参数，建立了预测其疲劳寿命的公式模型，可以较为精确地对其进行疲劳模拟。白力更等[7]研究表明和超强钢筋用作箍筋可以提高构件抗震性能，另外超强钢筋与高强混凝土组合不仅可以有效发挥各自优势，而且可以有效解决高强混凝土的脆性，为减少材料的使用节约资源，提供了有效的途径。杨成学等[8]通过应用超强钢筋混凝土技术，不仅大幅度地减小了钢筋用量，而且降低了成本费用，加快了工期速度。蔡忠奎等[9]通过将超强钢筋与普通钢筋混合配筋建立了混合配筋PSBC纤维模型，使用有限元分析，研究其抗震性能与自复位能力，研究结果表明，在PSBC中混合配筋可有效提升其自复位能力及位移延性。王志超等[10]通过对钢筋套筒开裂原因的分析，结果表明开裂主要原因为钢组织内部存在不均匀的网状体，以及存在有缺陷的魏氏组织。另外含有较多的非金属杂质，也相应地增加了套筒的开裂。

1 高强钢筋以及高强连接套筒应用意义

T63高强钢筋是一种新型的建筑用钢，与普通钢筋相比，具有强度高，抗震性能好，造价成本低，施工方便快捷等优点；不仅是引领钢铁与建筑业转型升级的具有革命性的新材料，而且代表了未来建筑用钢的方向。

（1）经济价值。应用T63热处理带肋高强钢筋替代HRB400钢筋节省钢筋用量达34%，节约材耗，降低成本；明显降低布筋密度，提高钢筋混凝土结合力，大幅度提升混凝土结构的抗震强度与抗核冲击波的能力；钢筋综合成本可节约11%以上，优化企业的创新力与核心竞争力。

（2）社会价值。采用T63高强钢筋会大大减少能源和资源的耗费，同时还减少污染排放，符合国家节能减排的基本政策，推动了低碳经济建设和可持续发展战略的实施，为社会带来巨大效益。

另外我国传统的钢筋连接所采用的焊接技术，受限于工艺、技术及生产环境等因素的干扰[11-12]，难以满足施工环境的需求。因此对套筒接头工艺和性能的研究有一定的必要性，这对提高钢筋连接的技术应用具有重要的意义。现有工艺常出现钢筋端头螺纹精度差及强度低等缺点，这已是高强钢筋机械连接应用技术的重难点之一。因此加强对套筒接头工艺和性能的研究，对施工工艺以及应用安全等具有重要意义。

2 T63高强钢筋及连接套筒优势对比

2.1 钢筋力学性能优势对比

根据《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》要求，试验测试不同钢筋型号的屈服强度、抗拉强度以及伸长率、强屈比、超屈比。结果如图1所示。

图1 不同钢筋性能对比

由图1可知，T63高强钢筋的屈服强度以及抗拉强度均高于其他型号钢筋，T63与HRB500钢筋对比可以看出，在强屈比与超屈比符合规范范围内，T63钢筋抗拉强度高于HRB500钢筋抗拉强度26.8%，屈服强度高于HRB500钢筋26.7%；T63与HRB400钢筋对比可以看出，T63钢筋抗拉强度高于HRB400钢筋抗拉强度28.4%，屈服强度高于HRB400钢筋35.7%；T63与HRB335钢筋对比可以看出，T63钢筋抗拉强度高于HRB335钢筋抗拉强度53.8%，屈服强度高于HRB335钢筋46.4%。

综上所述可以得出，在强屈比与超屈比符合规范范围内，T63超强钢筋各方面性能均优于普通钢筋。鉴于上述T63钢筋良好的力学性能，根据公式fyAs=F可知，要达到相同受力，提高钢筋设计强度将会有效降低用钢量。工程中常用的钢筋（设计强度360 MPa），但如果选用T63高强钢筋（设计强度630 MPa），理论上最大可降低用钢量（1－360/630）×100%=43%。

2.2 连接套筒力学优势对比

单向拉伸试验标准见表1，不同钢筋套筒试验结果如图2所示。

图2 不同钢筋套筒试验结果

表1 单向拉伸试验标准

试验结果表明，对于直径20、22、25 mm的钢筋套筒试件，经过拉伸试验后，其结果均大于标准值，对比相同直径不同材质的套筒实验结果可以看出，T63高强套筒要优于普通套筒，其中直径25 mm的性能相比普通材质提升约28%，直径22 mm的性能相比普通材质提升约27%，直径20 mm的性能相比原材质提升约30%。这为T63高强套筒用于工程中提供了更为安全的保障。

3 经济优势

截至2021年6月份普钢5 186元/t，特钢7 700元/t。由此计算，钢筋单价见表2。本文以综合楼1-18/E-L轴标准层为研究对象，如图3和图4所示。分别采用HRB400和T63高强钢筋作为柱的受力筋配筋，比较两种配筋方式在该类型下的经济指标。

图3 综合楼标准层

图4 广联达模型

表2 钢筋单价

根据建立广联达算量模型得到梁、柱使用T63特钢总重为1 147.34 t，替换为普钢总重1 821.01 t，可以得出，T63超强钢筋在能更好地保证安全性能的前提下，节约材料费用60万余元，考虑工期以及人工费、管理费用合计约70万余元。综上所述，运用T63高强钢筋不仅节约了钢筋重量，节约了工期，而且降低了成本费用，产生的经济效益巨大。

4 社会效益

节能减排已成为我国目前社会发展的重要一环，是可持续发展的基本国策的体现，因此高强钢筋的推广是建筑行业实施可持续发展的一项重要的技术革新。T63热处理带肋高强钢筋，屈服强度标准值为630 MPa（抗拉强度设计值为545 N/mm2），替代HRB400普通钢筋（抗拉强度设计值为360 N/mm2）可节省30%～43.7%的用钢量，极大地提高了高强钢筋应用的性价比。据权威部门统计2017年全国中钢协会会员单位螺纹钢筋总产量达到20 724万t。若以高强钢筋替换HRB400钢筋，按照25%钢筋替换率计算，可替换HRB400钢筋5 180余万t。全年可节省2 220万t以上的用钢量（按节材率30%计算），减少铁矿石消耗3 550万t（按吨钢消耗1.6 t矿石计算），节省标准电煤达1 530万t（按吨钢耗能0.69 t煤计算），减少水消耗8 880万t，减少二氧化碳排放5 330万t（按吨钢排放2.4 t计算），污水排放减少5 500万t，符合国家节能减排基本国策，给国家带来巨大社会效益。大力推广和应用，既能给国家带来巨大的社会效益，同时也能为工程建设带来可观的经济效益。应用T63热处理带肋高强钢筋优势巨大。

5 结束语

通过结合智能钻探装备及煤层气开发产业基地项目特点，对高强钢筋T63以及高强钢筋连接套筒进行优势对比分析，证明了高强钢筋T63在实际应用中有较强的适用性和经济性，不仅降低用钢量，节约工期以及总造价。同时促进了低碳经济建设和可持续发展战略的实施，为社会带来巨大效益，达到令人满意的结果。在满足设计和规范的前提下，主动创新，为建设单位及设计单位提供更为经济合理的方案，不仅达到了降本增效的目的，同时也为社会可持续发展贡献了一份应有的力量。