本文是中建五局华东公司设计创新工作室积极思考低成本运营之对策，针对钢筋优化计划推出的材料篇，探讨如何在工程中合理应用高强钢筋，减少土建造价。
高强钢筋在工程中的应用
DESIGN
HRB500钢筋俗称四级钢，其强度是三级钢的1.25倍，我国在开发HRB500级钢筋方面正步入发展阶段。作为一种新型材料，四级钢与三级钢相比存在哪些优、劣势？创新工作室通过多方面的对比，尝试对这一问题提出自己的见解。
三、四级钢筋应用现状
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1. 国家规范
由《混凝土结构设计规范》从GB 50010-2002版到现行GB 50010-2010（2015年更新版）的更新过程来看，规范已明确将三级钢（HRB400）作为主力钢筋，提倡应用四级钢（HRB500）。
2. 各地政策
从国家和行业政策导向判断，逐步限制、禁止使用低强度建筑材料，推广应用高强度建筑材料将是大势。例如：《江苏省绿色建筑设计标准》要求钢筋混凝土结构构件受力钢筋使用不低于400Mpa级的高强钢筋用量不低于受力钢筋总量的85%，其中500Mpa级以上高强钢筋用量不低于受力钢筋总量的25%。
3. 国内HRB500钢筋生产现状
根据中钢协对部分重点钢厂钢筋产量统计，2014-2015年，高强钢筋的产量占比（占螺纹钢总量）基本在55%左右。随着2016年高强钢筋普及政策的推出，2017年开始，高强钢筋占比有所提升，目前基本达到72%左右水平。而从HRB500系列产品来看，2014年至今，其在高强钢筋中的产量占比由9%上升至10-11%，生产比例上虽略有上升，但从增速来看较为缓慢，2016年甚至出现了负增长。
我国部分重点钢厂高强钢筋及HRB500钢筋产量占比情况
HRB500E是HRB500系列中主要用在梁柱中的钢筋，目前国内大部分全流程钢厂均具备生产HRB500E的能力，但因区域需求的局限性，区域的产量较为不平衡。其中中南、西南等地因地域问题，对HRB500E产品用量较大。因此，目前中南地区的钢厂兼具区域、需求、钢厂等多重优势，产量占比最高，约占63%，华东地区钢厂多、资源辐射范围广，占比次之，约23%；西南钢厂虽少，但有庞大的需求优势，因此产量占比可达10%，而华北、东北、西北等地资源辐射区域对于HRB500E产品需求量较少，故产量偏低，三个区域总和仅能达到5%。
HRB500E钢筋区域产量占比
宏观对比分析
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1. 材料性能对比
由上表可知：抗拉强度提高：(435-360)/360=21%，抗压强度提高：(410-360)/360=14%；受剪、受扭、受冲切箍筋的抗拉强度设计值无提高，但体积配箍率计算时可提高。
2. 高强钢筋价格对比
注：价格数据来自网络，仅供参考。
由上表可知：对比强度和价格的涨幅后，HTRB600的经济性更显著。
精细化对比分析
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1. 各项指标对比
2. 外观差异
三级钢（HRB400）
四级钢（HRB500）
由上图可知：三、四级钢均为带肋钢筋，仅靠钢筋上面标识的“3”、“4”字样来区分，所以对于混用三、四级钢的项目，一定要加强现场管理。
模拟地下室工程对比测算
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我们模拟设计了一个典型的单建地下室工程，并对其作材料和造价的对比测算（不考虑地下室底板和基础）。该地下室柱网为8.1米*5.4米，共6*6跨，总面积约1575平米，层高3.7米，顶板覆土1.5米，大板结构（只设主梁，不设次梁），顶板厚250毫米，柱截面为500毫米*500毫米，梁截面根据实际配筋率调整。地下室结构均采用C35标号混凝土，梁、柱箍筋均为三级钢，梁、板、柱的主筋分别用HRB400、HRB500和HTRB600进行设计，对这三种设计方案分别测算其混凝土、钢筋用量和整体造价。
模拟地下室工程平面图
具体对比分析见下表：
注：梁、板配筋按裂缝宽度0.3mm控制。
结论与建议
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1. 结论
综合各项分析后，我们认为四级钢在以下情况使用会有比较好的降本效果：
（1）高烈度区（8度及以上）；
（2）烈度不高，但抗震等级高（乙类建筑，超限结构）；
（3）荷载大、跨度大（地下室、仓储、大商业）；
（4）在框架结构上的经济性优于剪力墙结构。
2. 建议
对于想采用四级钢替换三级钢的项目，我们有如下建议：
（1）梁、柱箍筋由于采用四级钢后抗剪强度不再提高，因此不建议替换；
（2）三、四级钢筋混用的项目一定要做好现场钢筋管理工作；
（3）为了降低施工过程中出现误用的概率，可以考虑统一按照直径来设定采购情况，即一般大于等于直径16的钢筋全部使用四级钢，小于直径16的全部使用三级钢。
参考文件：
［1］《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）.
［2］朱炳寅.《建筑结构设计问答及分析》.
［3］李国胜.《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》.