“双碳”战略倡导绿色、环保、低碳的生活方式。加快降低碳排放步伐,有利于引导绿色技术创新,提高产业和经济的全球竞争力。中国持续推进产业结构和能源结构调整,大力发展可再生能源,努力兼顾经济发展和绿色转型同步进行。中国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,双碳,即碳达峰与碳中和的简称。2020年全国建筑全过程能耗总量为22.7亿tce(吨标准煤当量),占全国能源消费总量比重为45.5%。其中:-
建材生产阶段能耗11.1亿tce,占全国能源消费总量的比重为22.3%;
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建筑施工阶段能耗0.9 亿tce,占全国能源消费总量的比重为1.9%;
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建筑运行阶段能耗10.6 亿tce,占全国能源消费总量的比重为21.3%。
2020年全国建筑全过程碳排放总量为50.8亿tCO2 ,占全国碳排放的比重为50.9%。其中:-
建材生产阶段碳排放28.2亿tCO2,占全国碳排放总量的比重为28.2%;
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建筑施工阶段碳排放1.0 亿tCO2,占全国碳排放总量的比重为1.0%;
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建筑运行阶段碳排放21.6 亿tCO2,占全国碳排放总量的比重为21.7%。
建筑全过程能耗及碳排放占全国总量比重大,建材生产阶段占比也较大,从建材种类来看,钢材和水泥的生产碳排放占建筑业建材生产碳排放的95%以上,是最主要的影响因素。钢筋是工程建设中最主要的建筑材料之一,随着经济持续高速增长,工程建设规模的不断扩大,钢筋消耗量大量增加。工程建设中降低钢筋用量,提高工程质量,减少能源资源消耗对实现建筑业碳排放控制,具有重大的战略意义,因此高强钢筋的推广应用无疑将推进能源、资源的节约与合理利用。一、什么是高强钢筋
高强钢筋是指抗拉屈服强度达到400MPa及以上的螺纹钢筋,具有强度高、综合性能优的特点。高强钢筋作为节材节能环保产品,在建筑工程中大力推广应用,是加快转变经济发展方式的有效途径,是建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措,对推动钢铁工业和建筑业结构调整、转型升级具有重大意义。HRB500较HRB400按设计强度理论节材率,承载力提高20.8%,HRB500较HRB400综合单价略高,但考虑承载力大幅提升,有一定经济性优势。CRB600H较HRB400按设计强度理论节材率,承载力提高19.4%,CRB600H价格与HRB400相当,而承载力却大幅提升,既能节省钢材,又能降低造价,是小直径规格HRB400钢筋的理想补充产品。-
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《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 GB/T 1499.2-2018
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《CRB600H高延性高强钢筋应用技术规程》CECS 458:2016
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《高延性冷轧带肋钢筋》YB/T 4260-2011
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《CRB600H高强钢筋应用技术规程》DB13(J)/T207—2016
二、高强钢筋设计原则
2.1、锚固长度
由于不同钢筋抗拉强度设计值不同,故受拉锚固长度有差异,以C30混凝土为例。随着钢筋强度等级的提高,钢筋受拉锚固长度逐步增加,锚固长度增加的比例与强度增加比例相同。2.2、裂缝宽度
裂缝计算宽度与钢筋的配筋率及弹性模量有关,使用高强钢筋时,由于强度增加,配筋率一般可减小,HRB400、HRB500的弹性模量为2.00×105N/mm2,CRB600H的弹性模量为1.90×105N/mm2,因此,使用高强钢筋时,应注意裂缝计算宽度与普通钢筋的差异。2.3、最小配筋率
对于板类受弯构件,采用高强钢筋时,最小配筋率可以采用0.15和45ft/fy中的较大值。以C30为例:对于板类受弯构件,采用HRB500、CRB600H,最小配筋率可比HRB400理论减少约17.2%、16.3%。三、高强钢筋应用案例
3.1、HRB500案例
1)车库顶板(无梁楼盖)比选:采用HRB500钢筋,比HRB400每平米节省5.94公斤钢筋,材料节省约13.7%;成本节省约10%;3.2、CRB600H案例
1)高层楼板,以G04为例;每平米优化0.85kg,材料节省约10.9%;2)车库楼板,2#车库地下二层顶板(无人防,大小柱网,主梁+大板),每平米钢筋减少2.89kg,材料节省约18.8%,3.3、应用案例汇总
高强钢筋已在多个项目取得应用落地,并取得一定经济效果:四、总结
4.1、高强钢筋选用原则
1)采用高强钢筋进行正式设计前,应进行方案比选测算;2)精细化设计;高强钢筋优化成果有限,粗犷的设计可能导致成果大打折扣;3)与成本条线确认综合单价,落实好起订量及供货周期,控制采购风险;4)与工程条线落实好钢筋连接工艺和验收标准,充分考虑现场管理问题;4.2、建议应用范围
1)HRB500:大柱网与大跨度框架梁柱,配筋较大的板;通常可减少钢筋用量约10%~18%;2)CRB600H:板类构件,通常可减少钢筋用量约10%~14%;4.3、其他注意事项
1)不同时间段、不同地区、付款条件差异等多方面因素,都可能导致高强钢筋价格有较大波动;按已有项目统计,通常高强钢筋比HRB400综合单价高4%~7%;2)各地地方规定、习惯做法有区别,比如温度钢筋要求、地下构件裂缝要求等,可能导致比选结果差异较大;3)项目定位不同、或者另有特殊情况,比如限定最小配筋率,应综合考虑。文中能耗及碳排放数据来源:中国建筑节能协会,2022中国建筑与碳排放研究报告,如有侵权,请联系删除。秦刚,世茂集团华北地区公司结构负责人。高级工程师,一级注册结构工程师。
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