由尼泊尔地震引发的对高强度钢筋应用的思考

背景:4月25日下午2点11分,尼泊尔中部地区发生8.1级地震,截止日前4月28日统计遇难人数已经达到5057人。被联合国教科文组织列入世界遗产的杜巴广场被夷为平地;9层楼高的名塔达拉哈拉塔(Dharahara)只剩下一处残垣。垮塌的建筑令尼泊尔损失惨重,那么在中国,自汶川地震、雅安地震之后建筑界对高强度钢筋的应用又是如何呢?

尼泊尔脆弱建筑添伤亡

尼泊尔是全球地质活动最频繁的地区之一,震中靠近尼泊尔人口最稠密的首都——加德满都损失尤为惨重,在地震发生后的4小时内,至少发生14次4级以上余震,造成巨大人员伤亡,尽管余震的破坏力远低于先前强震,但由于不少没有完全损毁的房屋结构已遭破坏,这就造成在余震中发生坍塌,酿成二次伤亡。

尼泊尔老建筑是用当地材料造的,一般都是木材和四角加固的石料。这是从前的习惯,博克拉地区的村庄就是使用这种抗震建筑的典型。但最近的新建筑一般都是砖砌或者是用混凝土的房梁和柱子搭架并用砖头填充的网状结构,这种建筑方式在加德满都和博克拉尤其多见。加德满都应该多用土作为建筑材料,因为这里远离震中,有很多高楼。地震波扩散时,离震中越远,高层建筑就越吃力,四层以上的楼房就开始坍塌。

世界建筑专家雷格米博士指责说,“尼泊尔建筑质量差的一个主要原因,是建筑材料质量不达标。”他表示,“尼泊尔建筑所用的材料,从水泥到钢材,都是低质量,连最基本的标准都没达到。尼泊尔绝大多数厂商制造的钢材都是低级、劣质的,这些劣质钢材非常容易生锈。”尼泊尔国家地震科技学会的专家相信:根本无需高烈度的地震,一场小震就可以把尼泊尔很多房子震塌。

如今的尼泊尔马路已成一片废墟,他们还没来得及欣赏的美景,已经被上天收回,还没享受生命的美好,就已远离人世。声声叹息之后,也勾起了笔者回忆中国汶川地震后带来的种种教训。

国内高强度钢筋的应用

2008年“5.12汶川大地震”,2010年“414青海玉树地震”,以及2013年发生的“420雅安地震”,这一桩桩惨痛的伤亡代价,把人们的关注聚焦在房屋的抗震问题上。其中,2012年1月5日住房和城乡建设部、工业和信息化部联合出台了<<关于加快应用高强钢筋的指导意见>>。高强钢筋是指抗拉屈服强度达到400兆帕级及以上的螺纹钢筋。文件具体要求概括为以下几点:

第一,淘汰HRB335级螺纹钢筋。文件明确指出至2013年底,在建筑工程中淘汰335兆帕级螺纹钢筋。

第二,广泛使用400兆帕级钢筋。文件要求至2015年底,高强钢筋的产量占螺纹钢筋总产量的80%,在建筑工程中使用量达到建筑用钢筋总量的65%以上。

第三,积极推广HRB500级螺纹钢筋。在应用400兆帕级螺纹钢筋为主的基础上,对大型高层建筑和大跨度公共建筑,优先采用500兆帕级螺纹钢筋,逐年提高500兆帕级螺纹钢筋的生产和使用比例。HRB500螺纹钢筋在强度、延性、耐高温、低温性能、抗震性能和疲劳性能等方面均比HRB400有很大的提高,主要用于超高层建筑、高层、大跨度桥梁等高标准建筑工程,是国际工程标准积极推荐并已在发达国家广泛使用的产品。据Mysteel调查,400兆帕及以上高强钢筋比例应由40%提高到80%。

而目前HRB500及以上牌号的高强度钢筋在建筑领域的应用却并不广泛,据我网2014年对全国26个省、直辖市,226家钢厂调查发现,目前国内624条建筑钢材产线,涉及建筑钢材产能共4.6亿吨,产量共计3.68亿吨,其中HRB500及以上牌号的高强度钢筋产量占比不足5%,鉴于目前地球已进入震动模式,后期市场对高强度钢筋的需求或将逐步迈入新阶段。

高强度钢筋在节能减排方面的重要性

钢筋是我国钢铁生产与消费量最大的钢材品种,推广使用高强度钢筋具有强度高、综合性能优良等特点,它不仅能提高建筑物质量等级,而且能节约建筑钢材用量。在满足建筑设计强度要求的前提下,将建筑钢筋从HRB335级钢筋升级到HRB400级钢筋,可节省钢材14%左右;再从HRB400级钢筋升级到HRB500级钢筋,还可进一步节省钢材10%左右。使用高强钢筋可以减少构件自重,使结构设计更趋合理,可减少钢筋运输、加工与连接工作量,同时可保证混凝土施工质量,提高安全储备等,对提高建筑物的安全性、耐久性提供了保障。

如今,随着市政工程和高层建筑工程结构对钢筋性能要求的不断提高,超高层、大跨度、大体量、大负荷的建筑对钢筋强度的要求也越来越高。据有关专家测算,建筑工程中应用高强钢筋代替HRB335级钢筋每平方米能减少建筑成本25元~35元,全国每年可减少钢材消耗1000万吨左右,增加钢铁工业经济效益近150亿元,减少铁矿石消耗1600万吨左右,减少能源消耗600万吨标准煤,减少二氧化碳排放2000万吨左右。因而,在满足建筑设计强度要求的前提下,广泛采用高强度钢筋,可有效减少建筑物的钢材消耗量30%,推动钢铁业转型升级,实现节能减排。

综上,垮塌的灾难让人触目惊心,在地震不可避免、地震精准预报尚需时日的今天,提高建筑物的抗震性、做好灾后重建能是一个重要课题。与此同时,我国将迎来高强度抗震钢筋的时代,推广高强度钢筋应用符合科学发展观的要求,对降低建筑成本、节约资源和节能减排等方面具有重大意义。我们有理由相信,通过新规范、新标准的实施,届时,我国高强钢筋一定能为建筑业转升级及发展作贡献。