前些天接到某项目施工单位的一个电话,对方问“关于电梯机房顶的预埋吊环,设计图纸要求应采用HPB300级的钢筋,可不可以用同等直径的HRB400钢筋替换?”
我给的答复是“不可以”。
为何不可以呢?HRB400级的钢筋比HPB300级的强度更高了,相同直径情况下,吊环的承载力更高了,不是更安全了吗?为何不能用其替换呢?这也是施工方当时在电话中的疑问。
在回答上面的疑问之前,我们先思考一下“在吊环的设计中,需要考虑哪些因素?”
吊环应选用具有足够强度和良好延展性的材料,以承受在各种负载作用下不发生断裂(特别是脆性断裂)。因此,需要考虑“承载能力、延性情况、安装或使用方式、使用环境、经济性等”。
我们先看相关规范对吊环材料的要求:《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第9.7.6条要求“吊环应采用HPB300钢筋或Q235B圆钢...”;《混凝土结构构造手册(第五版)》第十四章第六节“吊环...严禁使用冷加工钢筋...”。
HRB400级、500级的钢筋虽然强度较HPB300级的高,但其含碳量也相对较高(HRB400级钢筋碳含量不大于0.54%,HPB300级碳含量不大于0.25%),含碳量高的延性就低。HRB400钢筋断后伸长率不小于16%(出自GB/T 1499.2-2018),而HPB300钢筋断后伸长率为不小于25%(出自GB/T 1499.1-2018)。后者HPB300钢筋延性明显高于前者。且HRB400钢筋弯折后容易在弯折处出现裂纹。
也许有人扔有疑问“HRB400的延性虽然低一些,但也是有很好的延性的啊,不能制作吊环理由有些牵强啊”。
另一个原因就是钢筋外形上的要求,HPB表示“热轧光圆钢筋(Hot-rolled Plain Bars)”,HRB表示“热轧带肋钢筋(Hot-rolled Ribbed Bars)”。由于吊环在工作(使用)过程中通常要与“钢丝绳”或其他“吊钩”等连接,如果采用HRB等带肋钢筋,可能导致与连接件间出现“顿挫”或“卡住”的问题,存安全隐患。
虽然在《混凝土结构构造手册(第五版)》第十四章第六节有一句“确有工程经验,吊环直径‘d=φ16~φ25’时,可采用HRB400E钢筋制作”。但是此处的“确有工程经验”该如何考证或提供相关材料呢?
吊环作为连接吊装设备和被吊装物体的装置,它的设计直接影响到吊装作业的安全性、可靠性甚至吊装效率。因此,在结构设计中,应对吊环可能会受到的荷载情况要有充分的了解,确保其承载力及连接的可靠性,同时要注意在结构施工图中应表达明确吊环所用的材料、防腐防锈处理要求等,避免施工错误或误解。