规程编制组在总结近10年来国内丰富工程应用经验基础上, 进行了大量的材性和构件试验。同时, 编制组部分成员专门对欧洲、东南亚及我国台湾地区的焊接网行业进行了多次技术考察, 吸取一些先进经验。《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ114—2014 (以下简称规格) ^[1]共有6章15节125条, 5个附录。本次修订的主要技术内容是:增加了CRB600H钢筋、500MPa级热轧钢筋及细晶粒热轧带肋钢筋焊接网;修改了CRB550钢筋焊接网的强度设计值;CPB550钢筋焊接网仅作为构造钢筋使用;修改了焊接网板类受弯构件在正常使用极限状态设计的有关规定;调整了板类受弯构件最小配筋率及焊接网的锚固长度;取消了板的满铺面网搭接位置的限制规定;明确界定了冷轧、热轧钢筋焊接网在剪力墙中的适用部位;补充了焊接网在路桥、水工、铁路等方面的构造规定;对施工、验收及附录等做了相应的修改补充。现将规程修订中的一些主要问题并结合规程实施2年多反馈信息, 分五部分作一简介。

扩大了规程的覆盖面, 原规程除房屋建筑及部分路桥规定外, 其他方面规定较少。本次修订主要是增加了焊接网在普通混凝土和连续配筋混凝土路面、桥隧、水工结构以及铁路无砟轨道等方面的应用, 使规程基本满足国内钢筋焊接网混凝土结构工程的需要。目前实际情况, 除上述主要适用范围外, 焊接网还在煤矿巷道、地铁工程、管桩、地下管网隧洞、预制构件、码头堆场及粮仓等也得到部分应用, 规程也为这些工程应用提供参考。

除原规程的3个牌号 (CRB550, HRB400, CPB550) 外, 增加了3种热轧带肋钢筋 (HRB500, HRBF400, HRBF500) 和高延性冷轧带肋钢筋 (CRB600H) 。

当前, 国内焊接网仍以冷轧带肋钢筋为主, 根本原因是20多年工程实践表明, 这种钢筋非常适合焊接网的生产, 材料供应方便、技术成熟, 是焊接网的主导钢种。

热轧钢筋焊接网 (HRB400) 在房屋建筑 (包括超高层楼面) 、桥面、隧洞路面等已应用多年, 新增加500MPa级热轧钢筋, 进一步扩大应用范围, 提高焊接网竞争力。

高延性冷轧带肋钢筋 (CRB600H) 更确切地说这是一种改善了伸长率的冷轧带肋钢筋, 正如其产品标准及本规程第2.1.4条的英文名称所示。而作为钢筋延性的2个重要指标强屈比和最大力总伸长率 (A_gt) 仍未达到高延性指标, 且这种钢筋盘卷调直后又变成为无明显屈服台阶的硬钢, 其应力-应变曲线与冷轧带肋钢筋相同, 拉断处颈缩不明显或无颈缩, 断口呈山峰状破坏形态, 不可当作高延性抗震钢筋使用。通过在线回火处理, 多消耗一部分能量, 使钢筋的伸长性能有较大改善。CRB600H目前以焊接网形式在房屋建筑中应用很少, 但为焊接网增加一个新钢种, 在推广应用中逐渐积累工程经验。

冷拔光面钢筋 (CPB550) 焊接网由于黏结锚固性能差不作为受力主筋, 仅作为构造钢筋使用。

本次修订, 焊接网钢筋强度标准值改由钢筋屈服强度确定, 对于无明显屈服点的冷加工钢筋, 屈服强度标准值相当于钢筋标准中的R_P0.2;对于有明显屈服点的热轧钢筋, 屈服强度标准值相当于钢筋标准中的R_{e L}。冷轧钢筋强度标准值除以材料分项系数1.25并适当取整后得CRB550和CRB600H的强度设计值, 分别为400MPa和415MPa (见表1) 。

表1指出, 国外冷轧钢筋的材料分项系数为1.15~1.20, 强度设计值一般不低于415MPa, 本规程材料分项系数取1.25是偏于安全的。修订后冷轧钢筋强度设计值较原规程提高10%以上。主要依据是优质高线盘条可大量供应以及冷轧工艺和检测手段的提高。热轧钢筋的强度取值与混凝土结构设计规范^[2]相同。焊接网钢筋的强度标准值及设计值如表2所示。

根据对CRB550, HRB400及CRB600H钢筋焊接网疲劳试验结果^[3,4], 结合国外大量的疲劳试验结果及有关标准规定^[5,6], 给出了这3种焊接网配筋板类受弯构件, 当需作疲劳性能验算、钢筋达200万次循环时, 钢筋的疲劳应力幅限值可取100MPa。根据这3种焊接网疲劳S-N曲线分析结果, 给出N>2×10⁶循环次数对应的疲劳应力幅, 作为公路、铁路疲劳设计的参考。

这是国外焊接网的主要品种, 已应用40多年, 现仍在大量应用, 也是国内20多年焊接网的主导钢种。由于盘条取材、加工方便、钢筋的轧制与焊接工艺可连续进行并可轧成0.5mm进级直径、优化焊接网配筋;三面横肋外形圆度好、横筋落料流畅、焊接质量好、速度快;网片弹性非常好, 浇筑混凝土时网片不易踏弯、保护层均匀;性价比高、经济性较优。延性较热轧钢筋低, 在欧洲规范^[5]中作为普通延性钢筋使用, 国内20多年工程实践表明, 这种焊接网满足设计安全要求。

唐山和汶川地震, 不少砖混结构房屋由于未考虑抗震构造或抗震构造措施不足, 产生墙倒屋塌, 从而引起预应力空心板断裂的严重震害。国内工程界对此十分关注, 个别同志对冷加工钢筋持否定态度。但是, 就在这次汶川地震的高烈度区, 由于事先考虑了抗震构造措施的一批预应力空心板砖混教学楼震害明显减轻, 墙未倒、屋未塌、板未断, 详见参考文献[7]。事实证明, 冷轧带肋钢筋焊成网片用于现浇混凝土板类构件, 在地震中的表现与预应力空心板构件有很大的不同。以抗震构造措施不足的预应力空心板砖混房屋的震害情况, 来推演冷加工钢筋焊接网不可用的观点, 是无事实根据的。现以中国台湾为例, 冷轧带肋钢筋焊接网在中国台湾应用非常普遍, 在房屋、路桥、水工、港口、箱涵、高铁、隧洞、挡土墙等得到大量应用, 在各种装配式混凝土预制构件中也得到应用。特别在房屋建筑中应用最为成功。1999年9月21日中国台湾集集发生7.3级强烈地震, 震中烈度达11度。震后, 对4 300多栋钢筋混凝土房屋调查结果, 几乎无一栋由于采用焊接网楼板而造成房屋破坏的主因。相反, 由于焊接网工业化生产、质量控制良好, 震后, 中国台湾首批重建的50所学校, 全部采用冷轧带肋钢筋焊接网。地震前, 中国台湾采用的三面肋冷轧带肋钢筋指标为:直径4~13mm, 屈服强度490MPa、抗拉强度540MPa、伸长率 (δ₅) 8% (此值还低于大陆指标) 。“9.21”后, 台湾地区冷轧钢筋焊接网产量反而呈逐年上升趋势, 如1998年 (6.9万t) 、1999年 (7.5万t) 、2000年 (8.2万t) 及2007年 (12.4万t) 。“9.21”大地震对台湾各种钢筋混凝土结构构件是个全面的、严格的检验。中国台湾工程技术界对冷轧钢筋焊接网充分认可、无异议。

这是真正的高延性钢筋焊接网, 特别是HRB400焊接网已在房屋建筑、桥面、隧洞路面、预制构件、高铁等应用多年。小直径钢筋供应方便, 热轧焊接网的比重会逐步增加, 抗震性能良好。热轧焊接网的焊接速度相对偏低, 二面横肋对调直、焊接有些影响。

钢筋性能如前所述, 仍属冷加工钢筋, 低温回火后延伸性能有较大改善, 为冷加工钢筋焊接网拓宽了一个新品种。目前, 以焊接网形式在房屋及其他工程中应用较少, 其二面肋外形仍是焊接网生产中需改进的因素, 宜逐步积累生产及应用经验。

光面钢筋由于黏结锚固性能较差, 这次修订仅作为构造钢筋使用。我国焊接网发展初期, 部分桥面及楼面曾采用此种焊接网。目前, 在一些构造用的细直径焊接网工程中还有采用。国外少量国家, 在部分高层、超高层建筑 (包括位于高烈度区) 的柱、梁、墙中, 冷拔光面钢筋以焊接格网形式作为箍筋使用, 施工相当方便, 省材、经济性好。

焊接网配筋的混凝土结构设计的基本规定、承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验算、结构构件抗震设计和耐久性设计等, 除应符合本规程的规定外, 尚应符合混凝土结构设计规范及其他相关标准的有关规定。焊接网配筋的混凝土受弯构件试验表明, 构件的正截面应变规律基本符合平截面假定, 压区混凝土及拉区钢筋的应力-应变规律与普通钢筋混凝土构件的受力特征相同。

根据国内外对2跨连续板、梁的试验结果及欧洲标准规定^[5], 对于普通延性等级的冷加工钢筋焊接网混凝土连续板的内力计算可考虑有限的线弹性内力重分布, 其支座弯矩调幅不应大于按弹性体系计算值的15%, 对热轧带肋钢筋焊接网板其值应≤20%。

对于路面、桥面、水工结构、铁路桥面及无砟轨道等工程, 除应符合本规程的规定外, 尚应符合有关标准的规定。

正常使用极限状态下, 变形和裂缝宽度的验算, 可按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响。板类受弯构件最大裂缝宽度计算公式仍采用原规程公式。虽然钢筋强度设计值提高了, 当采用荷载准永久组合、一类环境条件下仍满足设计要求。当受力钢筋直径为10mm和12mm、混凝土强度等级为C20且保护层厚度为20mm时, 得到不同牌号钢筋焊接网板类构件在不同配筋率下计算的最大裂缝宽度, 如表3所示。

根据表3计算结果, 规程第4.3.2条给出的可不做最大裂缝宽度验算的条件是偏于安全的。

板类受弯构件纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%和45f_t/f_y%两者中的较大值, 将构造配筋下限值由0.2%下调至0.15%。根据CRB550钢筋焊接网 (f_y=400MPa) 板的计算结果 (见表4) , 除C20, C25混凝土板为下限控制外, 其他为特征值表达式 (45f_t/f_y%) 控制。常用楼板当混凝土强度等级不低于C30时为钢筋特征值控制, 体现了采用高强钢筋的优越性。

CRB550及CRB600H钢筋的锚固拔出试验表明, 此2种钢筋的黏结锚固性能并无明显差异, 可将2种钢筋锚固强度统一考虑。冷轧钢筋直径偏细, 其锚固强度略高于热轧钢筋。根据试验结果, 考虑95%的保证率, 冷轧钢筋设计锚固长度可按下式计算:

式中:取外形系数α=0.12, 其值还是偏于安全的, d为钢筋公称直径。热轧带肋钢筋外形系数取0.14。

在单根冷轧钢筋试验基础上, 又进行了焊有横筋的冷轧钢筋焊接网锚固试验^[8]。焊接横向钢筋后, 锚固承载力明显提高, 锚固长度减少, 其设计锚固长度可由无焊接横筋的冷轧钢筋设计锚固长度乘以系数0.7得到:

规程 (表5.1.3) 给出的冷轧或热轧的带肋钢筋焊接网 (无横筋或有横筋) 纵向受拉钢筋的锚固长度l_a, 即分别按式 (1) 或式 (2) 计算并适当取整后的结果。

当锚固长度内有横向钢筋时, 锚固长度内的横向钢筋不应少于1根, 为充分发挥横筋的抗锚固作用, 此横向钢筋至计算截面的距离应≥50mm (见图1) 。在任何情况下, 带肋钢筋焊接网纵向受拉钢筋的锚固长度应≥200mm。

搭接长度取值原则与2003版规定基本相同。带肋钢筋焊接网在受拉方向的搭接, 当采用叠搭法或扣搭法时, 2张焊接网的搭接长度不应小于有横筋时的锚固长度l_a的1.3倍, 且应≥200mm (见图2) , 在搭接区内每张焊接网的横向钢筋不得少于1根。为使2根横向钢筋之间的混凝土能形成一个压杆的传力模型, 2张焊接网最外1根横向钢筋之间必须有一个最小距离, 根据国外的研究结果及有关规定, 其距离应≥50mm, 借以提高搭接效果。

当采用平搭法时, 2张焊接网的搭接长度不应小于锚固区内无横筋时锚固长度l_a的1.3倍, 且不应小于300mm, 同时搭接区内一张网片必须焊有横向钢筋。焊接网的搭接接头宜设置在结构受力较小处。

作为构造钢筋用的冷拔光面钢筋焊接网, 其锚固长度和搭接长度分别给出一个固定值, 不按混凝土强度等级分档。

新版规程对板布网的最大改动是取消了满铺面网搭接位置的限制, 可在任意位置搭接, 旨在促使焊接网逐步走向标准化, 简化现场施工, 这是吸取了欧洲焊接网搭接铺放的工程经验。但在布网设计时, 仍希望布网设计人员采取一些措施, 如在适当位置布设一张不同长度的网片等方法, 使搭接接头不在受力较大处。对现浇双向板的底网和满铺面网可采用单向焊接网的布网方法, 这种布网方式国内早已应用多年, 这次明确提出以单向焊接网的概念进行布网设计。现浇双向板底网短跨方向的受力钢筋不宜在跨中搭接。

为更好地解决焊接网在墙体中的应用, 规程编制组多年来对CRB550, HRB400及CRB600H钢筋焊接网剪力墙进行了多次试验研究^[9,10]。结果表明, 当合理设置边缘构件且边缘构件的纵筋采用热轧带肋钢筋、轴压比不超过混凝土结构设计规范规定的限值, 冷轧钢筋焊接网作为墙面的分布筋, 其变形性能满足抗震要求。自上版 (2003年) 规程实施以来, 国内应用冷轧带肋钢筋焊接网作墙面分布筋又有一些新进展。京津冀地区 (8度0.20 g及7度0.15 g) 有10多幢10~21层房屋的剪力墙分布筋采用此种钢筋焊接网, 一般从底部加强区以上开始用。另有约20栋5~9层剪力墙结构房屋从±0.000 (或从3层开始) 到顶层采用。珠江三角洲地区 (多为7度0.10g) 约50栋11~46层剪力墙结构房屋采用CRB550钢筋焊接网作墙面分布筋, 大部分从±0.000到屋面全部采用。

此次修订, 编制组又对CRB600H钢筋焊接网剪力墙进行了低周反复荷载试验。结果表明, 在14个试件中, 除了3个一字形截面试件延性较低外, 其余试件的位移延性系数均超过3.0, 极限位移角均大于1/100, 与普通剪力墙性能没有明显差别。各试件最大裂缝宽度达到0.2mm和0.3mm时, 试件达到的位移角均值分别为1/250, 1/150。所有试件均以混凝土破坏导致试件失效, 钢筋没有发生断裂。根据试验结果及国内工程应用经验, 规程规定, 热轧带肋钢筋焊接网可用作钢筋混凝土房屋中抗震等级为一、二、三、四级墙体的分布钢筋。CRB550, CRB600H焊接网不应用于抗震等级为一级的结构中, 可用于抗震等级为二、三、四级的剪力墙底部加强区以上的墙体分布钢筋。墙体中水平和竖向分布钢筋的配筋率、钢筋直径和间距等, 规程已做相应规定。对于高度小于24m且剪压比很小的四级抗震等级剪力墙, 竖向分布筋的最小配筋率可按0.15%采用。

参照国外技术标准及国内水泥混凝土路面的使用经验, 明确规定有重载车辆通行的普通水泥混凝土板中, 均应配置带肋钢筋焊接网。目的是有利于分布行车荷载, 预防和减少路面开裂, 并可将混凝土面板长度由无配筋时4~6m延长到8~10m, 从而改善路面平整度和行车舒适度, 并减少路面的病害。

根据面板厚度不同, 规定了焊接网的设置高度:当混凝土面板厚度大于150mm时, 焊接网应设置在面板顶面下1/3厚度处;当混凝土面板厚150mm时, 宜设在板中位置。

普通混凝土面板厚度大于240mm时, 板长应为10m、钢筋直径应为8mm;当面板厚度不大于240mm时, 板长应为8m、钢筋直径应为6mm。规程附录C给出了普通水泥混凝土路面钢筋焊接网常用规格表。

这是国外高速公路、大交通量公路和城市道路通常采用的水泥混凝土路面结构。路面横向不设缝, 因此行车舒适性好, 路面整体性好, 不易产生素混凝土路面的早期病害、使用寿命长, 从长期综合考虑这种路面经济性较好, 应是今后我国水泥混凝土路面的主要发展方向。

连续配筋混凝土路面最小配筋率 (见表5) , 与国内外规范规定基本相同。隧洞内路面不受日照影响, 温缩应力较小, 纵向配筋率较洞外可减少0.1%;复合式路面的下层水泥混凝土铺装层, 由于纵筋承受的荷载应力和温度应力均较小, 因此配筋率隧道外可较一般路段减少0.1%, 隧道内可较一般路段减少0.2%。连续配筋混凝土路面配筋率较高, 为保证纵筋间距在100~150mm合理范围内, 需采用直径14mm或16mm的热轧带肋钢筋焊接网, 横向钢筋间距不宜大于500mm, 在路面交叉、弯道等易产生纵向开裂部位, 横筋间距可减至250mm。钢筋焊接网应采用平搭法搭接、人工绑扎时搭接长度应≥20d且应≥200mm;单面焊接时搭接长度宜≥10d (d为钢筋直径) 。山西省近年在配筋混凝土路面中, 搭接长度按20d施工, 未发现质量问题。由于焊接网的生产特点, 一张网片所有纵向钢筋均为同一长度, 因此接头在同一断面完成。很难满足规范^[11]所规定的各焊接端连线与纵向钢筋的夹角应小于60°的要求。山西省2009年在54km夏汾高速公路水泥混凝土路面改建工程中, 应用2 200t焊接网片, 纵向钢筋搭接段均为同一断面的齐头布置, 通过几年的实践, 大交通量运行, 并未发现接头处路面出问题, 同样, 2011年在平榆、太古高速公路连续配筋水泥混凝土路面中, 也部分采用了同一断面搭接, 未发现有问题。

我国桥面铺装采用焊接网, 自20世纪90年代中从珠江三角洲及长江中下游开始, 初期为冷拔光面钢筋焊接网, 后逐渐改为冷轧带肋钢筋焊接网, 直至目前仍是我国焊接网在工程上应用的主要方面。桥面铺装层中焊接网应设置在水泥混凝土铺装层中部, 布满全桥面, 焊接网搭接长度不应小于200mm。附录C中给出了桥面带肋钢筋焊接网常用规格表。钢筋直径范围6~10mm, 网孔尺寸控制在100mm×100mm~150mm×150mm, 依荷载等级及铺装层类型而定。在规程说明中推荐了4种型号的桥面用标准钢筋焊接网, 供参考。

隧道衬砌配筋采用焊接网, 国外已有较长历史, 国内少量的隧道内衬中已采用。当用焊接网时, 可根据围岩类别按现行行业标准《公路隧道设计规范》JTG D70确定焊接网规格。锚喷支护焊接网的钢筋间距宜为150~300mm, 直径宜为5~10mm。

由于水工结构物的使用条件与房屋建筑有较大区别, 当焊接网用于混凝土输水渠道、水池、泄洪隧道、船坞等构筑物时, 钢筋保护层的构造要求应符合现行行业标准《水工混凝土结构设计规范》DL/T 5057和SL191的有关规定。

钢筋焊接网锚固长度取值, 主要依据水工混凝土结构设计规范规定并结合房屋建筑焊接网的使用经验与试验研究结果而确定的 (见表6) 。包括2种冷加工钢筋焊接网, 热轧带肋钢筋以400MPa级为主。

在任何情况下, 锚固长度范围内无焊接横筋时锚固长度应≥250mm, 锚固长度范围内有焊接横筋时, 锚固长度应≥200mm。水工结构中焊接网的搭接长度与建筑工程规定基本相同, 即在锚固长度的基础上乘以1.3倍的增大系数。根据国内部分工程实践, 为便于焊接网厂生产及施工安装, 提供些焊接网在输水工程的构造及网片安装顺序图, 供使用单位参考。

钢筋焊接网约在2006年开始用在高速铁路中。截至2014年底我国高铁运营里程达1.6万km, 居世界首位。焊接网主要用于预制箱梁顶部的铺装层或直接作为箱梁顶部防裂网与箱梁整体浇筑以及在轨道底座和自密实混凝土层中, 共采用CRB550钢筋焊接网约60万t。焊接网机生产的网片宽度可以满足轨道底座宽度要求, 底座横向钢筋不应设置搭接接头。纵向钢筋搭接宜采用平搭法, 考虑列车动载作用影响, 面网与底网的搭接接头宜错开。轨道底座上下两层焊接网之间应采用架力筋固定, 板四周用U形筋将上下两层焊接网现场连接。个别线路中, 曾采用工厂预制钢筋笼, 运至现场作为轨道底座配筋, 提高现场安装效率。

在高铁和快铁的双块式轨枕中, 使用CRB550焊接钢筋桁架大约在60万t以上。焊接钢筋桁架的技术要求在规程附录中已有规定。

明确规定, 钢筋焊接网必须在工厂内用专门的焊接网设备, 采用计算机自动控制、全部焊点均用电阻点焊生产的钢筋网片, 禁止采用手工生产的焊接网片。当钢筋牌号和规格在布网设计中发生变化时, 为保证原设计意图不发生偏差, 钢筋变更应经设计单位确认。焊接网的施工、验收, 除应符合本规程外, 尚应符合建设部门及其他相关行业标准规定。

2张焊接网搭接时, 应绑扎固定, 绑扎点的间距不应超过600mm。当双向板的底网和面网采用单向焊接网的布网方式时, 2层网间每2m²不宜少于1个绑扎点。对两端需插入梁内锚固的焊接网, 当钢筋直径较细时, 可利用网片的弯曲性能, 先后将两端插入梁内锚固;当钢筋直径较粗、网片不能弯曲时, 可将网片的一端少焊1~2根横向钢筋, 插入后可采用绑扎方法补足所减少的横向钢筋。

根据水泥混凝土浇筑工艺, 配筋水泥混凝土路面中, 焊接网的设置可采用两种方法: (1) 当路面混凝土分层浇筑时, 焊接网可直接在已振捣、粗平后的下层2/3路面混凝土拼接, 平搭法搭接长度应为200mm, 并应采用人工绑扎固定; (2) 路面混凝土一次浇筑时, 需先在下承基层上设置焊接网支架或安装直径10~12mm锚固架立筋并锚固牢靠, 焊接网应与锚固架立钢筋顶部焊接定位。

焊接网质检是保证工程质量最重要一环, 除积极提倡加强厂内自检外, 对现场检验提出明确要求:加强现场管理, 网片质量偏差是质量控制关键, 宜按实际质量交货。当厂家信誉度较高、焊接网质量却有保证, 并征得用户同意后, 也可按理论质量交货。实际质量与理论质量的允许偏差为±4%, 较上版规定适当偏严。网片在铺放中搭接长度总会产生一定偏差, 对结构安全和工程经济性有直接影响。本版对板布网的最大改动是取消面网搭接位置的限制, 由于对搭接位置的放松, 因此对搭接长度偏差提稍高要求, 即搭接长度不允许出现负偏差, 不应小于本规程第5章规定的数值。国内工程的调查表明, 搭接长度一定的负偏差, 在铺网过程中时有发生。对墙和板的抽查数量是参照施工规范^[12]的规定。

1) 规程是保证结构物耐久性与长期安全使用的最低要求, 不是唯一要求, 更不是最高要求。按规程设计、施工及验收是保证工程质量的关键。绝不可在执行中进行某些“挖潜”以降低成本;相反, 在某些特殊 (如受力复杂) 情况下, 设计上还宜采取加强措施。

2) 根据国内外几十年使用经验 (包括地震区或非地震区) 表明, 按本规程规定采用的钢筋焊接网混凝土结构, 性能可靠、安全适用。特别是采用冷加工钢筋焊接网作为板类构件的配筋, 施工方便、具有较优经济性。

3) 由钢厂生产, 相当欧洲标准B500B性能指标的热轧四面肋钢筋, 作为钢筋深加工及焊接网的母材, 很有发展前景。

4) 在劳动力成本逐渐上升和焊接网成本在整个工程造价中所占比重逐渐下降的情况下, 在工程中尽量采用钢筋焊接网技术符合建筑业发展方向。