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摘要:在施工中钢筋混凝土住宅的梁钢筋占据了较大比重,能够合理配置梁钢筋不但会降低造价,而且对施工的效率也起到重要作用。本文对梁钢筋贯通式与搭接式配置两种配筋方式的用钢量进行了研究,并提出了梁钢筋优化配置的建议。
关键词:钢筋混凝土;梁配筋;
引言
结构方案、结构计算及施工图设计在不同阶段对结构设计的经济性产生了影响。由于一般住宅建筑结构较为规则,结构方案及计算假定对成本的影响较小,而施工图设计方法的优劣对成本指标的控制尤为重要。
结构主体的施工图设计主要为墙柱、梁、板的设计,其中梁配筋设计受人为因素影响最为明显。据研究,梁配筋主要受周期折减、连梁刚度折减、楼板计算假定等计算假定以及梁配筋方法的影响。本文通过对比梁上部钢筋贯通配置与搭接配置两种方法的经济性,提出了具体优化要点和建议。
1.两种配筋方法的构造要求
梁上部钢筋贯通配置将梁支座上部钢筋在跨中贯通配置,简化了施工图设计的同时也便于现场的施工。梁上部钢筋搭接配置用小直径钢筋作为跨中的通长钢筋,是更精细化的施工图设计方法。现有研究普遍认为,当梁跨度较大且支座钢筋较大时,跨中采用小直径钢筋搭接的方式较为经济,但均忽略了搭接区箍筋间距加密对整体用钢量的影响。以下分别给出梁上部钢筋及箍筋的构造要求,作为后文对比分析的配筋参照。
1.1 梁钢筋构造要求
(1)《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)9.2.6 条规定,对架立钢筋,当梁的跨度小于 4m 时,直径不宜小于 8mm;当梁跨度为 4 ~ 6m 时,直径不应小于 10mm;当梁跨的跨度小于 6m 时,直径不宜小于 12mm。
(2)《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)6.3.4 条及《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3—2010)6.3.3 条均规定沿梁全长顶面应至少配置两根纵向配筋,一、二级抗震设计时钢筋直径不应小于 14mm,且分别不应小于梁两端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的 1/4;三、四级抗震设计和非抗震设计时钢筋直径不应小于 12mm。
(3)《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)8.3、8.4 条规定,纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度,应满足下式要求:
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。当搭接率为 50%时,上式的
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取 1.4。建筑结构梁中常用的钢筋强度等级为 HRB400,混凝土强度等级为 C30,根据以上参数确定的不同抗震等级时梁纵筋搭接区的长度分别为:一、二级抗震 41d;三级抗震 37d;四级抗震 36d。
(4)梁中常用的纵向受力钢筋直径为10mm~28mm当梁高h≥300mm,不应小于10mm根数不少于两根,分别布置在截面上、下侧的角部以便与箍筋绑扎形成骨架.梁内受力钢筋的直径宜尽可能相同.当采用两种不同直径的钢筋时,则钢筋直径至少宜相差2mm,以便在施工中能用肉眼识别.
(5)对于单筋截面梁,在梁的受压区还要布置架立筋,架立筋一般为两根,分别放在截面受压区的角部.架立筋的作用主要是固定箍筋并与截面受拉区的受力纵筋组成钢筋骨架.架立筋的直径与梁的跨度l有关.当梁的跨度l<4m时,架立钢筋直径不宜小于8mm;当梁的跨度l=4m~6m时,不宜小于10mm;当梁的跨度l>6m时,不宜小于12mm.如果在截面受压区也配置了受力钢筋则没有必要单独再设置架立筋.当梁的腹板高度hw>450mm时,在梁的两侧面沿高度应设置的纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%,且其间距不宜大于200mm.1.2 梁箍筋构造要求
(6)《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)8.3.1、8.4.6条规定,梁的纵向受力钢筋搭接长度范围内的横向构造钢筋间距应不大于 5d 及 100mm 的较小值。
1.2 梁钢筋绑扎
1、工艺流程:模内绑扎:画主次梁箍筋间距→放主梁次梁箍筋→穿主梁底层纵筋→穿次梁底层纵筋并与箍筋固定→穿主梁上层纵向架立筋→按箍筋间距绑扎→穿次梁上层纵向钢筋→按箍筋间距绑扎模外绑扎(先在梁模板上口绑扎成型后再入模内):画箍筋间距→ 在主次梁模板上口铺横杆数根→穿主梁下层纵筋→穿次梁下层钢筋→穿主梁上层钢筋→按箍筋间距绑扎→穿次梁上层纵筋→按箍筋间距绑扎→抽出横杆落骨架于模板内
2、在梁侧模板上画出箍筋间距,摆放箍筋。
3、先穿主梁的下部纵向受力钢筋及弯起钢筋,将箍筋按已画好的间距逐个分开;穿次梁的下部纵向受力钢筋及弯起钢筋,并套好箍筋;放主次梁的架立筋;隔一定间距将架立筋与箍筋绑扎牢固;调整箍筋间距使间距符合设计要求,绑架立筋,再绑主筋,主次梁同时配合进行。
4、框架梁上部纵向钢筋应贯穿中间节点,梁下部纵向钢筋伸入中间节点锚固长度及伸过中心线的长度要符合设计要求.
5、绑梁上部纵向筋的箍筋,宜用套扣法绑扎.
6、箍筋在叠合处的弯钩,在梁中应交错绑扎,箍筋弯钩为135°,平直部分长度为10d,如做成封闭箍时,单面焊缝长度为5d。
7、梁端第一个箍筋应设置在距离柱节点边缘50㎜处。梁端与柱交接处箍筋应加密,其间距与加密区长度均要符合设计要求。
8、力筋为双排时,可用短钢筋垫在两层钢筋之间,钢筋排距应符合设计要求。
9、梁筋的搭接:梁的受力钢筋直径等于或大于22㎜时,宜采用焊接接头,小于22㎜时,可采用绑扎接头,搭接长度要符合规范的规定。搭接长度末端与钢筋弯折处的距离,不得小于钢筋直径的10倍。接头不宜位于构件最大弯矩处,受拉区域内Ⅰ级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩(Ⅱ级钢筋可不做弯钩),搭接处应在中心和两端扎牢。接头位置应相互错开,当采用绑扎搭接接头时,在规定搭接长度的任一区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积百分率,受拉区小大于50%。
2 两种配筋方法的钢筋用量分析
选取住宅建筑中常用梁截面200mm×500mm(宽度×高度)进行研究,计算其用钢量后可得出以下结论:
(1)支座钢筋直径较小时,纵筋用量采用贯通式配筋较节省;支座钢筋直径较大时,纵筋用量采用搭接式配筋较节省。
(2)跨度较小时,纵筋用量采用贯通式配筋较节省;跨度较大时,纵筋用量采用搭接式配筋较节省。
(3)相同跨度及支座钢筋直径,抗震等级较高(一、二级)时,纵筋用量采用贯通式配筋较节省;抗震等级较低(三、四级)时,纵筋用量采用搭接式配筋较节省。
(4)箍筋用量占总用钢量的比例,随着跨度的增大而增大,箍筋用量约为上部纵筋用量的 30% 以上;由于搭接区箍筋的加密,搭接式较贯通式的箍筋用量增加了 6% ~ 35%。
(5)总体上,贯通式配筋的钢筋总量均小于搭接式。仅在支座上部钢筋较大及抗震等级较低时,采用搭接式配筋才会更节省钢筋。
结束语
综合考虑纵筋及箍筋的影响,可得出以下结论:
(1)对于梁跨度较小、抗震等级较高的建筑结构,宜采用贯通式配置。
(2)对于跨度较大、抗震等级低的地下室及多层建筑结构,宜采用搭接式配置。
参考文献:
[1]贾徐晨.钢筋混凝土住宅梁板配筋优化要点
[2]《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)
Engineering - Structural Engineering;Investigators at Ministry of the Interior Report Findings in Structural Engineering(On Lap Splice Length of Lap-spliced Crossties for Reinforced Concrete Columns Under Cyclic Loading)