[分享]钢筋看图与构造做法施工常见问题解析

发表于2018-07-23     462人浏览     1人跟帖     总热度:328  

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有业界读者在论坛上发帖说,他注意到施工中有封闭箍筋开口向下的做法,他问做的人有何依据?做的人说不知道,都是看见人家怎么做的就跟着也怎么做。

也有人说箍筋开口应放在构件的受压区,悬挑梁是下部受压,故箍筋开口向下放置。不知道对不对?

首先匡正一下箍筋开口的不正确提法。在各种现浇钢筋混凝土梁类构件中的箍筋,通常分为封闭箍筋和开口箍筋两类,前者为矩形,后者为U形。封闭箍筋又分为焊接连接封闭箍筋和活扣连接封闭箍筋两个亚类。本题所问的,应该是非焊接封闭箍筋的活口,放在什么位置更好的问题。

剪切变形是使杆件横截面间产生相对错动的趋势,受压则是沿杆件轴线的缩短,剪切变形和压缩变形是两个情形,没有必要叠加在一起讨论。

网上盛传封闭箍筋活口朝向的时候,说封闭箍筋的活口一般应设置在受压区。我们指出,这个说法,在客观上是难以实施的。

房屋结构物,在风荷载作用下,或者在地震作用影响下,构部件受到往复振动。

举个例子,某框架柱上午遇到左来风,框架柱就向右弯曲,框架柱的左侧边缘受拉,右侧边缘受压;于是上午请箍筋活口呆在右侧,符合箍筋活口呆在受压区的要求。

还是这根框架柱下午遇到右来风,框架柱只能向左弯曲,框架柱右侧边缘受拉,框架柱左侧边缘受压。于是下午请箍筋活口呆在框架柱的左侧,也符合箍筋活口呆在受压区的要求。

足见封闭箍筋活口呆在受压区的要求,除非让箍筋在构件中具有“见风使舵”的功能,否则就无所遵循。凡是自然人作不到的事情,就不能用于指导工程实践。

咱把这个事再往深里展开来宣传宣传,用生活经验来与读者沟通。读者一般都使用过普通的雨伞。雨天,户外打伞,无风时雨滴向下作用,伞骨的外悬部分,向下弯曲,各伞骨自然上部纤维受拉、下部纤维受压。

一阵大风袭来,将伞反向拉坏,在那被拉的瞬时,各伞骨外悬部分的上部受压、下部受拉。否则,不会发生反方向拉脱的情况。

我阐述这个事件的目的是要读者了解一个现象:附属于竖向构件的悬臂结构根部下方,当竖向构件水平剧烈振动时,会产生很大的瞬时拉力。就跟我经常讲,没有纯粹的轴心受压构件一样,悬臂构件没有绝对的受压区。

当竖向构件产生振动时,我们在附属于竖向构件的悬臂杆的根部下缘纵向钢筋上曾经测到过瞬时“拉应变”。

所以,箍筋就是箍筋,要义是箍住、箍牢、箍均匀。而转圈设置,每个角每4个箍筋设置1个活口,就能使箍筋实现箍住、箍牢、箍均匀的目标。

1970年代中期,笔者有幸接触到《工业与民用建设结构荷载规范》(TJ9-74)组在宝岛海南搜集到的台风灾害机理资料,农家外挑的木结构凉晒台的破坏是:台风从木结构凉晒台下方,将其向上掀翻、拽出。

笔者企盼结构工程师在做设计时,对悬臂或外伸长度较大的梁,梁下部钢筋的数量和锚固构造予以控制。

我们接触到许多设计院做的高层,顶部若干层外伸梁上下配筋设计成一样的,对下筋直锚长度也有相当高的要求,这是非常好的。

据悉,在河北省2002系列省标图集中,钢筋混凝土悬挑梁下部钢筋支座处锚固,就规定8度设防超过2m,9度设防超过1.5m时为长臂梁,下部钢筋不得按照受压钢筋的要求进行锚固,其水平段锚固长度应≥0.4laE,且须向上弯锚15d,冀标的这个要求就很科学。

我们凡事是要用自己的头脑考虑,要经过头脑过滤之后再“现发现卖”。包括对笔者的说法,都要像家庭主妇处置买来的菜那样,去粗取精,去伪存真,如把菜根、烂叶统统放到锅里烩,结果这道菜的质量可想而知是难以下咽的。我们在学习钢筋看图与构造以及下料的过程中,千万不要用某种思维定式贻误自己的技术进步和理论发展。

各类钢筋混凝土结构构造图书手册的编著者大多是我国混凝土结构领域的精英级人士,每本都有闪光点,其中一些经典著作,在五十多年来一直指导着我国结构工程师从事结构设计。咱们在学习G101系列图集的过程,应当广泛汲取其他构造专家和构造著作的精华来武装自我,提升自我,尤其当设计指定的文件范围内,找不到解决问题的构造详图时,也即所谓遇到特殊性问题,具体设计又没作出明示时,就应当积极借鉴这些个构造著作的构造图解,与设计人员一起,积极应对,把问题合理解决。

抗震框架梁柱的纵向钢筋的接头为什么要避开梁端和柱端的箍筋加密区?

夏天的风:因为梁的加密区一般是设置在端头位置,那里剪力比较大,是整根梁的薄弱环节,故不能把接头设置在那里。

宋氏集团-建:首先我感觉你的见解很不错,但是我不太明白的是剪力和钢筋接头有什么关系?

lingmin:闪光对焊的接头试拉出来的结果是断在钢筋原材料上的而不是断在接头,但是焊接接头抗剪力小,你做的是抗拉实验而不是抗剪。

宋氏集团-建:剪力不是让箍筋承受的吗?况且那里支座边上是加密的,接头还要抗剪吗?

夏天的风:你想的太复杂了,建议你去看一下混凝土的书籍,里面有你想要的答案。

zhoujiangding:还有人说:因为梁的加密区受剪力比较大,一般的焊接很难保证质量,所以要避开。

一丁:抗震框架的梁端和柱端的箍筋加密区域,往往是地震时塑性铰可能形成的位置,因此,各国规范为了保证塑性铰的安全,都不提倡梁柱的纵向钢筋在此区域实施连接。

对KL要求在KZ内锚固水平段长度≥0.4laE,有些柱截面不够大,有些KL则以剪力墙为支座,不满足这个要求,该怎么办?

网络媒体广泛流传着“以较小直径替换较大直径钢筋,来减少锚固长度的绝对值,进而达到满足≥0.4laE的锚固要求”的方法,这从纯理论层面上来分析,未尝不可。将这个方法理论联系实践,看看是行还是不行。我们先看下面这张表

 

从上表,我们看到剪力墙厚度为250mm时,取钢筋保护层厚度为15mm,其水平可布筋的理论长度是235mm。如果某框架梁KL原设计配置了6根直径25的三级肋纹钢筋,0.4laE需要380mm,如果按照用小直径的钢筋替代,只能使用直径Φ14,它的0.4laE只要213mm,满足要求,这只是问题的一个方面。

在另外一方面6根25的钢筋截面积=6×490.9=2945.4mm2,而Φ14的单根截面积=153.9mm2,需要2945.4/153.9=19.14根。本来二排钢筋,现在20根钢筋需要布置5排,于是产生钢筋放不下、或钢筋虽然可以放下,但是影响到梁的有效高度,第三排钢筋的断点位置还没有定论,又出来第四排钢筋的断点位置待确定、第五排钢筋的断点位置需要考虑等等一系列无法应对的问题。所以说,用小直径钢筋置换大直径的方法解决不了实际问题。

譬如框架梁KL还是这6根25的钢筋,剪力墙厚度为200,此时可布筋长度为185mm,只能用Φ12的钢筋,其0.4laE为183mm,满足布筋长度要求,但是Φ12钢筋不宜用于框架梁纵向钢筋。

所以我们指出,“以较小直径替换较大直径钢筋”的说法是缺乏工程实践经验的人没有经过必要的计算比较,凭一时“灵感”脱口而出的,不具有实际可操作性。

我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ/T3-2002J186-2002)7.1.7条提出,“应控制剪力墙平面外弯矩。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时”,具体给出了4项减小梁端部弯矩对墙的不利影响的措施。

在《民用建筑工程设计常见问题及图示》05SG109-3(混凝土结构)中,对此进行了细化和图示。

这个问题得在源头上解决,也就是要结构设计人员在出图阶段解决。如果施工图设计文件在绘制和审查二道大环节均未予以解决而就将问题流入到施工实施阶段,那么一开始,我们就要利用设计交底和图纸会审的时机,向结构设计人员问清楚,请设计人员给出切实可行的具体意见。

一线施工与监理人员遇到这个问题,要勤于向设计人员咨询,不要擅自处置。

(04G101-4)(现浇混凝土楼面与屋面板)第4.2.9条.“....角部加强筋将在其分布范围内取代原配置的板支座上部非贯通纵筋,且当其分布范围内配有板上部贯通纵筋时则间空布置。”中的“间空布置”是什么意思?

屋面板角部加强筋Crs究竟在哪些部位需要设置?

这条是用来约定角部加强筋Crs的。原设计一般有两种情形,一种是仅仅在沿支座周边设置上部钢筋,板的中间区域上部没有配置钢筋。另外一种是板的上部配置有双向通常钢筋的情况。本图集在考虑角部加强筋Crs时,这两种情况区别对待,分别考虑。

这里的图是两种角部加强筋Crs布置示意图。

 

对第一种情况,看看原来沿支座周边配置的角部钢筋符合不符合加强筋的要求,符合了,就维持原设计不动;如果原有的角部配筋比拟设置的角部加强筋Crs直径小、间距大、长度短,就要用Crs取代原配置的板支座上部两个方向的非贯通钢筋,用图b替代图a。

 

对第二种情况,见图c,角部加强筋Crs只要在双向贯通钢筋的空档中设置,此时原来双向贯通钢筋照常通过,这就是“间空布置的意思”,如图d。

 

屋面板角部加强筋Crs通常在房屋大阳角设置。房屋大阳角是一个针对房屋变形单元的广义概念,不仅仅只是4个大阳角。如果一幢房屋有变形缝将其分为两个变形单元,那么它的每一个变形单元都至少有4个大阳角,总起来就是8个大角。如果在一个变形单元,平面上前后错开,错开的阳角也要考虑设置加强筋。

在该条的后面,第4.2.10条,图集给出了悬挑阴角附加筋Cis,对这个悬挑阴角一些读者“想象”不出来,在此,我们也一并宣传一下这个悬挑阴角。

如图所示,在房屋本体平面发生前后错动之后,平面就产生了阴阳角。如果在阴角设置了悬挑板,就要按照图集20页之图4.2.10设置斜向附加筋,通常为45°,自板阴角位置向内分布,每根钢筋的长度是递减的。

06G101-6)(独立基础、条形基础、桩基承台)第69页基础连梁与框架柱连接,锚入框架柱的长度有何规定(分端部与中间部位),多跨连梁支座部位没有加密箍筋,是不是这些梁本来就不需要箍筋加密?

对此,有读者在http://www.chinabuilding.com.cn上回应说:06G101-6图集第68页的下图“基础连梁JLL纵筋构造”中清楚地标明:基础连梁的纵筋锚入柱内“≥La”。这个回应是错误的。06G101-6图集第68页的下图“基础连梁JLL纵筋构造”中清楚地标明:基础连梁的纵筋锚入位于柱下面的基础中,长度自其上柱外缘计算“≥La”。

笔者指出,基础连梁是拉接基础的,与柱没有发生直接联系,所以不存在基础连梁的纵向钢筋在柱中锚固多少的问题。

从概念上讲,基础连梁是整个基础系统的一个组成元素,它是支持支承柱子的独立基础、他向条形基础或桩基承台的一种连接构件。因此是柱子锚入基础,而不是作为基础组成部分的连梁之纵向钢筋锚入柱子。《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(06G101-6)(独立基础、条形基础、桩基承台)第68页也清楚地标明:基础连梁的纵筋锚入柱子下方的基础中,长度可取为柱边向内“≥La”,而不是像有些读者理解的:“基础连梁的纵筋锚入柱内≥La。”这样一件事情在早于柱子形成前就已经发生。其次,才有柱纵向钢筋插入基础。也就是讲,基础和基础连梁施工结束时,柱子还仅仅只有插筋,根本没有形成柱子,因此,“基础纵向钢筋锚入柱子”的说法在施工工艺逻辑关系上也是绝对讲不通的。柱以基础为支座,基础连梁是基础系统的组成部分。

如何判别±0.000以下的梁究竟是基础梁还是基础连梁、地下框架梁?

从结构分析角度来说,基础梁是受到地基反力作用的梁。

作用于建筑结构上的荷载和结构物自重,通过柱和墙传递到基础,基础又将其传递到地基土。基础对地基土产生了作用力,同时地基土对基础产生反作用力,这个反作用力,工程界称其为地基反力。凡是受到地基反力作用的梁,我们称其为基础梁。

基础梁受地基反力的作用,在跨中无墙区域,产生向上隆起的变形趋势。与上部结构的腾空梁在受到竖向荷载向下作用后向下弯曲变形恰恰相反,所以在过去没有电脑、没有AutoCAD的年代,习惯上把基础梁视作“倒梁楼盖”体系,就是这么一个原因。

与基础梁相反,不受地基反力作用,或者地基反力仅仅是地下梁及其覆土的自重产生,不是由上部荷载的作用说产生,这样的地下梁,就不是结构分析意义上的“基础梁”,是“基础拉梁”、“基础连梁”,或者是地下框架梁。

顺便提一句,单层工业厂房,杯形基础的杯口上方,紧靠柱放置在杯口上的预制“基础梁”,它是用来托墙的,是将其上墙体的重力荷载传递到杯形基础,这梁本身不受地基反力的作用,不是结构分析意义上的“基础梁”,是上世纪50年代初期,俄语翻译不懂专业而翻错的一个前苏联的专业名词,将错就错,错到现在。

若这梁的上表面与基础(承台)顶面持平或者低于基础(承台)顶面,这梁是JLL,其纵向钢筋必须锚入基础,不是锚入柱子,因为在施工JLL时,KZ还仅仅只有插筋,没有形成柱子,所以不存在锚入柱子的说法。

若某梁的下表面与基础(承台)顶面持平或者高于基础(承台)顶面,这梁是DKL,在《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(06G101-6)(独立基础、条形基础、桩基承台)第38页第2节第5.2.1条中阐述得明白:地下框架梁系指设置在基础顶面以上且低于建筑标高±0.000(室内地面)并以框架柱为支座的梁。其纵向钢筋必须按照上部框架梁的相关要求锚入柱子。因为此种情形,DKL梁与基础顶面存在一个≥0的广义空间,梁必须锚入柱子。

这3页的内容是一、二级抗震等级楼层框架梁KL、三、四级抗震等级楼层框架梁KL和抗震屋面梁WKL的纵向钢筋构造。内容非常丰富,不仅仅是一个注5,整个8条注都很重要,现分别解答如下:

跨度值lni(i=1-n),分别表示由左而右第1到第n跨的净跨度值。当某支座左右两跨的净跨度值之比相差≤20%时,跨度值ln可取左右两净跨的较大值;当某支座左右两跨的净跨度值之比相差>20%时,跨度值ln的取值应由具体设计注明。

像图集31页中的KL3、KL4和KL5的B-C跨,上部钢筋已经不是取多取少的事,而是必须在该跨拉通,不得有任何接头,因为这一跨全长没有力矩零点。

框架有外伸梁的时候,外伸部分可按照图集66页的详图B和详图C进行构造。当为WKL带外伸时,顶层边节点和角节点,应尽量采用图集37页详图A、B、C和55页的形式,也就是柱外侧钢筋的65%锚入梁,而将梁的顶部纵向钢筋中与外伸梁直径相同的那些钢筋外伸出去,作为外伸梁的上部受力钢筋,这样的构造受力比较好,因为跨内与外伸部分连续之后,跨内部分的跨中垂直荷载,理论上可以减少外伸部分自由端的弯曲变形值,这对外伸部分是极大的利好。如果采用66页的A节点,就很难构成连续节点,跨内跨中垂直荷载,能不能够减少外伸部分自由端的弯曲变形值,笔者持不肯定意见。

本页图中的laE、llE按照混凝土强度等级查阅图集34页的表格,计算确定。

图中hc为柱截面沿框架方向的边长,当柱子不是正方形,那么它在两个方向的框架中,hc是不一样的,这是必须注意的。我们把图集11页的19.470-37.470柱平法施工图和31页的15.870-26.670梁平法施工图作为一个典型工程来讨论,31页楼层框架梁KL1(4)的支座hc=650mm,而楼层框架梁KL4(3A)的支座hc=600mm。可见楼层两个方向柱截面边长不同,支座的宽度就不一样。

接下来,我们讨论注5,请看我们在这里给出相应的图解:

 

如果角筋1和角筋2直径不一样,我们只好用具体设计给定通常筋在图示位置两次连接,这个连接因为3根钢筋的直径各部相同,可优先选用绑扎搭结连接,连接的长度是laE。这是图示2个接头的情况,接头长度按照直径较细的倍数来取用。

发达国家的混凝土框架,下部纵向钢筋不在中间支座内连接,而是连续通过,到支座外的构件受力较小部位且避开了箍筋加密区进行连接。注意我国规范借鉴境外规范的经验,对连接范围限定在受力较小部位,且避开梁端的箍筋加密区,如果框架跨度不是太大,梁高又不是太小,抗震等级又不低,这时2倍梁高的加密区外,受力已经不是太小,就要考虑在加密区内实施连接,针对这样的情况,6.5.3条的第6款,给出了解决问题的具体方案,那就是:当接头位置无法避开梁端、柱端箍筋加密区时,宜采用机械连接接头,且钢筋接头面积百分率不应超过50%;具体操作,50%在i跨连接,另外50%在i+1跨连接,这就错开了接头位置,满足了规范规定。

KL下部纵向钢筋,在支座,能通则同;不能在支座连同的钢筋,就按照54、55、56页锚入支座laE,如果中间支座宽度在400mm以内,应优先采用通过的方案

《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》和《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)都要求在纵向钢筋绑扎搭结连接区域对箍筋进行加密,这是为什么?

 

我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的9.4.5规定:“在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋,其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当钢筋受拉时,箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径5倍,且不应大于100mm;当钢筋受压时,箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍,且不应大于200mm。当受压钢筋直径d>25mm时,尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋。”

这是因为钢筋受力以后,在自由端会发生颤动,使得混凝土龟裂局部鼓出,搭接连接钢筋之间还会产生裂缝,为了缓和这颤动的影响,使得混凝土的龟裂和局部鼓出减少到最低限度,规范给出了加密要求。

这与抗震设防的箍筋加密要求是两回事,不管是不是考虑抗震,纵向钢筋搭接绑扎连接区域均需加密,当受压钢筋直径d>25mm时,尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋。


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钢筋看图与构造做法施工常见问题解析

大黄22

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