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钢筋箍筋长度的计算公式

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钢筋箍筋长度的计算公式

    6.1 钢筋的配料

    6.1.1 钢筋制作工艺流程

    钢筋制作工艺流程如下:图纸、设计变更、交底纪要、图集→料表制作→料表审核→样板下料→校样→批量制作(废料集中堆放、短料分类堆放、合理利用短料)→分类堆码→分号调运→安装绑扎→复核→料表调整→制作调整。

    6.1.2 钢筋的配料

    钢筋配料是根据构件配筋图,先绘出各种形状和规格的单根钢筋简图,并加以编号,再计算构件各规格钢筋的直线长度(下料长度)、总根数和钢筋的总质量,然后编制料表,作为备料加工的依据。

    1.钢筋下料长度的计算及规定

    (1)钢筋下料长度和砼保护层厚度

    钢筋下料长度计算是配料计算中的关键,它是指钢筋在直线状态下截断的长度。但由于结构受力的要求,大多数钢筋需在中间弯曲和两端弯成弯钩。钢筋弯曲时,其外壁伸长,内壁缩短,只有中心线长度保持不变。而设计图中注明的钢筋长度是钢筋的外轮廓尺寸(从钢筋外皮到钢筋外皮量得的尺寸且不包括端头弯钩长度,称为外包尺寸),在钢筋验收时,也按外包尺寸验收。如果下料长度按外包尺寸的总和计算,则加工后钢筋尺寸会大于设计要求的外包尺寸,造成材料浪费,或钢筋的保护层厚度不够,甚至大于模板尺寸。

    钢筋的砼保护层厚度是指受力钢筋外皮至构件表面的距离,其作用是保护钢筋在砼结构中不发生锈蚀。如设计无规定时应满足表2.6.1的要求。

    

    表2.6.1 钢筋的砼保护层厚度mm

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    注:①轻骨料砼的钢筋保护层厚度应符合国家现行标准《轻集料砼结构设计规程》的规定。
  ②处于室内正常环境由工厂生产的预制构件,当砼强度等级不低于C20且施工质量有可靠保证时,其保护层厚度可按表中规定减少5mm,但预制构件中的预应力钢筋(包括冷拔低碳钢丝)的保护层厚度不应小于15mm;处于露天或室内高湿度环境的预制构件,当表面另作水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时,保护层厚度可按表中室内正常环境中构件的数值采用。
  ③钢筋砼受弯构件,钢筋端头的保护层厚度一般为10mm,预制肋形板,其主筋的保护层厚度可按梁考虑。
  ④板、墙、壳中分布筋的保护层厚度不应小于10mm,梁柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。

    (2)钢筋弯曲直径

    Ⅰ级钢筋为光圆钢筋,为了增加其与砼锚固的能力,一般在其两端做成180°弯钩。因其韧性较好,圆弧弯曲直径是钢筋直径的2.5倍,平直部分长度不小于钢筋直径的3倍;用于轻骨料砼结构时,其弯曲直径不应小于钢筋直径的3.5倍。Ⅱ、Ⅲ级钢筋因是变形钢筋,其与砼黏结性能较好,一般在两端不设180°弯钩。但由于锚固长度原因钢筋末端有时需做90°或135°弯折,此时Ⅱ级钢筋的弯曲直径不宜小于钢筋直径的4倍;Ⅲ级钢筋不宜小于钢筋直径的5倍;平直部分长度按设计要求确定。弯起钢筋中间部位弯折处的弯曲直径不宜小于钢筋直径的5倍。用Ⅰ级钢筋或冷拔低碳钢丝制作箍筋时,其末端也应做弯钩,其弯曲直径不小于箍筋直径的2.5倍,弯钩的平直部分,一般结构不小于箍筋直径5倍,有抗震要求的结构不应小于箍筋直径的10倍。箍筋弯钩的形式,如设计无要求时,可按图2.6.1(b)、(c)加工,有抗震要求的结构,应按图2.6.1(c)加工。

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    图2.6.1 箍筋示意图

    

    (a)90°/180°弯钩(b)90°/90°弯钩(c)135°/135°弯钩

    (3)量度差值

    钢筋的外包尺寸与钢筋的中心线长度之间的差值,称为量度差值。其大小与钢筋和弯心的直径以及弯曲的角度等因素有关。

    (4)弯起钢筋的斜长

    在钢筋砼梁、板中,因受力需要,经常采用弯起钢筋。其弯起形式有30°、45°、60°等三种,如图2.6.2。

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    图2.6.2 弯起钢筋斜长计算示意图

    

    (a)30°弯起(b)45°弯起(c)60°弯起

    弯起钢筋斜长s计算公式如下:

    s=(H-2b)/sinα           (2.6.1)

    式中H——构件的高度或厚度;

     b——构件的钢筋保护层厚度;

     α——弯起钢筋的弯起角度,分别为30°、45°和60°。

    因此,弯起30°时,s= 2(H-2b);弯起45°时,s=1.414(H-2b);弯起60°时,s= 1.155(H-2b)。

    (5)梁钢筋锚固长度

    梁纵向受力钢筋应伸入支座进行锚固,锚固长度与砼等级、钢筋种类及抗震等级有关。锚固长度在结构施工图、平法图集、结构设计规范中有相关规定。

    (6)梁箍筋加密区的规定

    ①一级抗震等级框架梁、屋面框架梁箍筋加密区为:从支座侧边至2h b(h b为梁截面高度)且≥500mm范围。

    二至四级抗震等级框架梁、屋面框架梁箍筋加密区为:从支座侧边至1.5h b且≥500mm范围。加密区第1个箍筋离支座侧边间距为50mm。

    ②主次梁相交处,应在主梁上附加3个箍筋,间距为8d且≤正常箍筋间距,第1个箍筋离支座侧边间距为50mm。

    ③梁纵筋采用绑扎搭接接长时,搭接长度部分箍筋应加密。

    2.钢筋端头弯钩的增加长度和弯折量度差值的计算

    (1)钢筋端头弯钩增加长度的计算

    Ⅰ级钢筋的端头需做180°弯钩,当用于普通砼时,其弯曲直径D= 2.5d(d为钢筋直径),平直段长度为3d,如图2.6.3。则每个弯钩的增加长度为:

      π(D+ d)/2+ 3d-(D/2+ d)=π(2.5d+ d)/2+ 3d-(2.5/2d+ d)= 6.25d

    当用于轻骨料砼时,则其弯曲直径D= 3.5d,同理,可计算出每个弯钩的增加长度为7.25d。

    (2)钢筋弯折量度差值的计算

    钢筋弯折的角度一般有30°、45°、60°、90°和135°。下面以弯起90°为例,介绍量度差值的计算。当钢筋弯起90°时,弯曲直径D=5d,如图2.6.4所示。其量度差值计算如下:

    外包尺寸2(D/2+ d)= 7d;

    中心线长度π(D+ d)/4= 4.71d;量度差值7d-4.71d= 2.29d。

    实际工作中为了计算方便常取2d。

    同理,当弯起30°时,量度差值为0.306d,取0.3d;弯起45°时,量度差值为0.543d,取0.5d;弯起60°时,量度差值为0.9d,取1d;弯起135°时,量度差值为3d。

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    图2.6.3 钢筋端头弯钩计算简图

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    图2.6.4 钢筋弯折90°的量度差值计算简图

    (3)箍筋端头弯钩增加长度的计算

    箍筋端头弯钩的角度有90°、135°和180°三种。其弯曲直径(D)应大于受力钢筋直径且不小于箍筋直径(d)的2.5倍,平直段长度为箍筋直径的5倍或10倍。因此,每个箍筋弯钩增加长度分别如下。

    弯90°时:π(D+ d)/4-(D/2+ d)+平直段长度。

    弯135°时:3π(D+ d)/8-(D/2+ d)+平直段长度。

    弯180°时:π(D+ d)/2-(D/2+ d)+平直段长度。

    为了简化计算,也可按下式计算箍筋下料长度:

      箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值

    其中的箍筋调整值根据箍筋外包尺寸或内包尺寸按表2.6.2取值。

    

    表2.6.2 箍筋调整值

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    3.钢筋下料长度

    根据钢筋混凝土结构或构件的配筋图,可以把加工成的钢筋形状归纳为直钢筋、弯起钢筋和箍筋三类。其下料长度的计算应考虑锚固长度的规范要求(见平法G101图集)、弯折量度差、弯钩增加长度、砼保护层厚度。

    例2.5.1某框架建筑结构,抗震等级为四级,共有10根框架梁,其配筋如图2.6.5所示,砼等级为C30,钢筋锚固长度L aE为30d。柱截面尺寸为500mm×500mm。试计算该梁钢筋下料长度并编制配料单(参见砼结构平面整体表示方法03G101-1构造详图)。

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    图2.6.5 某框架梁配筋示意图

    解:①梁上部通长钢筋下料长度计算。通长钢筋在边支座处按要求应弯锚,弯段长度为15d,则平直段长度为500-25= 475mm≥0.4L aE,故满足要求。其下料长度为:7 200+ 2×250-2×25+2×15×25-2×2.29×25= 8 286mm。

    ②负弯矩钢筋下料长度计算。负弯矩筋要求锚入支座并伸出L n/3。

    其下料长度为:(7 200-2×250)/3+500-25+ 15×25-2.29×25= 3 026mm。

    ③梁下部钢筋下料长度计算。

    下料长度为:7 200+ 2×250-2×25+2×15×25-2×2.29×25=8 286mm。

    ④抗扭纵向钢筋下料长度计算。

    下料长度为:7 200+ 2×250-2×25+2×15×18-2×2.29×18=8 108mm。

    ⑤附加吊筋下料长度计算。附加吊筋构造见图2.6.6。

    下料长度为:2×20×14+ 250+ 2×50+2×(700-2×25)×1.414-4×0.54×14= 2 668mm。

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    图2.6.6 附加吊筋构造

    ⑥箍筋下料长度计算。

    箍筋外包尺寸为:〔(300-2×25+2×10)+(700-2×25+2×10)〕×2= 1 880mm。

    根据抗震要求,箍筋端头弯钩平直段长度为10d,所以每个箍筋弯钩增加长度为3π(D+ d)/8-(D/2+ d)+10d=11.87d。

    下料长度为:1 880+ 2×11.87×10-3×1.75×10=2 065mm。

    箍筋根数为:(1.5×700-50)×2/100+(7200-2×250-2×1.5×700)/200+ 1= 44个。

    另外,主次梁相交处应在主梁上沿次梁边附加3个箍筋,故总个数为:44+ 2×3=50个。

    配料单编制如表2.6.3所示。

    

    表2.6.3 配料单

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    6.1.3 钢筋的代换

    1.钢筋的代换方法

    在施工中如果遇到钢筋品种或规格与设计要求不符时,征得设计单位同意后,可按下列方法进行代换。

    (1)等强度代换

    构件配筋受强度控制时,按代换前后强度相等的原则进行代换,称等强度代换。代换时应满足下式要求:

      A2 f y2≥A1 f y1             (2.6.2)

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    A1、d1、n1、fy1分别为原设计钢筋的截面面积、直径、根数和设计强度;A2、d2、n2、、fy2分别为拟代换钢筋的截面面积、直径、根数和设计强度。

    (2)等面积代换

    构件按最小配筋率配筋时,按代换前后面积相等的原则进行代换,称等面积代换。代换时应满足下式要求:

      A2≥A1          (2.6.4)

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    2.钢筋代换的技术要求

    ①对某些重要构件,如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦等,不宜用Ⅰ级光面钢筋代换变形钢筋,以免裂缝开展过大。

    ②钢筋代换后,应满足砼结构设计规范所规定的钢筋最小直径、间距、根数、锚固长度等要求。

    ③梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换,以保证正截面与斜截面强度。

    ④偏心受压或偏心受拉构件的钢筋代换时,不取整个截面的配筋量计算,应按受压或受拉钢筋分别代换。

    ⑤当构件受裂缝宽度或挠度控制时,钢筋代换后应进行裂缝宽度或挠度验算。

    ⑥对有抗震要求的框架,不宜用强度等级较高的钢筋代换原设计中的钢筋。当必须代换时,其代换钢筋所得的实际抗拉强度与实际屈服强度的比值不应小于1.25;实际屈服强度与钢筋标准强度的比值,当按1级抗震设计时,不应大于1.25;当按2级抗震设计时,不应大于1.4。

    ⑦预制构件的吊环,必须采用未经冷拉的Ⅰ级热轧钢筋制作,严禁用其他钢筋代换。

    ⑧代换后的钢筋用量,不宜大于原设计用量的5%,不低于2%,同一截面钢筋直径相差不大于5mm,以防构件受力不匀而造成的破坏。

    实训项目:到建筑工程实训基地针对某梁钢筋进行编制配料单实训。

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