力學(xué)角度剖析平原理

1、力學(xué)角度剖析平原理作者:日期:卜董設(shè)計(jì)-會(huì)施工-精預(yù)算-專題篇（力學(xué)角度剖析平法原理）1 .梁的上下部鋼筋搭接位置原理首先我們來(lái)看一下梁最基本的一種破壞時(shí)的情形。一根梁，兩端都有支座（等于在柱子上），我們?cè)谥虚g施加壓力，想想會(huì)出現(xiàn)什 么情況呢？如果你知道答案是梁最終會(huì)斷裂，那么，想想裂縫最先出現(xiàn)在什么地方呢？很明顯，梁的下部會(huì)最先出現(xiàn)裂縫。力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，下部鋼筋會(huì)斷，上部鋼筋會(huì)在中部被擠壓成“燈籠”。請(qǐng)看下面的力學(xué)示意圖梁跨中受力是上壓下拉搭接處的受力為擠壓力則是安 全受力，示意圖可以看出跨中 上部、支座下部為擠壓力擠壓力下部縱筋在支座三分之一處搭接可以想象，假如梁的下部鋼筋在跨中處搭接，結(jié)果

2、會(huì)是怎么樣？結(jié)果一定是在跨 中搭接，受到梁內(nèi)部最大的拉力，of course 容易斷裂了！可以引出平法中那些經(jīng)驗(yàn)做法：梁上部要有支座負(fù)筋，并且通常伸入支座 三分之一跨長(zhǎng) 梁的上部鋼筋要在跨中搭接；下部鋼筋要在支座兩邊三分之一跨長(zhǎng)處搭接支座的兩端往往需要箍筋加密（抗震加密）（最重要一點(diǎn)：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中利用的是混凝土的抗壓能力和鋼筋的抗拉能 力）2 .錨固、搭接的力學(xué)原理在理想情況下，鋼筋當(dāng)然是能不需要搭接最好，就像混凝土能最好一次性澆筑一 樣，一個(gè)整體總會(huì)比兩個(gè)結(jié)合的內(nèi)力要強(qiáng)。 但因?yàn)榛炷劣兴療岬鹊仍颍?并 不能一次性把整棟大樓澆筑好；鋼筋因?yàn)樯a(chǎn)、運(yùn)輸?shù)仍颍⒉荒荛L(zhǎng)到剛剛好 的長(zhǎng)度

3、。所以規(guī)范的市場(chǎng)里，鋼筋一般是 9米，或12米的規(guī)格。這是從市場(chǎng)層 面解釋為什么要有搭接。我們想想為什么需要錨固？把一個(gè)小木塊架在墻上， 或者用鐵釘釘在墻上，結(jié)果 是不同的吧？用鐵釘當(dāng)然比單純架在墻上更能穩(wěn)固木塊， 問(wèn)題是：鐵釘要多長(zhǎng)才剛好拔出，剛好斷裂力學(xué)上有專門的計(jì)算公式，需要根據(jù)鋼筋的直徑、表面粗糙程度、受力大小等， 計(jì)算出錨周的長(zhǎng)度。簡(jiǎn)單說(shuō)，該計(jì)算公式的原理就是找到一個(gè)臨界點(diǎn)：鋼筋剛好拔出的那一瞬間，剛好斷裂。這樣你可以明白為什么級(jí)別越高 的鋼筋它的錨固長(zhǎng)度越大了吧？搭接也是這個(gè)概念。但有的人疑惑，為什么直徑不一樣的鋼筋搭接，要用直徑小的鋼筋計(jì)算出的搭接長(zhǎng)度呢？打個(gè)小小的比喻：一根粗純

4、子可以承受100牛的拉力，而一根細(xì)繩子只能十牛，兩根綁扎在一起，用力兩邊一拉，哪根先斷 呢？毫無(wú)疑問(wèn)，細(xì)的會(huì)先斷裂。并且當(dāng)施加的力到十牛時(shí)，這個(gè)結(jié)合就已經(jīng)被 破壞。所以采用100牛的拉力的話，有90牛是浪費(fèi)的。鋼筋搭接就是如此，搭 接長(zhǎng)度只要滿足兩鋼筋被拉開的瞬間，細(xì)的鋼筋剛好斷裂就足以！3 .萬(wàn)能的內(nèi)折角定律所謂的內(nèi)折角，我不文字解釋，直接上圖更形象（如左圖，鋼筋在轉(zhuǎn)角處彎折，這樣的危險(xiǎn)就如右圖所示，當(dāng)鋼筋兩端都有拉力 時(shí)，角處是“尖銳又脆弱”的，很容易就被破壞了。）6 / 11因此，無(wú)論在任何構(gòu)件任何情況下，都絕對(duì)不允許內(nèi)折角出現(xiàn)。解決的辦法就是 鋼筋一定要伸到底。（就是我們所說(shuō)的柱包梁還

5、是梁包柱問(wèn)題）可以看到平法無(wú)時(shí)不刻在運(yùn)用這個(gè)定律，如果你有一天看到?jīng)]有伸到底就彎 折的的鋼筋，那么你一定要自信的站出來(lái)，對(duì)設(shè)計(jì)人員說(shuō)這圖紙出錯(cuò)了。4 .受力鋼筋布置位置靠外定律這個(gè)定律是相對(duì)于分布鋼筋等構(gòu)造鋼筋說(shuō)的。 打個(gè)比方說(shuō)，一道剪力墻，是水平 鋼筋在外面，還是垂直鋼筋呢？又比如板，長(zhǎng)邊和短邊的鋼筋 哪個(gè)是在下面呢？是隨便哪個(gè)靠外都可以嗎？答案當(dāng)然是否定的。這個(gè)規(guī)律就是：哪種鋼筋受力更大，它就更靠外。比如說(shuō)是獨(dú)立基礎(chǔ)的鋼筋：長(zhǎng) 向鋼筋在下，短向在上。（還有條基、單向板中鋼筋的布置）7 / 11為什么是這樣呢？請(qǐng)觀察下圖，在基礎(chǔ)底面受到均勻土應(yīng)力的情況下很明顯，在上有柱子頂住中心，下有均勻的

6、土應(yīng)力情況下，獨(dú)立基礎(chǔ)是長(zhǎng)邊的彎 曲更多！因此長(zhǎng)邊的受力更多。所以將長(zhǎng)邊的鋼筋放在下面，短邊鋼筋置于上面。 此時(shí)短邊鋼筋受力不多，基本等于分布鋼筋的作用，起到固定長(zhǎng)邊鋼筋，形成鋼 筋網(wǎng)的作用。因此，回到前面疑問(wèn)：剪力墻的鋼筋是水平筋在外，還是垂直筋。其實(shí)答案是不 確定的。因?yàn)榧袅υ诓煌奈恢闷涫芰η闆r不同（比如地下室剪力墻還受到土 應(yīng)力，而在地上不存在這種情況）這里提供一個(gè)網(wǎng)上參考的資料：從方便施工角度考慮的，即由外到內(nèi)是：第一層， 剪力墻水平鋼筋；第二層，剪力墻的豎向鋼筋和暗梁的箍筋（同層）；第三層， 暗梁的水平鋼筋。5.五分鐘解答你所不理解的鋼筋知識(shí)1 .什么是框支梁、框支柱？answe

7、r：中國(guó)人叫框支梁的東西，外國(guó)人稱之為 transfer beam。transfer意為轉(zhuǎn) 移，轉(zhuǎn)讓。外國(guó)人的概念中就是 轉(zhuǎn)換梁”，意指不同結(jié)構(gòu)樓層之間的起轉(zhuǎn)換作用 的梁；特指上部為剪力墻結(jié)構(gòu)，下部為框架結(jié)構(gòu)，承托剪力墻的梁；轉(zhuǎn)換柱”理所當(dāng)然是承托 轉(zhuǎn)換梁”的柱，這在中國(guó)叫框支柱。這是因?yàn)椋袊?guó)的文化太深 奧了，需要有高度想象力才能理解，不像美國(guó)兩百年歷史，意思直來(lái)直往的。2 .什么情況下用什么基礎(chǔ)？簡(jiǎn)單的說(shuō)：條形基礎(chǔ)：上部采用墻承重（較多的用在磚墻）獨(dú)立基礎(chǔ)：上部采用框架結(jié)構(gòu)（柱子）帶型（井格式）基礎(chǔ)：框架結(jié)構(gòu)+地基條件差（其實(shí)就是用條形基礎(chǔ)承重柱， 在預(yù)算中帶型基礎(chǔ)特指有支模板的混凝土條形

8、基礎(chǔ)）筏板基礎(chǔ)：高層建筑或上部荷載較大 + 所在地基承載力較弱。筏板基礎(chǔ)有梁式 筏板和板式筏板。其中板式筏板基礎(chǔ)就像盤子反扣在地表上承受上部荷載，適 宜5-6層建筑樁基礎(chǔ)：上部荷載較大，需將其傳至深層較堅(jiān)硬的地基。當(dāng)由若干樁支撐一 個(gè)平臺(tái)，而用平臺(tái)托住整個(gè)建筑時(shí)，這個(gè)平臺(tái)就是樁承臺(tái)。箱型基礎(chǔ)：高層建筑或上部荷載較大 + 軟弱地基。箱型基礎(chǔ)是由底板+頂板+ 若 干縱橫墻柱組成，中空部分較大時(shí)可以作為地下室3 .為什么基礎(chǔ)梁的支座負(fù)筋是在下部?基礎(chǔ)粱糖架梁下部士傳遵壓力answer：和框架梁相反，基礎(chǔ)梁實(shí)際上可以看成倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的框架梁。請(qǐng)看下圖， 就可以簡(jiǎn)單明白。4 .從材料自重表上看：碎自重 22

9、-24KN/m3,鋼筋碎25KN/m3,鋼78.5KN/m3, 但為什么你在教科書上會(huì)看到這么一句話：鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是比混凝土結(jié)構(gòu)自重輕”呢？answer：實(shí)際上要達(dá)到相同的強(qiáng)度效果，1噸硅能承受的荷載，約一半的鋼結(jié)構(gòu) 就可以做到，因此用鋼量會(huì)少很多。目前，普通的混凝土都是C10-C80的強(qiáng)度（C60 以上就是高強(qiáng)度了，外國(guó)可以制造出強(qiáng)度高達(dá) 200Mpa的混凝土）,而鋼結(jié)構(gòu)的 強(qiáng)度普遍達(dá)到200Mpa。另外來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)抗拉力和抗壓力的強(qiáng)度差不多，但是 混凝土不一樣了，混凝土只適合抗壓，幾乎不能受拉。5 .鋼筋按外皮計(jì)算和按中軸線計(jì)算有何區(qū)別？answer：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，造價(jià)一般按鋼筋外皮長(zhǎng)度計(jì)算，

10、而下料則按中軸線長(zhǎng)度。如 果是一根直的鋼筋，那么外皮長(zhǎng)度二中軸線長(zhǎng)度；如果有鋼筋彎折，則外皮長(zhǎng)度 中軸線長(zhǎng)度（如下圖，鋼筋彎折時(shí)外皮是被拉長(zhǎng)，內(nèi)皮內(nèi)壓縮，只有中軸線是 不變的）。內(nèi)皮外皮t因此，用彎折后的鋼筋外皮長(zhǎng)度-中軸線長(zhǎng)度=彎折后增加的長(zhǎng)度。記住鋼筋外皮 長(zhǎng)度沖軸線長(zhǎng)度6 .鋼筋的彎鉤長(zhǎng)度怎么來(lái)的？answer：從施工的原理來(lái)說(shuō)，要將鋼筋彎折，是用一根直徑D為2.5d的圓鋼筋作為 支點(diǎn)”(如上圖，比如要給直徑d為10的鋼筋做彎鉤，選用直徑 D=2.5d=2.5*10=25mm的鋼筋作為 支點(diǎn)。彎鉤長(zhǎng)度二彎曲長(zhǎng)度 可直段長(zhǎng)度。 這里介紹一個(gè)總結(jié)算法=6. 25d=3. 5d=4. 9d半圓3.25d縱筋窗鉤二平直段3小 W二