鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[摘要]本文介紹的是本人通過多年來的施工實(shí)踐結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理，談?wù)勪摻罨炷两Y(jié)構(gòu)中非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)，供大家參考。[關(guān)鍵詞]鋼筋混凝土非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)構(gòu)造錨固搭接前言在施工中本人通過多年來的施工實(shí)踐和對《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(陳青來教授主編)的學(xué)習(xí)，結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理和抗震結(jié)構(gòu)“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固”的設(shè)計(jì)原則，談?wù)勪摻罨炷两Y(jié)構(gòu)中非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)。1.概述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由創(chuàng)造性設(shè)計(jì)與非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)兩部分組成，兩部分為對應(yīng)互補(bǔ)關(guān)系，合并構(gòu)成完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)院完成構(gòu)件的設(shè)計(jì)，然后加上節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造，便成了結(jié)構(gòu)。在我國構(gòu)造設(shè)計(jì)缺少試驗(yàn)依據(jù)是普遍現(xiàn)象，大部分是對幾十年前構(gòu)造做法的逐步改進(jìn)，其中概念設(shè)計(jì)的比重偏高，經(jīng)過試驗(yàn)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較少，經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)取得更可靠數(shù)據(jù)的例子則更少?；炷两Y(jié)構(gòu)基本原理承載的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造理論，現(xiàn)階段幾乎是空白，給人造成“構(gòu)件的簡單組合即為結(jié)構(gòu)”的錯(cuò)誤感覺，不符合整體大于部分之和的自然法則。2.非創(chuàng)造性設(shè)計(jì)（節(jié)點(diǎn)構(gòu)造）的幾點(diǎn)體會(huì)2.1.關(guān)于鋼筋錨固的的問題.受拉鋼筋直描與彎錨機(jī)理不同的原則。搞清“LaE”與“0.4LaE+15d”的錨固機(jī)理不同?！癓aE”是直錨長度標(biāo)準(zhǔn)，“0.4LaE+15d”是彎錨標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)構(gòu)造要求，構(gòu)造要求是混凝土結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)要求，構(gòu)造要求是不須經(jīng)過計(jì)算的，是必須執(zhí)行的。當(dāng)直錨時(shí)，錨固長度達(dá)到LaE時(shí)，力學(xué)破壞試驗(yàn)鋼筋未被拔出。當(dāng)彎錨時(shí)，在彎折點(diǎn)處鋼筋的錨固機(jī)理發(fā)生本質(zhì)的變化，0.4LaE是直錨部分，直錨過于在破壞試驗(yàn)時(shí)拐彎處易發(fā)生剪切破壞；15d是直鉤長度，至于為什么要規(guī)定為“15d”呢？這也是經(jīng)過力學(xué)試驗(yàn)的，在“直鉤”上5d處至10d處都有內(nèi)力（變形）存在，到15d處就沒有了?？梢姟?.4LaE+15d”與“LaE”是兩類不同的概念，并不存在可比較的前提。.梁往柱支座內(nèi)錨固過中線加5D的原則?？拐鹂蚣芰合虏夸摻钤谥虚g支座的直錨長度，應(yīng)為過柱中線加5d與laE的較大者。如果貫穿支座到梁跨下某部位連接，應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)人出具變更。邊柱的止錨區(qū)寬度為過柱中線加5d至柱縱筋內(nèi)側(cè)之間的距離。抗震梁受拉鋼筋在邊柱支座錨固，當(dāng)直錨時(shí)應(yīng)≥laE且應(yīng)進(jìn)入止錨區(qū)后再截?cái)?；?dāng)彎錨時(shí)，應(yīng)使直段≥0.4laE且應(yīng)進(jìn)入止錨區(qū)后再彎鉤，彎鉤長度為15d即可。（見圖1）

.錨入支座鋼筋內(nèi)側(cè)的原則（不可全部走保護(hù)層）。鋼筋錨固其實(shí)質(zhì)是鋼筋與砼的有效連接強(qiáng)度問題。但有一個(gè)最小保護(hù)層厚度的問題，最理想的是5d。結(jié)構(gòu)構(gòu)件主筋保護(hù)層不足5d，主要是為了防止炭化，鋼筋與混凝土的共同作用不夠，主要通過箍筋進(jìn)行約束來彌補(bǔ)。所以，受力縱筋的錨固不應(yīng)全走混凝土保護(hù)層，如果不可避免，當(dāng)直錨時(shí)應(yīng)在≥laE的縱筋錨固長度范圍設(shè)置箍筋，對其進(jìn)行約束；當(dāng)彎錨時(shí)可使水平錨固段走保護(hù)層（水平錨固段最好也設(shè)置箍筋進(jìn)行約束），但彎鉤段應(yīng)扎入鋼筋混凝土內(nèi)（不應(yīng)再走保護(hù)層）。.板的上層筋錨入支座≥“La”或“0.4La+15d”且≥250的原則。板的下層筋通常討論得比較多，伸入支座長度≥5d，在支座處板下部鋼筋受壓，有這么長夠了，只有當(dāng)連續(xù)板內(nèi)溫度、收縮應(yīng)力較大時(shí)，伸入支座的錨固長度宜適當(dāng)增加。英美等國板下部筋不全部伸入支座，我國是沿用原蘇聯(lián)的做法。板的上部鋼筋受拉，伸入支座必須達(dá)到≥“La”或“0.4La+15d”且≥250，因?yàn)榘宀蛔鳛楹哪軜?gòu)件,所以不需要≥laEa或者0.4LaE+15d。2.2.關(guān)于構(gòu)件鋼筋連接的問題

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就是鋼筋和混凝土這兩種不同材料的協(xié)同作用，其要點(diǎn)在于二者的緊密結(jié)合。因此，保證混凝土對鋼筋周邊3600的包裹是十分重要的。所以，必須保證鋼筋之間有足夠的凈距離。鋼筋連接要盡量避開節(jié)點(diǎn)區(qū)、箍筋加密區(qū)、應(yīng)力（彎矩）較大區(qū)等等。.受力縱筋“能通則通”，可以貫穿多層或多跨（見圖2）。盡量減輕節(jié)點(diǎn)區(qū)的“擁擠”現(xiàn)象應(yīng)該是合理的。機(jī)械連接或焊接后，在理論上兩根鋼筋變成了一根鋼筋，只要避開內(nèi)力較大的區(qū)段并控制連接鋼筋的數(shù)量（比例），應(yīng)該沒有什么問題。

2.2.2.構(gòu)件中的受力鋼筋的連接應(yīng)按搭接長度在規(guī)定的連接區(qū)域連接，例如柱縱筋的連接，梁通長鋼筋的連接。

2.2.3.構(gòu)件中的構(gòu)造鋼筋，如架立筋、側(cè)面構(gòu)造筋等按構(gòu)造交錯(cuò)搭接長度連接，通常取150。

2.2.4.構(gòu)件中的分布鋼筋，按5d交錯(cuò)長度與同向受力筋連接。.關(guān)于箍筋開口方向問題。箍筋開口處鋼筋也是一種搭接，要盡量錯(cuò)開，對于有抗震要求的要放在受壓區(qū)。.鋼筋的平行接觸搭接理論是不完善的，并排緊挨著的兩根鋼筋，存在一條線狀通直內(nèi)縫，當(dāng)受力時(shí)，這條內(nèi)縫就可能發(fā)展成破壞裂縫，這對于抗震結(jié)構(gòu)可能是嚴(yán)重隱患，不能完成力的有效傳替，應(yīng)保證一定的間距，通過混凝土的有效握裹和增加箍筋約束來完成力的傳替較合理。.閃光對焊既可用于柱、墻等偏壓構(gòu)件，也可用于梁、板等受彎構(gòu)件，而電渣壓力焊只可用于柱、墻，不可用于梁、板，采用電渣壓力焊時(shí)，鋼筋直徑相差過大受力時(shí)會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，鋼筋直徑相差不要超過兩級（25與20或18與14），為了讓柱鋼筋中心對齊，可在較細(xì)直徑的鋼筋上加外徑與較粗鋼筋直徑相同的鉛絲套環(huán)。因此，閃光對焊的質(zhì)量高于電渣壓力焊。搭接長度范圍箍筋加密的目的是增大混凝土對鋼筋的粘接強(qiáng)度，機(jī)械連接和焊接是一個(gè)“點(diǎn)”，不是一個(gè)“長度范圍”，加密不起什么作用。2.3.關(guān)于支座的問題.我們要搞清“誰是誰的支座”的問題。通常情況下，基礎(chǔ)梁是柱和墻的支座，柱和墻是梁的支座，主梁是次梁的支座，梁是板的支座，剪力墻為板或梁的支座。作為支座，必須保它的完整性和連續(xù)性，只有往支座錨固，不是支座只存在連接不存在錨固。

2.3.2.作為支座的構(gòu)件，其完整性和連續(xù)性要求主筋和箍筋連續(xù)設(shè)置。譬如，柱作為梁的支座，柱只有往基礎(chǔ)內(nèi)錨固，柱根到柱頂是整體，所以柱的箍筋上下是連續(xù)不間斷的，而且在梁柱節(jié)點(diǎn)要按照加密間距設(shè)置。同樣，剪力墻作為梁或板的支座，水平筋在樓層處連續(xù)設(shè)置；主梁作為次梁的支座，主梁的箍筋在次梁處連續(xù)設(shè)置；板以梁為支座，板筋從梁邊布筋。支座只進(jìn)縱筋，不進(jìn)橫向鋼筋，如果進(jìn)橫向鋼筋只起固定作用。2.4.關(guān)于構(gòu)造鋼筋、抗扭鋼筋、箍筋、單支箍和拉筋的問題.“構(gòu)造鋼筋”和“抗扭鋼筋”都是梁的側(cè)面縱向鋼筋，在梁上的位置來說，是相同的，鋼筋工通常把它們稱為“腰筋”。一個(gè)梁的側(cè)面縱筋是構(gòu)造鋼筋（G）還是抗扭鋼筋（N），完全由設(shè)計(jì)師來確定。.“構(gòu)造鋼筋”純粹是按構(gòu)造設(shè)置，即不必進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。因?yàn)闃?gòu)造鋼筋不考慮其受力計(jì)算，所以，梁側(cè)面縱向構(gòu)造鋼筋的搭接長度和錨固長度可取為15d，滿足箍筋約束概率在90%以上。.“抗扭鋼筋”是需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行抗扭計(jì)算才能確定其鋼筋規(guī)格和根數(shù)的。梁側(cè)面抗扭縱向鋼筋的錨固長度和方式同框架梁下部縱筋——對于端支座來說，就是：伸到柱外側(cè)縱筋的內(nèi)側(cè)，再彎15d的直鉤，并且保證其直錨水平段長度≥0.4LaE；對于中間支座來說，就是錨入支座≥LaE，并且超過柱中心線5d。梁側(cè)面抗扭縱向鋼筋其搭接長度為Ll（非抗震）或LlE（抗震）。剪力墻的連梁，從抗震的角度側(cè)面鋼筋是抗扭鋼筋而不是構(gòu)造鋼筋，所以也應(yīng)按錨固考慮，有些圖集和書上把它作構(gòu)造鋼筋不盡合理。.箍筋復(fù)合方式要合理，任何一個(gè)局部重疊的部位鋼筋均不超過兩層，盡可能減少了兩根鋼筋并排出現(xiàn)的概率和長度。因?yàn)閮筛摻畈⑴懦霈F(xiàn)時(shí)，兩根鋼筋之間存在一道暗縫，存在隱患，混凝土也無法做到對鋼筋的3600握裹。柱箍筋首先由一個(gè)最大的箍筋包起來，其余可以全部用拉筋，必須拉住主筋和縱筋。箍筋的加密要根據(jù)鋼筋混凝土的基本原理，尤其是抗震結(jié)構(gòu)剪力墻、柱、梁，剪力墻暗柱、端柱、小墻肢箍筋的功能主要是保證剪力墻在周期性反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力，使剪力墻在地震作用下具有較好的延性和耗能能力，根據(jù)地震對剪力墻作用的特征，箍筋應(yīng)全高加密，剪力墻暗柱、端柱、小墻肢構(gòu)造做法與框架柱相同的說法不盡合理。.明確“拉筋”與“單肢箍”的概念。拉筋要求拉住兩個(gè)方向上的鋼筋，而單肢箍僅要求拉住縱向鋼筋。規(guī)范明確規(guī)定在剪力墻暗柱中設(shè)置拉筋。單肢箍的作用挺大，譬如，梁柱節(jié)點(diǎn)處在發(fā)地震作用時(shí)柱的破壞通常鼓成燈籠狀，在此部位增設(shè)單肢箍的作用就很顯然了。2.5.關(guān)于梁柱節(jié)點(diǎn)的“鋼板”問題鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在一個(gè)最大的通病，就是梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼筋太密，有的都幾乎成了“鋼板”了，內(nèi)通縫現(xiàn)象較嚴(yán)重，不能滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固”的要求，如何盡可能的降低鋼筋密集度，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度是需要解決的實(shí)際問題。.在框架結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)方向的梁通過同一支座，即類似于井字梁的情況，03G101上的標(biāo)準(zhǔn)圖集中同一方向的縱向下部鋼筋需有一根鋼筋起彎，再進(jìn)行連接。該構(gòu)造主要保證鋼筋之間的凈距滿足規(guī)范要求，同時(shí)確保節(jié)點(diǎn)的澆筑質(zhì)量和鋼筋的錨固效果。（見圖3）

2.5.2.梁受力縱筋“能通則通”避免在柱內(nèi)錨固。詳見“2.2.1.”。.梁受力縱筋在柱處的錨固，習(xí)慣做法是向下錨固，這樣鋼筋密度大，可向上錨固，柱、梁、板混凝土一起澆筑便實(shí)現(xiàn)。.實(shí)在不行，改用細(xì)石混凝土澆筑，這是沒有辦法的辦法。3、幾個(gè)常見的結(jié)構(gòu)問題3.1.問題（1）：在03G101－1圖集中剪力墻豎筋在頂端要求錨入板中有個(gè)錨固長度，當(dāng)剪力墻頂有暗梁AL時(shí)，是否只需錨入AL夠錨固長度即可？答問題（1）：剪力墻豎向鋼筋彎折伸入板內(nèi)的構(gòu)造不是“錨入板中”（因板不是墻的支座），而是完成墻與板的相互連接。暗梁并不是梁（梁定義為受彎構(gòu)件），它是剪力墻的水平線性“加強(qiáng)帶”。暗梁仍然是墻的一部分，它不可能獨(dú)立于墻身而存在，所以，當(dāng)墻頂有AL時(shí)，墻豎向鋼筋仍然應(yīng)彎折伸入板中。3.2.問題（2）：剪力墻端部有暗柱時(shí)，剪力墻水平鋼筋應(yīng)該伸入柱鋼筋內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，現(xiàn)實(shí)中大多數(shù)工地都是伸入暗柱主筋外側(cè)，正確的做法應(yīng)該是怎么樣的？（見圖4）答問題（2）：通常剪力墻水平鋼筋放在外側(cè)，如果伸入端柱豎向鋼筋內(nèi)側(cè)時(shí)，需要向內(nèi)彎折，這樣做會(huì)形成鋼筋籠“頸縮”，因此，水平鋼筋走暗柱主筋外側(cè)即可。剪力墻盡端不存在水平鋼筋的支座，只存在“收邊”問題。3.3.問題（3）：圖集中要求拉筋必須同時(shí)拉?。ò抵┲鹘詈凸拷?，如果因此在施工中造成拉筋露筋現(xiàn)象時(shí)能否改為只拉住主筋？答問題（3）：首先明確“拉筋”與“單肢箍”的概念。拉筋要求拉住兩個(gè)方向上的鋼筋，而單肢箍僅要求拉住縱向鋼筋。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)也要遵守國家規(guī)范要求，規(guī)范明確規(guī)定在剪力墻暗柱中設(shè)置拉筋?；炷帘Ｗo(hù)層保護(hù)一個(gè)“面”或一條“線”，但難以做到保護(hù)每一個(gè)“點(diǎn)”，因此，局部鋼筋“點(diǎn)”的保護(hù)層厚度不夠應(yīng)屬正常現(xiàn)象。3.4.問題（4）：剪力墻水平筋用不用伸至柱邊？（在水平方向柱子長度遠(yuǎn)大于lae時(shí)）答問題（4）：要伸至柱對邊，其構(gòu)造03G101-1已表達(dá)清楚，其原理就是剪力墻暗柱與墻身，剪力墻端柱與墻身本身是一個(gè)共同工作的整體，不是幾個(gè)構(gòu)件的連接組合，不能套用梁與柱兩種不同構(gòu)件的連接概念。剪力墻水平鋼筋的功能是當(dāng)橫向地震作用產(chǎn)生時(shí)保證剪力墻有足夠的受剪強(qiáng)度，且其配置量系按總墻肢長度考慮，并未扣除暗柱長度；剪力墻暗柱箍筋的功能主要是保證剪力墻在周期性反復(fù)荷載作用下的塑性變形能力，使剪力墻在地震作用下具有較好的延性和耗能能力。3.5.問題（5）：關(guān)于梁縱筋搭接的問題----能否這樣認(rèn)為只要搭接接頭在梁的箍筋加密區(qū)之外就可以（全加密除外），而不是一定在Ln/3處搭接？答問題（5）：搭接同時(shí)意味著有截?cái)帱c(diǎn)，對鋼筋混凝土梁支座（上部）負(fù)彎矩筋的截?cái)辔恢?，《混?guī)》GB5001