钢筋的锚固、连接与节点构造.
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钢筋的锚固、连接与节点构造1、钢筋保护层厚度1.1、混凝土保护层的作用:1)保证钢筋的锚固:2.2、钢筋的机械锚固: (详《混规》第9.3.2条)当受拉钢筋的直线锚固长度所需的位置不够时,可以采用机械锚固形式,规范推荐了三种机械锚固措施。
图a所示加135°弯钩,靠弯钩内侧对混凝土的局部压力和弯钩尾部斜直段外侧混凝土对弯钩的“板直”趋势的约束效应来提高锚固能力。
此种机械锚固端周围应有相应的箍筋或有足够厚度的混凝土,否则,混凝土会因弯弧对混凝土所引起的劈裂力过大而大面积剥落。
图b、c所示的锚固措施则是靠钢板或短钢筋内端对混凝土的局部压力来提高锚固能力。
混凝土结构中钢筋能够受力是由于其与周围混凝土之间的粘结锚固作用,混凝土保护层越厚,则粘结锚固作用越大。
规范中受力钢筋的锚固长度是以混凝土保护层度不小于钢筋的直径为条件确定的。
l 结构设计说明中虽然特别注明了“受力钢筋保护层厚度不小于钢筋直径”,但在实际施工中往往没有做到,应注意。
2)耐久性:混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋表面形成钝化膜而不易锈蚀。
但是碳化和脱钝会使钢筋遭受锈蚀,碳化的时间与混凝土的保厚层厚度有关,一定的钢筋保护层厚度是结构耐久性所必需的条件。
3)受力构件截面的有效高度:从锚固和耐久性的角度,钢筋在混凝土中的保护层应该越大越好,然而从受力的角度而言,则正好相反。
l 因此,确定混凝土保护层厚度应综合考虑锚固、耐久性、截面有效高度三个因素。
在能保证锚固和耐久性的条件下尽可能取较小的保护层厚度。
1.2、混凝土保护层最小厚度的规定及影响因素:l 混凝土保护层最小厚度根据不同情况分别对待,详《混规》第9.2节。
1)环境类别的影响2)构件类型的影响:①板墙壳类——与大气只有一个接触面;②梁、柱类——棱角部位受力钢筋与大气有两个接触面,碳化和有害介质的入侵更容易,因此最小保厚层厚度适当增加;对结构安全影响更大的柱类构件,保厚层厚度较梁类加大。
什么是通筋,构造筋,架立筋,受力筋,分布筋,负筋1、通长钢筋就是指在所标的区段内通长设置,直径可以不相同,可以采用搭接连接形式,保证梁各个部位的这个部分钢筋都能发挥其抗拉强度,而且两端应按受拉锚固的钢筋。
2、贯通筋是指贯穿于构件(如梁)整个长度的钢筋,中间既不弯起也不中断,当钢筋过长时可以搭接或焊接,但不改变直径。
贯通筋既可以是受力钢筋,也可以是架力钢筋。
3、构造筋:满足构造要求,对不易计算和没有考虑进去的各种因素,所设置的钢筋为构造钢筋。
4、架立筋:主要是梁中固定间距和受力筋位置所配置的钢筋。
5、受力筋:通过力学结构计算,对受弯剪压扭拉等受力部位或构件配置的钢筋,主要用来承受荷载,满足结构功能。
6、分布筋:设置在现浇板中,用来固定受力钢筋,抵抗在计算时忽略的弯矩和各种不确定内力,这就是属于构造钢筋。
7、负筋:负筋是承受负弯矩的钢筋,一般在梁的上部靠近支座的部位或板的上部靠近支座部位。
受力钢筋1.梁纵向受力钢筋的直径:当梁高h≥300mm时,不应小于10mm;当梁高h<300mm时,不应小于8mm。
2.梁纵向受力钢筋水平方向的净间距(图9-14):对上部钢筋不应小于30mm 和1.5d(d为钢筋的最大直径);对下部钢筋不应小于25mm和d。
梁的下部纵向钢筋配置多于两层时,两层以上钢筋水平方向的中距应比下面两层的中距增大一倍。
各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和d。
图9-14 梁的钢筋净距3.简支梁和连续梁简支端的下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度l as(图9-15),应符合下列规定;当梁中混凝土能担负全部剪力时,l as≥5d;当梁端剪力大于混凝土担负能力时,对带肋钢筋l as≥12d,对光圆钢筋l as≥15d。
图9-15 纵向受力钢筋伸入梁简支支座的锚固当下部纵向受力钢筋伸至梁端尚不足l as时,应采取在钢筋上加焊锚固钢板或将钢筋焊接在梁端预埋件上等有效锚固措施。
4.框架梁或连续梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点或中间支座范围(图9-16)。
钢筋混凝土梁柱节点钢筋锚固及施工措施研究摘要:目前,对钢筋混凝土框架结构的应用和推广日益广泛。
然而框架梁柱节点是整个结构的受力中心,对框架结构中钢筋混凝土梁柱节点进行系统深入的研究,掌握其结构性能,并充分应用于工程实践中是必要的。
通过对钢筋混凝土梁柱节点的受力特性和节点处的钢筋锚固进行分析以及梁柱节点混凝土的施工工艺进行探讨,总结得出不同类型钢筋混凝土梁柱节点处钢筋锚固的各自方法和技巧,同时总结了节点处不同等级的混凝土的施工工艺和措施。
关键词:梁柱节点;钢筋锚固;施工措施1 节点的钢筋锚固框架节点的类型可分为L、T、十字型3种类型,这三种类型受力差异很大且受力复杂,比如顶层中柱存在T型,中层梁柱则是十字型梁柱节点,建筑的边柱存在着L型梁柱节点。
具体分析如下:L型节点:梁柱的钢筋都在节点核心区锚固,受荷后节点受张开或闭合的弯矩,纵筋容易发生锚固破坏。
可以将柱外侧纵向钢筋弯入梁内作梁上部纵向受力钢筋使用,也可以将柱纵筋和梁上部钢筋相交处或附近搭接锚固。
搭接接头可沿顶层端节点外侧及梁顶端布置,搭接长度不小于 1.5la,其中,伸入梁内的外侧柱纵向钢筋截面面积不宜小于外侧柱纵向钢筋全部截面面积的65%。
T型节点:当柱截面高度不够时,框架梁的上部纵向钢筋可用直线方式伸入节点;当柱截面高度不足以布置直线锚固长度时,应将梁上部纵向钢筋伸至节点处并向下弯折。
框架柱的纵向受力钢筋不宜在节点处中断,柱纵筋接头位置应尽量选择在层高中间等弯矩较小的区域。
当节点处梁截面高度足够时,柱纵向钢筋可用直线锚固,弯起长度为la,同时必须伸至梁顶面,当节点处梁截面高度小于柱纵筋锚固长度la时,柱纵向钢筋应伸至梁顶面,然后向节点内水平弯折。
十字节点:中层梁柱节点四周有梁柱的约束,相对来说比较安全一点,但遇到强烈的地震的时候,梁端会受到非常大的剪力,造成剪切破坏。
故梁的上部钢筋应贯穿中间节点,该钢筋自柱边伸向跨中的截断位置应根据梁端负弯矩确定,当截面高度较大时,可采用直线锚固方式;当截面高度不够时,在节点区可采用带90°的锚固方式。
工程结构部分常用节点一、一般构造二、基础构造三、柱和节点构造四、剪力墙构造五、梁构造六、板构造第一部分一般构造1、钢筋的锚固钢筋在混凝土结构中能够受力,主要是靠钢筋和混凝土之间的粘结锚固作用。
如果钢筋锚固失效,结构则可能丧失承载力并引发结构破坏。
锚固是混凝土结构受力的基础。
纵向受拉钢筋最小锚固长度l a纵向受拉钢筋抗震锚固长度l aE与砼强度等级、钢筋直径及级别有关,查表使用常用到的l aE:C30 34dC35 31d2、钢筋连接设置时遵循的原则1)接头应尽量设置在受力较小处,避开梁端、柱端箍筋加密区;当无法避开时,采取机械连接接头,且接头面积百分率不超50%;2)在同一受力钢筋上宜少设连接接头,不宜设置2个或2个以上的接头;3)接头位置应相互错开,连接范围内,接头钢筋面积百分率限制在一定范围内,间隔式布置;4)在钢筋连接区域应采取必要构造措施,在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置加密箍筋(≤5d、100);粗细钢筋搭接时,按粗筋截面积计算接头百分率,按细筋直径计算搭接长度。
3、钢筋混凝土构件中受力钢筋的不等强度代换,是否可以高强度钢筋等面积替换低强度钢筋工程中由于材料供应等原因,有时会对钢筋混凝土构件中受力钢筋进行代换,因为钢筋代换的强度等级不同,应遵循钢筋承载力设计值相等的原则。
一般不可以采用钢筋的等面积代换,特别是在有抗震要求的框架梁、柱、剪力墙的边缘构件等部位。
当代换的纵向钢筋总承载力设计值大于原设计值时,会造成薄弱部位的转移,以及构件在有影响的部位发生混凝土的脆性破坏,所以对结构并不安全。
施工中把握点:1)钢筋的品种、级别或规格作变更时,应办理设计变更文件;2)同一钢筋混凝土构件中,纵向受力钢筋应采用同一强度等级的钢筋。
1、梁板式筏形基础的底板纵向钢筋构造要求梁板式筏形基础底板钢筋接头位置在内力较小部位,宜采用搭接接头或机械连接。
1)顶部钢筋全部拉通,接头位置在支座10/4范围连接;2)下部支座贯通钢筋在跨中10/3范围连接2、顶平梁板式筏形基础的配筋构造钢筋配置顺序:短跨方向基础梁→长跨方向基础梁→基础底板底板筋网:顶面筋短跨筋在上层,并在梁顶筋之下底面筋短跨筋在下层3、底平梁板式筏形基础的配筋构造钢筋配置顺序:基础底板→长跨方向基础梁→短跨方向基础梁底板筋网:顶面筋短跨筋在上层底面筋短跨筋在下层4、柱筋在基础主梁中的锚固a与竖直长度有关5、墙筋在基础梁中的锚固1)柱2)墙端部等截面外伸8、桩在承台内嵌固及纵筋的锚固桩在承台内嵌固长度与桩的长边尺寸或直径有关。
钢筋基础知识一、钢筋计算的分类以及钢筋图集工程的钢筋计算可以划分为几个部分:基础钢筋、主体钢筋、楼梯、二次结构钢筋。
基础钢筋根据基础的类型不同分为:独立基础、条形基础、筏型基础及桩承台基础。
主要图集是:04G101-3、08G101-5、06G101-6,今年刚出的图集11G101-3把这三本图集合并为一本,学习基础钢筋节点时可以将这四本图集参照学习。
主体工程可以根据构件类型分为:墙、梁、板、柱。
其中墙、梁、柱的钢筋节点图集是03G101-1,板的钢筋节点图集是04G101-4。
今年刚出的图集11G101-1将上两本图集合并为一本。
06G901-1也是关于现浇砼框架、剪力墙、框架-剪力墙的图集,可以互相参照学习。
二次结构主要有构造柱、圈梁、墙拉筋、门窗过梁等。
现在对于二次结构的相关图集很混乱,在二次结构的钢筋计算上的争议是最多的也是最大的。
以前一个工程的二次结构的钢筋含量在2-3kg/㎡,但是以后的趋势是二次结构的钢筋含量越来越大。
例如:连云港万润园二期B、C组团的二次结构含量达到了10kg/㎡左右。
对于二次结构的钢筋计算如果图纸没有明确的节点,需要查找对于结算有利的图集节点在工程过程中予以确认,现场施工时找到节约的图集施工。
二次结构的主要图籍有:苏G02-2004-建筑物抗震构造详图、04G329-3建筑物抗震构造详图(砖墙楼房)等。
在计算人防地下室时,需要按人防节点施工,主要的图籍是防空地下室设计荷载及结构构造-07FG01。
人防地下室的锚固长度、梁板节点和非人防的都有区别。
学习钢筋还要对和钢筋相关的规范进行学习,主要有:GB50010-2022混凝土结构设计规范、11G329-1建筑物抗震构造详图(多层和高层钢砼房屋)、江苏省的J10687-2006住宅工程质量通病控制标准、JGJ107-2003钢筋机械连接通用技术规程、GB50204-2002混凝土质量验收规范等。
二、钢筋的锚固、搭接和抗震等级:1.受拉钢筋的最小锚固长度la当构件是非抗震或者四级抗震时,钢筋的锚固长度为受拉钢筋的最小锚固长度la。
钢筋锚固规范:⑧受拉钢筋的锚固长度。
当砼强度为C20时,钢筋锚固长度44d(d≤25)、49d(d>25);当砼强度为C25时,钢筋锚固长度38d(d≤25)、42d(d>25);当砼强度为C30时,钢筋锚固长度34d(d≤25)、38d(d>25);当砼强度为C35时,钢筋锚固长度31d(d≤25)、34d(d>25);当砼强度≥C40时,钢筋锚固长度29d(d≤25)、32d(d>25)。
锚固长度是图集中的固定值。
在《平法》各本图集中均有列表。
锚固长度在101-1.3.4图集中总分两种:非抗震与抗震,内容是不同的。
选择锚固长度的前提条件是混凝土强度等级与抗震等级,然后参照钢筋种类决定。
在任何情况下,锚固长度不得小于250mm。
非框架梁下部纵筋的锚固长度为12d;非框架梁包括:简支梁;连系梁;楼梯梁;过梁;雨蓬阳台梁;但不包括圈梁悬挑梁和基础梁,圈梁悬挑梁和基础梁另有规定。
当边柱内侧柱筋顶部和中柱柱筋顶部的直锚长度小于锚固长度时,可向内或向外侧弯12d直角钩。
当柱墙插筋的竖直锚固长度小于规定值时,需按照101-3图集32页右下角的表或45页右上角的表加弯直角钩。
框架梁上下纵筋及抗扭腰筋和非框架梁上部纵筋的锚固长度为0.4laE加15d直角钩。
纵向受拉钢筋的绑扎搭接长度纵向受拉钢筋的绑扎搭接长度是以锚固长度为先决条件,再根据纵向钢筋搭接接头的面积百分率给出3个修正系数来计算。
在任何情况下搭接长度不得小于300mm。
搭接长度与搭接位置是两个概念,不可混为一谈,各类构件各有具体要求。
受力钢筋的混凝土保护层最小厚度前提条件是混凝土结构的环境类别。
保护层厚度在图纸的结构说明页中均有详细规定。
一般情况下,无垫层基础是70mm;有垫层基础是35mm,柱是30mm,梁是25mm,板是20mm,薄板是15mm,图纸中均有具体规定。
《建设工程工程量清单计价规范》(GB50500-2008)(以下简称08计价规范)第3.1.2条规定:“采用工程量清单方式招标,工程量清单必须作为招标文件的组成部分,其准确性和完整性由招标人负责。
任务2 框架梁标准构造详图识读■任务目标1.掌握钢筋混凝土框架结构梁钢筋构造要求2.熟练识读钢筋混凝土梁钢筋标准构造详图■任务内容1.知识点钢筋混凝土梁钢筋构造要求2.技能点钢筋混凝土梁构造详图的识读■知识解读一、梁构件的钢筋种类框架结构中梁构件中的钢筋种类有:上部通长钢筋左端支座钢筋(支座负筋)架立钢筋纵向钢筋右端支座钢筋(支座负筋)侧面纵向构造钢筋或受扭钢筋梁钢筋种类下部通长/非通长钢筋箍筋附加钢筋:附加箍筋、吊筋框架结构中梁构件中的钢筋骨架见图8-10。
图8-10梁构件中的钢筋骨架图支座钢筋下部通长钢筋箍筋侧面纵向构造钢筋上部通长钢筋支座钢筋二、梁构件的钢筋构造(一)梁上部钢筋的构造1、梁支座钢筋的长度规定见表8-6表8-6 梁支座钢筋的长度规定平法表示构造详图构造要求解读(1)支座负筋的延伸长度从支座边算起(2)第一排支座负筋的延伸长度为净跨的1/3(3)第二排支座负筋的延伸长度为净跨的1/4(4)净跨L n:对于端跨,L n为本跨净长;对于中间跨,L n为相邻两跨净长的较大值钢筋三维效果图2C182C202C202C182C202C202C183C20(二)梁端支座钢筋的构造梁端支座钢筋的构造主要是指梁端部钢筋锚入柱子的节点构造,包括上部的支座负筋、通长钢筋以及下部通长钢筋,见表8-8。
表8-8 抗震梁端支座钢筋构造注:L abE为抗震基本锚固长度,L aE为抗震锚固长度见附录A;非抗震梁端支座锚固构造中,用L ab、L a代替L abE、L aE即可。
(三)梁中间支座钢筋的构造梁中间支座钢筋的构造主要是指梁中间节点钢筋的节点构造,包括支座两边梁截面高度、宽度一样时的构造要求以及支座两边梁变截面、梁宽度不一样时的构造要求,见表8-9。
表8-9 梁中间支座钢筋构造(四)悬挑梁钢筋构造悬挑梁钢筋构造包括上部钢筋以及下部钢筋的构造,见表8-10。
表8-10 悬挑梁钢筋构造(五)箍筋加密区范围梁箍筋加密区范围见表8-11。
11G101与03G101变化解析11G101系列新平法2011年9月1日正式实施:《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(现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板)》 11G101-1《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(现浇混凝土板式楼梯)》11G101-2《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(独立基础、条形基础、筏形基础及桩基承台)》 11G101-311G101系统平法图集较03G101系列图集较大变化有:一、适用范围变化:11G101-1适用于非抗震和抗震设防烈度为6~9度地区的现浇混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙和部分框支剪力墙等主体结构施工图的设计,以及各类结构中的现浇混凝土板(包括有梁楼盖和无梁楼盖)、地下室结构部分现浇混凝土墙体、柱、梁、板结构施工图的设计。
包括基础顶面以上的现浇混凝土柱、剪力墙、梁、板(包括有梁楼盖和无梁楼盖)等构件的平法制图规则和标准构造详图两大部分。
11G101-3适用于各种结构类型下现浇混凝土独立基础、条形基础、筏形基础(分梁板式和平板式)、桩基承台施工图设计。
包括常用的现浇混凝土独立基础、条形基础、筏形基础(分梁板式和平板式)、桩基承台的平法制图规则和标准构造详图两大部分内容。
二、受拉钢筋锚固长度等一般构造变化:11G101系列平法图集依据新规范确定了受拉钢筋的基本锚固长度lab、labe,以及锚固长度la、lae的计算方式。
较03G101系列平法图集取值方式、修正系数、最小锚固长度都发生了变化。
三、构件标准构造详图变化:11G101-1中抗震KZ边柱和角柱柱顶纵筋构造,较03G101有如下变化:1、新图集中各个节点可以进行组合使用;2、柱外侧纵筋不少于柱外侧全部纵筋的65%伸入梁内;(与原图集一致)3、A节点,外侧伸入梁内钢筋不小于梁上部钢筋时,可以弯入梁内作为梁上部纵向钢筋。
(新增的构造)4、所有节点内侧钢筋按中柱节点走;5、BC节点,区分了外侧钢筋从梁底算起1.5labe是否超过柱内侧边缘;超过的,外侧配筋率>1.2%分批截断,错开20d;没有超过的,弯折部分要>=15d,总长>1.5labe,同样错开20d;6、D节点是未伸入梁内的外侧钢筋构造,(与原图集一致)7、E节点是梁、柱纵向钢筋接头沿节点柱顶外侧直线布置的情况,与节点A组合使用;外侧柱纵筋到柱顶截断;梁上部钢筋伸入柱1.7labe。
变截面柱构造.钢筋算量基本方法第一章梁第一节框架梁一、首跨钢筋的计算1、上部贯通筋上部贯通筋(上通长筋1)长度=通跨净跨长+首尾端支座锚固值2、端支座负筋端支座负筋长度:第一排为Ln/3+端支座锚固值;第二排为Ln/4+端支座锚固值3、下部钢筋下部钢筋长度=净跨长+左右支座锚固值注意:下部钢筋不论分排与否,计算的结果都是一样的,所以我们在标注梁的下部纵筋时可以不输入分排信息。
以上三类钢筋中均涉及到支座锚固问题,那么,在软件中是如何实现03G101-1中关于支座锚固的判断呢?现在我们来总结一下以上三类钢筋的支座锚固判断问题:支座宽≥Lae且≥0.5Hc+5d,为直锚,取Max{Lae,0.5Hc+5d }。
钢筋的端支座锚固值=支座宽≤Lae或≤0.5Hc+5d,为弯锚,取Max{Lae,支座宽度-保护层+15d }。
钢筋的中间支座锚固值=Max{Lae,0.5Hc+5d }..4、腰筋构造钢筋:构造钢筋长度=净跨长+2×15d抗扭钢筋:算法同贯通钢筋5、拉筋拉筋长度=(梁宽-2×保护层)+2×11.9d(抗震弯钩值)+2d拉筋根数:如果我们没有在平法输入中给定拉筋的布筋间距,那么拉筋的根数=(箍筋根数/2)×(构造筋根数/2);如果给定了拉筋的布筋间距,那么拉筋的根数=布筋长度/布筋间距。
6、箍筋箍筋长度=(梁宽-2×保护层+梁高-2×保护层)+2×11.9d+8d箍筋根数=(加密区长度/加密区间距+1)×2+(非加密区长度/非加密区间距-1)+1注意:因为构件扣减保护层时,都是扣至纵筋的外皮,那么,我们可以发现,拉筋和箍筋在每个保护层处均被多扣掉了直径值;并且我们在预算中计算钢筋长度时,都是按照外皮计算的,所以软件自动会将多扣掉的长度在补充回来,由此,拉筋计算时增加了2d,箍筋计算时增加了8d。
(如下图所示)7、吊筋吊筋长度=2*锚固+2*斜段长度+次梁宽度+2*50,其中框梁高度>800mm 夹角=60°≤800mm夹角=45°二、中间跨钢筋的计算1、中间支座负筋中间支座负筋:第一排为Ln/3+中间支座值+Ln/3;第二排为Ln/4+中间支座值+Ln/4注意:当中间跨两端的支座负筋延伸长度之和≥该跨的净跨长时,其钢筋长度:第一排为该跨净跨长+(Ln/3+前中间支座值)+(Ln/3+后中间支座值);第二排为该跨净跨长+(Ln/4+前中间支座值)+(Ln/4+后中间支座值)。
1、钢筋保护层厚度1.1、混凝土保护层的作用:1)保证钢筋的锚固:2.2、钢筋的机械锚固:(详《混规》第9.3.2条)当受拉钢筋的直线锚固长度所需的位置不够时,可以采用机械锚固形式,规范推荐了三种机械锚固措施。
图a所示加135°弯钩,靠弯钩内侧对混凝土的局部压力和弯钩尾部斜直段外侧混凝土对弯钩的“板直”趋势的约束效应来提高锚固能力。
此种机械锚固端周围应有相应的箍筋或有足够厚度的混凝土,否则,混凝土会因弯弧对混凝土所引起的劈裂力过大而大面积剥落。
图b、c所示的锚固措施则是靠钢板或短钢筋内端对混凝土的局部压力来提高锚固能力。
混凝土结构中钢筋能够受力是由于其与周围混凝土之间的粘结锚固作用,混凝土保护层越厚,则粘结锚固作用越大。
规范中受力钢筋的锚固长度是以混凝土保护层度不小于钢筋的直径为条件确定的。
l 结构设计说明中虽然特别注明了“受力钢筋保护层厚度不小于钢筋直径”,但在实际施工中往往没有做到,应注意。
2)耐久性:混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋表面形成钝化膜而不易锈蚀。
但是碳化和脱钝会使钢筋遭受锈蚀,碳化的时间与混凝土的保厚层厚度有关,一定的钢筋保护层厚度是结构耐久性所必需的条件。
3)受力构件截面的有效高度:从锚固和耐久性的角度,钢筋在混凝土中的保护层应该越大越好,然而从受力的角度而言,则正好相反。
l 因此,确定混凝土保护层厚度应综合考虑锚固、耐久性、截面有效高度三个因素。
在能保证锚固和耐久性的条件下尽可能取较小的保护层厚度。
1.2、混凝土保护层最小厚度的规定及影响因素:l 混凝土保护层最小厚度根据不同情况分别对待,详《混规》第9.2节。
1)环境类别的影响2)构件类型的影响:①板墙壳类——与大气只有一个接触面;②梁、柱类——棱角部位受力钢筋与大气有两个接触面,碳化和有害介质的入侵更容易,因此最小保厚层厚度适当增加;对结构安全影响更大的柱类构件,保厚层厚度较梁类加大。
③基础—考虑处于地下水影响的潮湿环境;④预制类构件—由于工厂化生产,预制构件的混凝土质量容易得到保证,因此保护层厚度适当减低。
⑤附助钢筋的保护层—箍筋、构造钢筋、分布筋。
1.3、保护层的其他构造要求1)露天悬臂构件:处于二、三类环境中的悬臂板,其上表面应另作水泥砂浆保护层或采取其他保护措施。
2)厚保护层的表面要求:当保护层厚度大于40mm时,应对保护层采取有效的防裂构造措施,常用办法是在构件的表面配置焊接或绑扎的细钢筋网片。
3)混凝土结构的防火要求;4)100年使用年限时的耐久性要求。
2、钢筋的锚固——详《混规》第9.3节;《高规》第6.5节2.1、钢筋锚固机理:l 混凝土结构中钢筋能够受力是由于它与混凝土之间的粘结锚固作用,因此锚固是混凝土结构受力的基础,保证钢筋的锚固是混凝土结构设计中的重要内容。
1)粘结锚固力的构成:钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用由胶结力、摩擦力、咬合力及机械锚固构成。
咬合力表现为钢筋对混凝土咬合齿的挤压力,是锚固作用的主要成分。
2)锚固强度、锚固刚度:l 钢筋的锚固强度和刚度由拉拔试验测定。
钢筋拉拔时,在钢筋与混凝土界面上存在沿钢筋长度方向的抗拔能力。
“粘结应力”——即单位钢筋面积上的作用剪力;“粘结强度”——即为剪应力上限,或者说沿钢筋长度方向的界面抗剪强度。
粘结应力沿钢筋表面传给混凝土,并在锚固段周围的混凝土中形成主应力场,此主应力场不是平面的,而是三维的。
若钢筋锚固长度过短,除去钢筋可能因粘结破坏而拔出外,还可能将其周围的混凝土沿主压应力迹线拉裂,甚至拉出,形成“局部拉脱”破坏。
(如图示)钢筋拉拔时,埋入混凝土的一段长度钢筋表面的粘结能力把拉力有效地传入混凝土,抗拔出能力和抗拔出刚度(指滑出量不能过大)称为“锚固强度”、“锚固刚度”。
3)影响粘结锚固的因素:①混凝土强度的影响——混凝土强度越高,咬合齿越强,握裹层混凝土的劈裂就越不容易发生,故粘结锚固作用越强。
②保护层厚度——混凝土保护层越厚,对锚固钢筋的约束越大;咬合力对握裹层混凝土的劈裂越难发生,粘结锚固作用越强。
当保护层厚度大到一定程度,混凝土不会发生劈裂破坏,而会发生咬合齿挤压破碎引起的刮犁拔出破坏。
③钢筋的外形——钢筋的外形决定了混凝土咬合齿的形状,因而对锚固强度影响很大。
④锚固区域的配箍——锚固区箍筋可加大混凝土的约束。
ü第一种是由梁、柱纵筋的钢筋拉(压)力传入节点的部分所引起的在核心区混凝土形成剪力流承担剪力。
此剪力流将引起核心区混凝土双向受力(一拉一压),随着地震反复作用,核心区将交叉开裂,原由混凝土承担的主拉应力,将改由平行受力方向的节点水平箍肢和节点正面及背面竖向柱筋承担,而主压应力仍由核心区混凝土承担。
此受力机构称为“桁架机构”。
随着受力的正、反交替,梁、柱筋的粘结逐步退化,“桁架机构”所承担的节点剪力比重也逐步下降。
(如图示)ü另一种是由梁、柱端的混凝土压力在核心区混凝土的相应对角线方向(在一定宽度)形成“斜压杆区”,起承担相应部分节点剪力的作用,构成——“斜压杆机构”。
随着桁架机构的退化,斜压机构的受力上升,是节点区的主要抗剪机构。
(如图示)l 试验表明,节点水平箍筋对节点核心区的约束作用,提高了核心区斜压混凝土的抗剪能力——称为“约束机构”。
这种“约束机构”对节点抗震能力发挥着非常重要的作用。
另在“桁架机构”中,节点区箍筋的水平箍肢能承担由剪力流所引起核心区混凝土的主拉应力。
可见节点区的水平箍筋对节点的抗震性能是非常关键的。
6.2、框架中间层端节点的受力特性l 保证梁筋水平锚固段长度不论对于非抗震还是抗震中间层端节点都是非常关键的。
框架中间层端节点因为只有一侧有梁,所以在地震作用占主导地位时,一个方向的地震作用会引起较大的梁端负弯矩(地震负弯矩和重力负弯矩叠加),而另一个方向的地震作用,此时由于地震作用产生梁端正弯矩,与重力作用的梁端负弯矩叠加,则会引起很小的梁端负弯矩或绝对值较小的梁端正弯矩。
与中节点一样,其节点受力机构为:“桁架机构”——由梁筋水平锚固段和柱筋贯穿段经粘结传入节点核心区的剪力仍将在核心区形成剪力场,受力机理同中节点。
②“斜压杆机构”——原理同中间层中节点。
不同之处在于,中节点处仅由梁、柱端的混凝土压力形成“斜压杆”,端节点核心区的“斜压杆”构成如下:当柱截面足够大梁纵筋采用直锚时,节点核心区的“斜压杆”仅由梁、柱端的混凝土压力形成;当梁纵筋采用90°弯锚并按规范要求构造时,梁纵筋90°弯弧和竖直尾段传入核心区的“弯弧力”(对混凝土的压应力),将参与构成节点核心区的“斜压杆”。
③同样,核心区水平箍筋也将形成“约束机构”。
l 综合以上三点可以看出,中间层端节点的受力在处理好梁上下纵筋的锚固前提下,与中间层中节点的受力规律和抗剪机构是相同的,只不过端节点只有一侧有梁,所以作用剪力相对偏小,这对节点的抗震性能是有利的。
l 从以上分析可知,当梁上下纵筋的锚固需采用弯锚时,应向节点内弯折,这可使节点的抗剪机构较为合理、顺畅。
若将梁上部纵筋向上弯入上柱、下部纵筋向下弯入下柱,这种作法不仅对节点受力无益,而且弯入上、下柱的梁筋弯弧会对上、下柱端的混凝土形成附加水平压力,会在上、下柱端形成附加裂缝,增大该区域内柱箍筋的拉力,不宜采用。
若确有必要采用时,应充分考虑此不利影响。
6.3、框架顶层中节点的受力特性顶层中节点根据地震作用的大小形成两种典型受力状态:1)一种是当地震作用相对较小时,左、右梁端均为负弯矩,一侧弯矩大(地震弯矩与竖向荷载弯矩同号叠加),另一侧弯矩小(地震弯矩与竖向荷载弯矩异号叠加后仍为负弯矩),这时柱上端截面抵抗的是左、右梁端的弯矩差,故弯矩值一般不太大,柱剪力与两侧梁中的轴拉力和轴压力平衡,柱轴压力与左、右梁端剪力平衡,节点核心区受力一般不太大。
此时节点核心区的受力机构为,由梁筋、柱筋锚固段的粘结效应在核心区形成剪力场及节点的水平箍肢、正背面柱筋构成“桁架机构”。
2)一种是当地震作用较大时,一侧梁端由地震弯矩与同号竖向荷载弯矩叠加形成负弯矩,另一侧由地震弯矩(正弯矩)与竖向荷载负弯矩叠加形成比另一侧梁端弯矩绝对值小的正弯矩,这时柱上端截面要平衡左、右梁端的弯矩之和,故弯矩值较大。
此时节点核心区的受力机构有“桁架机构”、“斜压杆机构”。
l 由于上端无柱上部梁筋贯穿节点段的上面只有一层混凝土保护层,随着梁筋应力增大,柱顶混凝土保护层会剥落。
l 柱筋的锚固,柱纵筋无论是否弯折必须伸至柱顶。
当采用带90°弯折的锚固方式时,为避免水平尾段在柱顶的拥挤,可将四角柱筋斜向向内弯,而把柱宽内部柱筋弯向四边的梁内。
6.3、框架顶层端节点的受力特性1)顶层端节点根据地震作用的大小及平衡原理,会分别受梁端、柱端组合负弯矩和正弯矩的作用。
梁、柱端负弯矩作用下的受力状态是顶层端节点的主要受力状态。
2)顶层端节点在负弯矩作用下的传力机构有“桁架机构”、“斜压杆机构”。
注意:桁架机构形成的主拉应力和斜压杆机构的压应力总是垂直的,斜压杆从左上至右下。
2)顶层端节点在正弯矩作用下,梁上部和柱外侧钢筋受压,梁下部和柱内侧钢筋受拉。
由钢筋的粘结效应形成剪力场—构成“桁架机构”,梁、柱端截面混凝土受压区压应力,在与柱内侧和梁下部钢筋锚固端的拉力(包括弯折尾段对混凝土的压力)合成后,将形成从左下至右上的斜压区—构成“斜压杆机构”。
7、板钢筋的锚固板是结构的水平构件,承受并传递竖向荷载,无论是单向板还是双向板、单跨板还是连续板,其受力特性为:跨中承受正弯矩;当为约束支座时,支座承受负弯矩(包括连续板中间支座)。
故从受力角度考虑,板筋在支座处的锚固:板面筋按受拉锚固;板底筋锚固同简支支座的梁底筋。
由于现浇板相对于梁而言在其截面内作用的剪力较小,多数情况下都能满足V<0.7ftbho的要求,因此板各跨下部筋伸入支座长度不小于5d,且要求伸至支座中线。
Ø 应注意:当板内会受到较高的温度应力时,板上下钢筋在各个截面处均有可能受较大拉力作用,此时,板的下部筋应按受拉锚固。
Ø 连续板中支座板面筋一般均贯通设置,当支座两侧上部板筋拉力不等时,将在贯穿段的板筋内形成明显的粘结应力;当此拉力差较大时,仅靠贯穿段的粘结应力尚不满足,需延伸到相邻板内,这就是当连续板中支座两侧配筋不一致时,较小板一侧按较大一侧配置的原因。
8、箍筋的锚固l 对结构说明中梁箍筋“为提高箍筋的受力性能,箍钩宜放在梁的受压区”解疑。
Ø 箍筋的作用除去形成钢筋骨架外,从受力方面看主要有三点:1)作抗剪钢筋使用,承担剪力和斜裂缝截面中的弯矩引起的拉力。
2)与抗扭纵筋一起作抗扭钢筋使用,承担扭矩引起的拉力。
3)用来约束受压的混凝土,以提高其极限压应变和抗压强度,承担由混凝土受压后侧向膨胀引起的拉力。