鋼筋混凝土主次梁相交節(jié)點(diǎn)配筋構(gòu)造分析

游 強(qiáng)，游 猛

(1.宜賓學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，四川宜賓644000;2.南華大學(xué)建筑工程與資源環(huán)境學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421001)

鋼筋混凝土主次梁相交節(jié)點(diǎn)配筋構(gòu)造分析

游 強(qiáng)1，游 猛2

(1.宜賓學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，四川宜賓644000;2.南華大學(xué)建筑工程與資源環(huán)境學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421001)

分析了主次梁相交節(jié)點(diǎn)處八字形斜裂縫產(chǎn)生機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，對(duì)工程中一些常見(jiàn)不合理做法進(jìn)行辨析，并提出相應(yīng)的配筋構(gòu)造建議，以保證節(jié)點(diǎn)傳力安全可靠，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件之間連接的整體性。

主次梁相交節(jié)點(diǎn);八字形斜裂縫;不合理做法辨析;配筋構(gòu)造建議

引言

可明確劃分主次梁的單向板和雙向板肋梁樓蓋是使用最廣泛的一種樓蓋形式，而主次梁相交節(jié)點(diǎn)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中廣泛存在的一種節(jié)點(diǎn)形式。對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，采取合理的配筋構(gòu)造措施對(duì)保證傳力明確可靠、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件之間連接的整體性無(wú)疑是極其重要的。為此，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］(GB50010 －2002)第 10.2.13 條明確規(guī)定在梁高范圍內(nèi)受到集中荷載作用的主梁，該集中荷載應(yīng)全部由配置在主梁內(nèi)的附加橫向鋼筋(箍筋或吊筋)承擔(dān)，并對(duì)附加橫向鋼筋的面積、配置范圍做出了明確的要求。目前，設(shè)計(jì)人員主要據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)，而施工人員主要根據(jù)《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》［2］(03G101－1，以下簡(jiǎn)稱(chēng)《平法》)進(jìn)行鋼筋安裝配置。在工程實(shí)踐中，由于設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)理人員不熟悉設(shè)計(jì)規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范，不注意區(qū)分不同的情況采取相應(yīng)處理措施，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中說(shuō)明不明確或設(shè)計(jì)人員未進(jìn)行技術(shù)交底，均會(huì)導(dǎo)致一些不合理的做法。本文擬首先分析主次梁相交節(jié)點(diǎn)斜裂縫產(chǎn)生機(jī)理，然后針對(duì)工程中的一些常見(jiàn)情況及做法進(jìn)行辨析，并提出相應(yīng)的配筋構(gòu)造建議。

1.主次梁相交節(jié)點(diǎn)斜裂縫機(jī)理分析

鋼筋混凝土主次梁相交節(jié)點(diǎn)處，次梁頂部在負(fù)彎矩作用下產(chǎn)生橫向裂縫后，次梁傳來(lái)的集中荷載將通過(guò)次梁下部剪壓區(qū)的剪切傳至主梁截面高度的中下部(見(jiàn)圖1示)。該集中荷載將在主梁梁腹中引起與主梁軸線垂直的局部應(yīng)力，該局部應(yīng)力在荷載傳力點(diǎn)以上為拉應(yīng)力，以下則為壓應(yīng)力;局部應(yīng)力在節(jié)點(diǎn)兩側(cè)(0.5～0.65)h(h為主梁截面高)范圍內(nèi)逐漸減小直至消失。當(dāng)該局部應(yīng)力產(chǎn)生的主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就可能在主梁腹部產(chǎn)生八字形斜裂縫(見(jiàn)圖1)。

圖1 主次梁相交節(jié)點(diǎn)處八字形斜裂縫

為防止集中荷載影響區(qū)下部混凝土拉脫而引起局部破壞并彌補(bǔ)間接加載導(dǎo)致的梁斜截面受剪承載力的降低，應(yīng)在節(jié)點(diǎn)左右兩側(cè)于主梁中配置附加橫向鋼筋。實(shí)驗(yàn)指出［3－5］，在主次梁節(jié)點(diǎn)兩側(cè)0.5倍梁高范圍內(nèi)附加橫向鋼筋應(yīng)力較大，極限狀態(tài)時(shí)可達(dá)到屈服，但在此范圍外，附加橫向鋼筋應(yīng)力較小，不能充分發(fā)揮作用，故附加橫向鋼筋應(yīng)配置在一定范圍內(nèi)?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定附加橫向鋼筋應(yīng)配置在由式s=sh1+3b確定的范圍內(nèi)并優(yōu)先采用箍筋。

2.工程中一些常見(jiàn)不合理做法辨析及建議

(1)吊筋位置不當(dāng)?；蛟S是由于吊筋名稱(chēng)的誤導(dǎo)，施工及設(shè)計(jì)中常有將吊筋設(shè)置在次梁的下邊緣的做法，見(jiàn)圖2(a)。這種做法是不妥的。原因在于:在主次梁相交處，次梁傳來(lái)的集中荷載可能使主梁下部產(chǎn)生八字形斜裂縫，設(shè)置吊筋的目的是抗剪和防止因產(chǎn)生八字形斜裂縫而將主梁下部混凝土拉脫，而不是將次梁“吊”起來(lái)，實(shí)際上，若設(shè)置吊筋是為了將次梁吊起來(lái)，則吊筋就應(yīng)和預(yù)制構(gòu)件的吊鉤一樣與梁軸線的夾角成90°而不是45°或60°，另外附加橫向鋼筋也不可能采取規(guī)范優(yōu)先采用的箍筋做法。因此，正確的做法應(yīng)當(dāng)是吊筋的下部應(yīng)落到主梁的下邊，見(jiàn)圖2(b)所示。另外，為了方便施工，附加橫向鋼筋應(yīng)盡量采用箍筋，不采用或少采用吊筋。

圖2 吊筋位置

(2)梁上托柱、擱置預(yù)制鋼筋混凝土梁或鋼梁，基礎(chǔ)梁與柱交接處仍設(shè)置附加橫向鋼筋。根據(jù)前述，當(dāng)集中荷載作用于主梁頂部時(shí)，在主梁腹部就不存在產(chǎn)生主拉應(yīng)力的條件，也就不會(huì)產(chǎn)生八字形斜裂縫而將主梁下部混凝土拉脫，因此，也就不必配置附加橫向鋼筋而僅需配置足夠數(shù)量的抗剪鋼筋。實(shí)際上，這種情況相當(dāng)于吊車(chē)荷載作用于吊車(chē)梁的情況。但在工程實(shí)踐中，基礎(chǔ)梁與柱交接處配置吊筋的實(shí)例卻較多，這不僅浪費(fèi)鋼材而且也增大了工程量。

(3)不區(qū)分情況一律在主次梁相交節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)配置主梁抗剪箍筋。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集03G101也要求在該范圍內(nèi)應(yīng)配置主梁正常的抗剪箍筋或加密區(qū)箍筋，這種做法是否合理呢?根據(jù)前述，在主次梁相交節(jié)點(diǎn)區(qū)域主梁并不會(huì)出現(xiàn)剪切斜裂縫，出現(xiàn)斜裂縫的區(qū)域位于次梁兩側(cè)(0.5～0.65)h(h為主梁截面高)范圍內(nèi);其次，當(dāng)主次梁截面高度相差不大且梁頂標(biāo)高一致時(shí)，次梁對(duì)主梁的約束作用較大，混凝土抗剪能力有所提高;此外，在該區(qū)域配置箍筋施工困難。綜合考慮以上因素，在滿足上述條件下，該區(qū)域以不配置正常抗剪箍筋為佳。

但當(dāng)主次梁截面高度相差較大或梁上托柱時(shí)，應(yīng)在相交區(qū)域主梁內(nèi)配置正?？辜艄拷?。因?yàn)榇藭r(shí)次梁或柱對(duì)主梁約束作用很弱或沒(méi)有約束作用。

(4)主梁內(nèi)僅在次梁邊配置附加箍筋而未配置滿足受剪承載力所需抗剪箍筋。一方面這兩種箍筋的作用是不相同的，另外《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的斜截面受剪承載力計(jì)算公式是在荷載作用于梁頂?shù)闹苯蛹虞d條件下建立的，而次梁傳給主梁的集中荷載為間接加載方式，其受剪承載力低于其他條件均相同的直接加載方式，因此，必須配置滿足受剪承載力所需抗剪箍筋。正確的配置方法方法:可先按抗剪承載力配置抗剪箍筋，再按需要在s≤2h1+3b范圍內(nèi)配置附加箍筋，其間距一般應(yīng)≤80mm。

(5)不區(qū)分情況一律將附加箍筋設(shè)置在s≤2h1+3b寬度范圍內(nèi)。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第10.2.13條指出:當(dāng)次梁寬度b較大，宜適當(dāng)減小由2h1+3b所確定的附加箍筋配置寬度;當(dāng)主次梁高度差h1過(guò)小時(shí)，宜適當(dāng)增大由2h1+3b所確定的配置寬度。前者可能是因?yàn)橛墒?h1+3b所確定的附加箍筋配置寬度較大，距次梁邊較遠(yuǎn)處箍筋應(yīng)力較低不能充分發(fā)揮作用，后者則可能是因當(dāng)h1過(guò)小時(shí)，斜裂縫傾角＞45°的原因。

此外，當(dāng)沿主梁跨度方向在梁高范圍內(nèi)受兩個(gè)或以上次梁傳來(lái)集中荷載作用時(shí)，考慮到在這種情況下可能形成一個(gè)總的拉脫效應(yīng)和拉脫破壞面，見(jiàn)圖3。此時(shí)，相對(duì)安全的一種做法是，保持集中荷載作用點(diǎn)之間的附加橫向鋼筋數(shù)量不變，適當(dāng)增加集中荷載作用點(diǎn)之外的附加橫向鋼筋數(shù)量。尚需注意的是，確定附加橫向鋼筋配置范圍式2h1+3b中的b應(yīng)為兩次梁外緣之間的距離，同時(shí)，因b較大，尚宜適當(dāng)減小由2h1+3b所確定的附加箍筋配置寬度。

圖3 多次梁總拉脫效應(yīng)

3.懸挑梁外端支承次梁的構(gòu)造做法

樓蓋結(jié)構(gòu)中懸挑梁外端支承次梁時(shí)，可按以下方法進(jìn)行計(jì)算及構(gòu)造處理:

(1)當(dāng)次梁截面高度與挑梁截面高度相同時(shí)，可按圖4(a)(b)進(jìn)行構(gòu)造處理，圖中的附加橫向鋼筋為懸挑梁上部彎下鋼筋A(yù)s1與次梁邊的加密箍筋A(yù)sv，可按下式驗(yàn)算其承載力:

(2)當(dāng)次梁底面標(biāo)高低于主梁底面標(biāo)高時(shí)，可按圖4(c)(d)設(shè)置吊柱，其吊筋的承載力可按下式驗(yàn)算:

圖4 懸挑梁自由端支承次梁構(gòu)造

式中F—次梁施加于挑梁外端的集中力設(shè)計(jì)值;

fyv，fy—箍筋或吊筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;

Asv—箍筋截面面積，取次梁邊兩個(gè)箍筋的截面面積總和;

As1—懸挑梁上部彎下鋼筋截面面積;

As—吊柱吊筋截面面積總和;

4.結(jié)束語(yǔ)

對(duì)以上幾個(gè)問(wèn)題的分析表明，主次梁相交節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與施工特別是鋼筋安裝必須結(jié)合圖紙、《平法》、設(shè)計(jì)規(guī)范和施工驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行。一方面設(shè)計(jì)人員要注意區(qū)分不同情況采取相應(yīng)措施對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)與配筋構(gòu)造處理;另一方面，施工及監(jiān)理人員除應(yīng)熟悉施工驗(yàn)收規(guī)范外，還應(yīng)了解設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于主次梁相交節(jié)點(diǎn)的有關(guān)要求，只有這樣才能正確地進(jìn)行節(jié)點(diǎn)鋼筋安裝，才能保證節(jié)點(diǎn)傳力安全可靠，提高工程質(zhì)量。

［1］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50010－2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.03G101－1，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［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］江見(jiàn)鯨.混凝土建筑結(jié)構(gòu)工程學(xué)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997:253－257.

［4］杜國(guó)平，俞錫鋼，陳曉東.主次梁相交處鋼筋處理方法探討［J］.中國(guó)科技信息，2010，11(7):71 －72.

［5］修昱，夏克.淺談主次梁交叉部位負(fù)筋的合理排放［J］.雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，3(4):71 －75.

(責(zé)任編輯 呂志遠(yuǎn))

Abstract:This paper analyzed the mechanism of splayed oblique crack on the intersection joints of reinforced concrete main and secondary beams，discusses some unreasonable practices in construction and offers some suggestions on reinforcement structure in order to ensure the safety and reliability of load－transferring on intersection joints and to strengthen the integrity of the structure.

Key words:intersection joints of main and secondary beams;splayed oblique crack;unreasonable practice;suggestion on reinforcement structure

On Reinforcement Structure of Intersection Joints of Reinforced Concrete Main And Secondary Beams

YOU Qiang1，YOU Meng2
(1.School of Economics and Management，Yibin University，Sichuan Yibin 644000，China;2.School of Urban Construction，University of South China，Hunan Hengyang 421001，China)

TU375.2

B

1008－3715(2011)01－0118－03

2010－12－01

游強(qiáng)(1973—)，男，重慶長(zhǎng)壽人，碩士，宜賓學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)榛炷僚c預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。