基于11G系列新平法圖集的鋼筋工程量計(jì)算研究

曹祥軍

(集美大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，福建廈門 361006)

1 新平法與11G系列圖集產(chǎn)生的背景

隨著我國(guó)固定資產(chǎn)投資額的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施、房地產(chǎn)投資與建設(shè)方面已經(jīng)成為名副其實(shí)的大國(guó)，拉動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的日趨壯大，但也由此帶來(lái)了不少問題。比如大量能源與資源的消耗、工程從設(shè)計(jì)到施工到驗(yàn)收等環(huán)節(jié)中各種不符合規(guī)范的現(xiàn)象接連發(fā)生，導(dǎo)致了環(huán)境惡化、能源浪費(fèi)、安全事故頻發(fā)。因此，為了在混凝土設(shè)計(jì)中貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，在安全、適用、經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保證質(zhì)量，國(guó)家重新修訂混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，2011年7月1日正式頒布執(zhí)行GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。同時(shí)2010年12月1日起實(shí)施GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，2011年10月1日起實(shí)施JGJ 3-2010高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。

由于新規(guī)范中補(bǔ)充了結(jié)構(gòu)方案、抗震設(shè)計(jì)，修改了保護(hù)層等有關(guān)規(guī)定，故11G系列平法圖集根據(jù)新規(guī)范進(jìn)行了大量調(diào)整，從而取代了03G系列平法圖集。使得從建筑設(shè)計(jì)到預(yù)算、招投標(biāo)、施工等環(huán)節(jié)更好地做到了有規(guī)范可依，更好地和國(guó)際接軌，保證我國(guó)大規(guī)模的投資能夠真正改善民生，對(duì)于GDP的發(fā)展起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。

2 11G101與03G101系列圖集的比較和分析

新的混凝土規(guī)范的變化必然要在新平法圖中體現(xiàn)，判斷新平法圖集變化，必先了解混凝土規(guī)范的新舊變化。新平法圖集主要是根據(jù)新《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行修訂，平法圖集的規(guī)定遵循規(guī)范，是規(guī)范的反映，它不能脫離規(guī)范。但規(guī)范相對(duì)文字化體現(xiàn)是沒有制圖規(guī)則的，平法可以有自己的一套制圖規(guī)則，這是兩者的最大區(qū)別。其他構(gòu)造等方面則完全脫胎于規(guī)范，規(guī)范是平法圖集變化的體現(xiàn)。

2.1 材料變化

2.1.1 提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)

在新規(guī)范中規(guī)定:素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20;采用強(qiáng)度級(jí)別400 MPa及以上的鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25。承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。這是針對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)做的最為嚴(yán)格的規(guī)定，是保證工程質(zhì)量的最安全保障。

2.1.2 高強(qiáng)鋼筋

隨著世界建筑材料的發(fā)展，針對(duì)以前鋼筋的型號(hào)做了更為科學(xué)的規(guī)定。發(fā)展高性能鋼筋，我國(guó)新規(guī)范特別增加了如下鋼筋種類:500 MPa級(jí)帶肋鋼筋;以300 MPa光圓鋼筋取代235a級(jí)鋼筋;限制并準(zhǔn)備淘汰335 MPa鋼筋;最終形成300 MPa，400 MPa，500 MPa的強(qiáng)度梯次，HRB400(三級(jí)鋼)將成主流。

新規(guī)范實(shí)施后的鋼筋牌號(hào)及標(biāo)志見表1。

表1 新規(guī)范實(shí)施后的鋼筋牌號(hào)及標(biāo)志

2.2 基本構(gòu)造變化

2.2.1 混凝土保護(hù)層

混凝土保護(hù)層根據(jù)耐久性不同也發(fā)生了變化，原來(lái)的保護(hù)層是指“縱筋外皮至混凝土表面的距離”，現(xiàn)在的保護(hù)層是指“最外層鋼筋的外皮至混凝土表面的距離”。以前除了滿足“縱筋外皮至混凝土表面的距離”外，還須滿足最小保護(hù)層厚度15 mm。新規(guī)范中墻、板保護(hù)層合并在一起，梁、柱合并在一起。使得最小保護(hù)層厚度比以前規(guī)定的保護(hù)層厚度有所提高，這樣不僅能夠節(jié)省鋼筋，又能避免建筑質(zhì)量通病——露筋的出現(xiàn)。舊規(guī)范中根據(jù)構(gòu)件縱筋確定保護(hù)層明顯是不太合理的，導(dǎo)致因箍筋直徑不同而相同構(gòu)件的混凝土保護(hù)層不同。這也導(dǎo)致了預(yù)算造價(jià)人員因?yàn)橐?guī)范不統(tǒng)一而造成了量的差別，這一改進(jìn)，嚴(yán)格統(tǒng)一了鋼筋的量取規(guī)則，更具可操作性(見表2)。在新平法推出之前，在現(xiàn)場(chǎng)做施工翻樣時(shí)，一般是按箍筋外皮尺寸計(jì)算，柱梁箍筋保護(hù)層一般按25 mm計(jì)算。而新規(guī)范實(shí)施后保護(hù)層則按照控制縱筋到控制最外層鋼筋，這樣更合理，也更容易控制保護(hù)層。

表2 混凝土保護(hù)層最小厚度 mm

對(duì)于工程造價(jià)人員來(lái)說(shuō)，今后在計(jì)算柱梁箍筋、拉筋的長(zhǎng)度時(shí)，計(jì)算公式需要按照L=2(b+h)－8bhc+2×1.9d+2max(10d，75)來(lái)計(jì)算。而且在混凝土等級(jí)小于C25時(shí)，需要增大保護(hù)層厚度。這無(wú)疑是工程造價(jià)人員需要熟記的一點(diǎn)。

2.2.2 鋼筋錨固

鋼筋錨固長(zhǎng)度的計(jì)算是鋼筋工程量中計(jì)算的重點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間相互錨固的具體數(shù)值在新規(guī)范實(shí)施以前的預(yù)算中經(jīng)常出現(xiàn)各自理解的不同，導(dǎo)致了鋼筋工程量出現(xiàn)較大的差別。而新規(guī)范中增加了基本錨固lab的計(jì)算方式:

其中，ft(混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值)取值改為“當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于C60時(shí)，按C60取值”，以適應(yīng)混凝土強(qiáng)度的提高。

設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度為基本錨固長(zhǎng)度乘錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)ζa的數(shù)值，由此反映錨固條件發(fā)生變化的影響:

其中，la不應(yīng)小于200 mm，這成了預(yù)算中的一個(gè)硬性計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)ζa，對(duì)普通鋼筋按規(guī)范第8.3.2條的規(guī)定取用，多于一項(xiàng)時(shí)，則可按連乘計(jì)算，但不應(yīng)小于0.6，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋，可取1.0。受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)ζa見表3。

表3 受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)ζa

受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的規(guī)定，舊平法圖集規(guī)定“在任何情況下不得小于250 mm”，新圖集僅“在非抗震條件下規(guī)定不得小于200 mm”。在抗震條件下，必須執(zhí)行基本錨固長(zhǎng)度乘以修正系數(shù)，并沒有不得小于250 mm的規(guī)定。

在新規(guī)范設(shè)計(jì)的工程下，鋼筋錨固值的計(jì)算公式簡(jiǎn)單明了，但是需要考慮不同情況下的規(guī)定，除了受到上面各種參數(shù)影響外，在任何情況下受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度都不能小于最低限度(最小錨固長(zhǎng)度)，其數(shù)值不應(yīng)小于0.6lab及200 mm。工程造價(jià)人員需要計(jì)算鋼筋的基本錨固可以直接在11G101系列圖集表中查詢，使錨固的取值簡(jiǎn)單了很多。

2.2.3 筋端彎鉤和機(jī)械錨固

新規(guī)范對(duì)鋼筋彎鉤和機(jī)械錨固的形式和技術(shù)要求做了更詳細(xì)的規(guī)定，見表4。

表4 鋼筋彎鉤和機(jī)械錨固的形式和技術(shù)要求

機(jī)械錨固特別是螺栓錨頭是一種新技術(shù)，它可以節(jié)約鋼筋，具有推廣意義，在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。鋼筋的連接變化，對(duì)計(jì)算鋼筋長(zhǎng)度也產(chǎn)生影響?；惧^固引起的鋼筋錨固長(zhǎng)度變化，錨固長(zhǎng)度引起的鋼筋搭接長(zhǎng)度的變化。鋼筋搭接基本原則引起的鋼筋各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的變化。按照新規(guī)范、新平法，對(duì)工程量預(yù)算、鋼筋下料、現(xiàn)場(chǎng)施工都產(chǎn)生比較大的影響。

不宜采用綁扎搭接接頭的規(guī)定改為:受拉鋼筋直徑不宜大于25 mm，受壓鋼筋直徑不宜大于28 mm。鋼筋機(jī)械連接區(qū)段的長(zhǎng)度為35d，d改為連接鋼筋的較小直徑?？v向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于300 mm。

3 結(jié)合11G101圖集的鋼筋工程量計(jì)算解析

根據(jù)以上比較，新規(guī)范下的鋼筋工程量計(jì)算發(fā)生了比較大的變化，下面將根據(jù)廣聯(lián)達(dá)鋼筋算量軟件結(jié)合在預(yù)算過程中容易出現(xiàn)的問題或者比較難以理解的幾個(gè)地方進(jìn)行了直觀通俗的講解，通過幾個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，來(lái)分析新平法中一些構(gòu)造變化對(duì)工程量的影響。

3.1 頂層邊角柱外側(cè)縱筋工程量的計(jì)算

在11G新平法中，頂層邊角柱的變化較大，而圖集中最常用的B，C節(jié)點(diǎn)，很多造價(jià)不清楚如何來(lái)選擇以及柱外側(cè)鋼筋的構(gòu)造。

案例1:某建筑頂層柱子如圖1所示，層高為3 m，根據(jù)抗震情況，柱為C30混凝土，柱子鋼筋信息4C22+12C18，柱尺寸為600×600，柱保護(hù)層40;

圖1 頂層外邊柱縱筋三維圖

當(dāng)屋面框架梁高為700 mm時(shí):

1.5Labe=1.5×31d=1 023 mm，這個(gè)時(shí)候需要判斷是否到達(dá)柱子內(nèi)邊:

則:梁高 －保護(hù)層+柱寬 －保護(hù)層 =700－4+600－40=1 256 ＞1.5Labe。

該柱子頂層外側(cè)鋼筋長(zhǎng)度的計(jì)算結(jié)果為:3 000－max(2 300/6，900，500)－700+700 － 20+max(1.5 ×40d －700+20，15d)=2 360 mm。

3.2 屋面框架梁上部鋼筋端部構(gòu)造

在11G平法中，屋面框架梁構(gòu)造直接在KZ的頂層邊角柱構(gòu)造節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行標(biāo)示。從圖2可以看出，WKL端部構(gòu)造一定為彎至梁底，同時(shí)要求彎折長(zhǎng)度必須不小于15d。

圖2 屋面框架梁鋼筋圖

案例2:當(dāng)梁高為500 mm，梁上部鋼筋信息為:上部鋼筋(2c14)，保護(hù)層20，混凝土等級(jí)c30。按照新平法，其上部鋼筋彎折長(zhǎng)度=max(梁高－保護(hù)層，15d)=max(680，375)=680 mm;

則該梁上部端部鋼筋的長(zhǎng)度為:4 600/3+900－20+680=3 093 mm。

3.3 抗震框架梁的加密區(qū)范圍計(jì)算

在新平法11G-1平法第85頁(yè)中，對(duì)抗震框架梁KL，WKL的箍筋加密區(qū)做出了規(guī)定，當(dāng)框架梁以主梁為支座時(shí)，這一端可不設(shè)加密區(qū)，見圖3。

圖3 以主梁為支座的梁

根據(jù)11G規(guī)則，當(dāng)以主梁為支座時(shí)，此端可以不加密。

那本案例中左側(cè)以梁為支座一端無(wú)加密區(qū)，只有左側(cè)以柱子為支座處為加密區(qū)，見圖4。

加密區(qū)根數(shù)為 ceil［max(2hb，550)－50］/100+1=12。

非加密區(qū)根數(shù)為ceil(6 000－200－200－2hb－50)/200=23。

圖4 以主梁為支座的梁的加密區(qū)

采用11G的算法，KL-1的箍筋根數(shù)為35根。

通過案例可以看出，新舊平法中對(duì)框架梁箍筋加密區(qū)的規(guī)定發(fā)生了較大的變化，在計(jì)算時(shí)，要認(rèn)真讀圖，注意圖紙中是否有關(guān)于加密區(qū)的說(shuō)明，在對(duì)量時(shí)，也要區(qū)分不同的建筑構(gòu)造，節(jié)點(diǎn)各自采用什么構(gòu)造，這樣就可以保證結(jié)果的準(zhǔn)確。

以上對(duì)新平法和11G101系列圖集分析，很容易就可以直觀的感受到新平法的變化給鋼筋計(jì)算結(jié)果帶來(lái)的影響，看懂新規(guī)范，認(rèn)識(shí)新圖集，只有對(duì)新平法的構(gòu)造理解掌握后，在算量的過程中才能夠運(yùn)用正確的構(gòu)造及規(guī)則，才能保證算量準(zhǔn)確、對(duì)量清晰，真正在造價(jià)工程中發(fā)揮嫻熟的技巧和運(yùn)算能力。

［1］中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集11G101-3［M］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

［2］郭 峰，劉宏芳.G101平法圖集鋼筋構(gòu)造詳解及計(jì)算機(jī)3D實(shí)現(xiàn)［M］.大連:大連理工大學(xué)出版社，2010.

［3］陳雪光.平法鋼筋計(jì)算與實(shí)例［M］.南京:江蘇人民出版社，2012:8.

［4］陳達(dá)飛.平法識(shí)圖與鋼筋計(jì)算［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012:8.

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