考慮支座處板底鋼筋彎起的鋼筋焊接網(wǎng)樓板試驗(yàn)研究

孟凡林 孟祥瑞

(1：吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，長春 130118； 2：吉林省中鼎建筑設(shè)計(jì)有限公司，長春 130061)

0 引言

鋼筋焊接網(wǎng)是一種在工廠用專門的焊網(wǎng)機(jī)采用電阻點(diǎn)焊焊接成型的網(wǎng)狀鋼筋制品，其焊接材料可以是熱軋帶肋鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、冷拔光圓鋼筋等.與傳統(tǒng)的綁扎鋼筋相比，焊接鋼筋網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：工業(yè)化生產(chǎn)的焊接鋼筋網(wǎng)技術(shù)取代了現(xiàn)場鋼筋調(diào)直、擺放、綁扎等工序，有效地降低現(xiàn)場安裝工時(shí)和勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也降低了建設(shè)成本.鋼筋焊接網(wǎng)在國外廣泛應(yīng)用于民用建筑工程中的樓板、墻板及市政工程中的路面、橋面[1].近年來，鋼筋焊接網(wǎng)技術(shù)被建設(shè)部列入重點(diǎn)推廣新技術(shù)之一.目前，已有學(xué)者對采用鋼筋焊接網(wǎng)鋼筋混凝土樓板進(jìn)行了試驗(yàn)研究[2]，但是當(dāng)鋼筋焊接網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板時(shí)，鋼筋焊接網(wǎng)的放置會受到支座處梁或墻中縱向鋼筋所處位置的限制，鋼筋焊接網(wǎng)無法平直伸入支座，使得工廠化生產(chǎn)的鋼筋焊接網(wǎng)無法在一塊樓板中整片使用，只能采取截?cái)啻罱拥姆绞?，其做法見《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 114-2003)[3]和《鋼筋焊接網(wǎng)混凝土樓板與剪力墻構(gòu)造詳圖》(04SG309)[4].本文對兩跨設(shè)有鋼筋焊接網(wǎng)的鋼筋混凝土單向板進(jìn)行了靜力試驗(yàn)研究.該單向板的板底鋼筋及板頂鋼筋均采用鋼筋焊接網(wǎng)，為了鋼筋焊接網(wǎng)安裝方便，本文采用了不同于文獻(xiàn)[3]和文獻(xiàn)[4]的一種新方法，即在靠近支座位置，將板底鋼筋向上彎起，以解決底部鋼筋焊接網(wǎng)錨固問題.目前尚未發(fā)現(xiàn)工程中有此種做法，因此此種方法需要試驗(yàn)驗(yàn)證.

1 構(gòu)件設(shè)計(jì)及試驗(yàn)概況

本試驗(yàn)采用兩跨鋼筋混凝土單向板，跨度3 000mm，寬度1 500mm，板厚100mm.設(shè)計(jì)恒荷載為樓板自重：2.5kN/m2，活荷載為4.4kN/m2.樓板縱向受力鋼筋采用HRB400級，分布鋼筋采用冷拔低碳鋼絲CRB500級，混凝土強(qiáng)度等級為C25.構(gòu)件板底及邊支座板頂縱向鋼筋為Φ8@200，分布鋼筋為Φb4@200；中間支座板頂縱向鋼筋為Φ8@150，分布鋼筋為Φb4@200.鋼筋的彎起原則是：在樓板底部靠近支座區(qū)域內(nèi)，由于混凝土受壓，鋼筋受力較小，鋼筋焊接網(wǎng)彎起既可以起到安裝方便的作用，又可以利用彎起鋼筋抵抗支座位置的剪力.彎起點(diǎn)位置在靠近支座位置75mm處，彎折角度為45°，錨入支座部分長度大于支座梁寬的50%.為驗(yàn)證全部彎起和部分彎起對承載力的影響，試驗(yàn)中將一片鋼筋焊接網(wǎng)端部鋼筋全部彎起錨入支座，另一片鋼筋焊接網(wǎng)端部鋼筋間隔彎起錨入支座.具體試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D1和圖2所示.

圖1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

圖2 鋼筋焊接網(wǎng)

試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)采用理正結(jié)構(gòu)工具箱V5.7版，理論計(jì)算模型按照傳統(tǒng)兩跨連續(xù)板建立，混凝土強(qiáng)度等級為C25，鋼筋強(qiáng)度等級為HRB400級，構(gòu)件彎矩圖、剪力圖及撓度圖如圖3所示.

本試驗(yàn)采用現(xiàn)場試驗(yàn)的方式，在施工現(xiàn)場先利用粘土磚砌筑370mm厚墻三道，墻高1 200mm，板支座為200×300鋼筋混凝土梁，放置在磚墻上.在支完模板后，將預(yù)先彎折好的鋼筋焊接網(wǎng)放在模板上(如圖4所示)，將應(yīng)變片導(dǎo)線固定好后，澆筑混凝土并振搗，完成構(gòu)件制作.加載方案采用重力直接加載方式，加載重物為袋裝砂子，在施工現(xiàn)場就地取材，利用秤稱重后均布加載到構(gòu)件的極限荷載.在單向板底部跨中位置和邊支座板頂位置設(shè)置千分表位移計(jì)，鋼筋應(yīng)變采集采用DH-3818靜態(tài)應(yīng)變測試儀.在施加荷載10min后，開始測量單向板的撓度、裂縫、應(yīng)變值.

圖3 理論計(jì)算的彎矩圖、剪力圖和撓度圖

圖4 支座處鋼筋彎起節(jié)點(diǎn)

2 試驗(yàn)結(jié)果

隨著荷載的增加，在單向板的跨中板底、中間支座板頂、邊支座板底與邊梁交匯處都產(chǎn)生裂縫，但裂縫寬度較小，最大裂縫寬度均小于1mm.按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50152-2012)[5]第7.3.3條規(guī)定：受拉主筋處裂縫達(dá)到1.50mm或鋼筋應(yīng)變達(dá)到0.01，即判斷試件達(dá)到承載能力極限狀態(tài).在單向板跨中位置，鋼筋的應(yīng)變值為876με(全部彎起)和870με(50%間隔彎起)，受力狀態(tài)為拉應(yīng)力；在中間支座處鋼筋彎起位置，鋼筋的應(yīng)變值為-168με，受力狀態(tài)為壓應(yīng)力；在邊支座鋼筋彎起位置，鋼筋的應(yīng)變值為-76με，受力狀態(tài)為壓應(yīng)力.按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]給出的HRB400級鋼筋的屈服強(qiáng)度及彈性模量，可以計(jì)算出鋼筋的屈服應(yīng)變?yōu)? 000με.加載試驗(yàn)所得應(yīng)變值遠(yuǎn)小于鋼筋屈服應(yīng)變，尚處于彈性階段.試驗(yàn)過程中，測量單向板跨中最大撓度分別為5.601mm(全部彎起)和5.596mm(50%間隔彎起)，小于理論計(jì)算值6.959mm.按照現(xiàn)有規(guī)范設(shè)計(jì)的單向板結(jié)構(gòu)，具有足夠的安全儲備.從試驗(yàn)結(jié)果也可以看出，兩種不同的端部鋼筋彎起方式的豎向位移和跨中鋼筋最大應(yīng)變相差很小.

3 結(jié)論

本文通過現(xiàn)場試驗(yàn)的方式來驗(yàn)證設(shè)置有鋼筋焊接網(wǎng)的鋼筋混凝土單向板支座位置板底鋼筋彎起節(jié)點(diǎn)的可行性，通過試驗(yàn)可以得到以下結(jié)論：

(1) 試驗(yàn)過程中，在施加到計(jì)算極限荷載后，單向板的裂縫小于1mm，沒有達(dá)到極限承載力狀態(tài)；

(2) 加載完成后，在單向板跨中位置，鋼筋的應(yīng)變值為876με(全部彎起)和870με(50%間隔彎起)；在中間支座處鋼筋彎起位置，鋼筋的應(yīng)變值為-168με；在邊支座鋼筋彎起位置，鋼筋的應(yīng)變值為-76με，鋼筋的應(yīng)變值小于鋼筋的屈服應(yīng)變，鋼筋受力尚處于彈性階段；

(3) 試驗(yàn)過程中，測量單向板跨中最大撓度為5.601mm(全部彎起)和5.596mm(50%間隔彎起)，小于理論計(jì)算值6.959mm.按照現(xiàn)有規(guī)范設(shè)計(jì)的單向板結(jié)構(gòu)，具有足夠的安全儲備；

(4) 樓板底部鋼筋不同彎起方式的試驗(yàn)結(jié)果相差較小.

本文僅利用現(xiàn)場試驗(yàn)的方式驗(yàn)證了支座處板底鋼筋彎起錨固到支座方法的可行性，精度不高，不能研究加載過程中構(gòu)件受力及裂縫發(fā)展的變化過程，還需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證.鋼筋焊接網(wǎng)這種新型的配筋形式，省去了施工現(xiàn)場人工綁扎鋼筋工序，具有施工過程短、節(jié)約鋼材的優(yōu)點(diǎn)，故鋼筋焊接網(wǎng)具有良好的應(yīng)用前景.

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李志華,張廣義.焊接鋼筋網(wǎng)研究應(yīng)用綜述[J].山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，20(5)：82-87.

[2] 尤雪萍,張寶珠.焊接鋼筋網(wǎng)混凝土單向簡支板的試驗(yàn)研究[J].結(jié)構(gòu)工程師，1995(3)：17-21.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部.鋼筋焊接網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 114-2003)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.鋼筋焊接網(wǎng)混凝土樓板與剪力墻構(gòu)造詳圖(04SG309)[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2006.

[5] 中華人民共和國建設(shè)部.混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 50152-2012)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[6] 中華人民共和國建設(shè)部.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2010)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.