淺談解決梁端鋼筋過密的方法

仲懷峰 姜舟 張帆 陳才然 劉亞松

中建八局第三建設(shè)有限公司上海分公司 江蘇 南京 210000

正文：

引言：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)考慮到具有塑性內(nèi)力重分布這一特性，可以采用彎矩調(diào)幅方法來降低梁端節(jié)點處負筋配筋率。當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（超靜定結(jié)構(gòu)）受荷載作用下，荷載首先使梁端形成塑性鉸，此時結(jié)構(gòu)并未完全破壞。由于結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性內(nèi)力重分布，使得結(jié)構(gòu)可以承受更大的荷載。結(jié)構(gòu)設(shè)計時可調(diào)幅讓梁端彎矩小一點，而增大梁跨中彎矩，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載力儲備，獲得更大的經(jīng)濟效益。這樣做還有一個優(yōu)點就是梁端彎矩設(shè)計值減小后，可以減少梁柱節(jié)點處的配筋，不會因配筋過密致使混凝土無法澆注。梁端彎矩調(diào)幅的方法是：利用結(jié)構(gòu)力學(xué)計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況，再把梁端彎矩乘以小于1的折減系數(shù)，最后利用結(jié)構(gòu)力學(xué)進行內(nèi)力調(diào)整，得到梁調(diào)幅后的彎矩分布情況。

1 梁端鋼筋過密所帶來的問題

梁端鋼筋過密所帶來的問題不僅僅是混凝土澆筑困難，而且會由此引起施工質(zhì)量缺陷等問題：

1）梁端鋼筋過密導(dǎo)致振搗棒無法順利插入振搗，浪費大量人力資源且成型混凝土蜂窩麻面；

2）梁端過密的鋼筋導(dǎo)致混凝土中的石子無法通過梁端節(jié)點到達柱子內(nèi)部，造成混凝土離析，致使混凝土無法達到預(yù)期強度等級，且堆積在梁端節(jié)點處的石子阻礙混凝土順利澆筑，浪費大量人力資源；

3）當(dāng)構(gòu)件的縱筋相互緊密接觸時，會影響混凝土對鋼筋的有效包裹，降低混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)作用，導(dǎo)致無法確保鋼筋與混凝土的錨固強度；

2 塑性內(nèi)力重分布分析

1）彎矩調(diào)幅適用于鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁和連續(xù)單向板。值得注意的是，只有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在自重荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力，才可以通過彎矩調(diào)幅對梁端彎矩進行適度降低，再利用結(jié)構(gòu)力學(xué)原理求出對應(yīng)的跨中彎矩。對于風(fēng)荷載、地震作用等水平荷載，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的彎矩是非對稱的，無法進行梁端彎矩調(diào)幅。

2）當(dāng)采用塑性內(nèi)力重分布分析方法進行結(jié)構(gòu)、構(gòu)件設(shè)計時，其內(nèi)部鋼筋（普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋）在最大拉力作用下的總伸長率不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值。通過有效的構(gòu)造措施，使得構(gòu)件的裂縫寬度及變形程度符合規(guī)范要求。

結(jié)構(gòu)、構(gòu)件處于具有侵蝕性等環(huán)境惡略的條件下時，規(guī)范規(guī)定嚴禁使用彎矩調(diào)幅設(shè)計方法，以防止結(jié)構(gòu)、構(gòu)件產(chǎn)生裂縫，造成構(gòu)件內(nèi)部鋼筋腐蝕。當(dāng)動荷載直接作用在結(jié)構(gòu)、構(gòu)件上時（橋梁、廠房吊車梁等），由于生產(chǎn)活動對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件變形要求比較嚴格，亦嚴禁使用彎矩調(diào)幅設(shè)計方法。

3）規(guī)范對鋼筋混凝土梁端以及鋼筋混凝土板的負彎矩調(diào)幅幅度進行了限定，確保構(gòu)件的變形不會超過規(guī)范規(guī)定。為防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞（超筋梁、少筋梁），規(guī)范對彎矩調(diào)幅后的梁截面相對受壓區(qū)高度進行了限定。

3 保證充分內(nèi)力重分布的條件

3.1 相對受壓區(qū)高度

相對受壓區(qū)高度與構(gòu)件配筋率直接相關(guān)，混凝土的抗壓強度是一定值，構(gòu)件截面受拉區(qū)配筋越多，其能承受的拉力就越大，只有增加截面的受壓區(qū)高度，才能夠抵抗鋼筋產(chǎn)生的拉力，使得整個截面處于平衡狀態(tài)。本條提出控制相對受壓區(qū)高度的最大值，就是控制構(gòu)件的配筋率的最大值。其目的在于防止形成超筋梁發(fā)生脆性破壞，脆性破壞在破壞之前只有很小的變形，更不會發(fā)生塑性內(nèi)力重分布，所以要想保證充分內(nèi)力重分布，相對受壓區(qū)高度一定要小于規(guī)定值。

3.2 鋼筋混凝土梁端以及鋼筋混凝土板的負彎矩調(diào)幅幅度不宜過大

彎矩調(diào)幅幅度過大時，梁端負彎矩值設(shè)計值會很小，而梁跨中彎矩設(shè)計值會很大，導(dǎo)致梁端早早形成塑性鉸，而跨中卻很難形成塑性鉸，荷載較大時，梁端會出現(xiàn)明顯的裂縫，影響結(jié)構(gòu)正常使用，且梁端容易發(fā)生斷裂。

3.3 宜用HRB235和HRB335級鋼筋，C20-C45級混凝土

熱軋帶肋鋼筋與混凝土之間有更強的咬合力，且低等級的鋼筋與混凝土擁有更好的塑性變形能力，更有利于發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分布這一特性，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載力，獲得更大的經(jīng)濟效益。

4 解決梁端鋼筋過密的措施

密集的梁端支座鋼筋，給施工帶來極大的困擾的同時也浪費了大量成本，造成工程質(zhì)量缺陷?？梢酝ㄟ^完善結(jié)構(gòu)設(shè)計和提高施工技術(shù)來解決梁端鋼筋過密這一工程問題。

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計上可采取以下措施

1）當(dāng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件配筋較多時，采用大直徑鋼筋，減少鋼筋根數(shù)（注意驗算梁支座處裂縫寬度），可以有效降低鋼筋密集程度，使混凝土澆筑流暢；

2）將彎矩調(diào)幅系數(shù)降至0.8或0.75，降低彎矩調(diào)幅系數(shù)，直接影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的鋼筋分布，使鋼筋在各截面分布更加均勻，有利于結(jié)構(gòu)、構(gòu)件產(chǎn)生塑性內(nèi)力重分布，充分發(fā)揮其承載能力；

3）現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時梁端、柱端均按剛域考慮，可減少梁的計算長度，改善梁端配筋過于密集這一問題。

4.2 施工技術(shù)上可采取以下措施

1）使用自密實混凝土代替普通混凝土，自密實混凝土更適用于鋼筋較為密集的結(jié)構(gòu)施工，解決了由于振搗棒無法插入振搗這一施工困難，且脫模后的混凝土不存在蜂窩麻面，減少了由于振搗對模板、鋼筋位置的擾動，提升了施工質(zhì)量，節(jié)約大量勞動力；

2）當(dāng)由于材料供應(yīng)等問題，無法提供自密實混凝土?xí)r，采用小振搗棒振搗，在方便振搗的同時，也可以降低振搗棒對模板鋼筋的擾動；

3）框架梁端支座處，由于梁筋（柱筋）彎錨造成鋼筋過密，彎錨鋼筋不但增加節(jié)點配筋量，而且給施工帶來極大困擾，梁筋（柱筋）采用機械錨固技術(shù)，取消彎鉤長度，通常節(jié)省50%的空間，在大幅度提高施工效率的同時節(jié)約鋼材。

5 結(jié)語

科技蓬勃的今天，施工現(xiàn)場由于梁端鋼筋過密造成施工困難、質(zhì)量缺陷顯得格格不入，拖緩了工程進度，降低了工程質(zhì)量。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)塑性內(nèi)力重分布這一特征，對梁端進行彎矩調(diào)幅，可以改善梁端鋼筋過密這一工程問題，同時可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載能力，獲得更大的經(jīng)濟效益。在施工技術(shù)上，采用自密實混凝土、機械錨固等新材料、新技術(shù)解決梁端鋼筋過密這一工程問題，提高施工現(xiàn)場科技水平，緊跟時代步伐。