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浅谈钢筋代换应注意的问题
浅谈钢筋代换应注意的问题
在钢筋工程施工时,往往因钢筋规格品种不全,满足不了原设计要求,而采用钢筋代换的方式解决。
钢筋的代换直接关系到建筑结构的安全,因此必须经过精确的验算。
笔者将钢筋代换应注意的几个问题阐述如下,与同行共同探讨。
1.目前,普遍采用等强代换法,其基本原则是钢筋代换前后强度不变。
公式为
Ag2·Rg2=Ag1·Rg1①
式中:
Ag1、Rg1——分别为原设计钢筋的计算面积、设计强度。
Ag2、Rg2——分别为代用钢筋的计算面积、设计强度。
不难发现,等强代换法有一定局限性,它仅适用于代换前、后钢筋排数不变的情况,一旦钢筋排数发生变化,等强代换法所得结果将产生降低构件承载能力(当钢筋由少排变为多排时)或是浪费钢材(当钢筋由多排变为少排时)的不良后果。
为了克服这种方法的缺点,下面介绍力矩代换法。
公式为:
②
式中:
MP——构件某截面弯矩;
Zh——纵向受拉钢筋合力点至受压区混凝土合力点之间距离;
h0——截面的有效高度;
X——混凝土受压区高度;
公式②指出:
截面的抵抗弯矩大小不仅受截面有效高度h0的影响,而且与截面受压区高度有密切关系。
为使钢筋代换后构件的承载能力不降低,必须:
则③
式中:
Kh——截面有效高度影响系数;
Kx——截面受压区高度变化影响系数;
据统计资料分析,截面受压区高度变化影响系数Kx主要与配筋率有关。
配筋率愈大Kx值愈大,反之Kx愈小。
当梁高度小于50cm时,Kx=1.08~1.05;当梁高大于50cm时,
Kx=1.04~1.01。
为了简化计算,当h≤50cm时,取Kx=1.05;当h>55cm时,取Kx=1.02。
有效截面高度变化影响系数Kn可以这样确定:
根据设计一般规定,当为一排钢筋时,可取hO=h-3.5cm(h为梁高);当为二排钢筋时,可取hO=h-9cm。
确定了hO,Kh就确定了。
钢筋代换影响系数见表1
钢筋代换影响系数表1
截面高度
(cm)
Kn
Kx
K1=XnKx
30
1.10
1.05
1.16
0.86
1.64
0.61
35
1.09
1.05
1.14
0.87
1.62
0.62
40
1.07
1.05
1.12
0.89
1.59
0.63
45
1.061.05
1.11
0.89
1.58
0.63
50
1.06
1.05
1.11
0.89
1.58
0.63
55
1.05
1.04
1.10
0.90
1.56
0.64
60
1.05
1.02
1.07
0.93
1.52
0.66
65
1.04
1.02
1.06
0.94
1.50
0.67
70
1.04
1.02
1.060.94
1.50
0.67
75
1.04
1.02
1.06
0.94
1.50
0.67
80以上
1.03
1.02
1.05
0.95
1.49
0.67
注:
Rg1——II级钢筋设计强度;
Rg2——I级钢筋设计强度。
2.钢筋代换应考虑规范中对截面受压高度X的限制,即X≤0.55hO(当采用冷拔低碳钢丝时X≤0.45hO),当用低级别钢筋代换原设计的高级别钢筋时,可能出现X>0.55hO的情况。
但在施工代换时,进行截面受压区高度的验算很不方便,因此,可将公式稍作变形:
即:
将控制截面受压区高度X的验算,转为控制受力主筋最大配筋率μ的验算。
现按常用混凝土强度等级和钢筋级别,将受力主筋最大配筋率μd值列于表2。
纵向受力钢筋的最大配筋μd(%)
(以混凝土计算面积计算)表2
混凝土
强度
等级
受弯构件(单筋矩形截面)
轴心受压构件的全部受压钢筋
Ⅰ级钢筋
Ⅱ级钢筋
Ⅲ级钢筋
5#钢钢筋
C15
2.04
1.69(1.08)
1.51
2.06
不宜>3,当>3时构件截面积A应以Ah代替
Ah=A-Ag1
C20
3.20
2.26(2.40)
2
.022.75
C25
4.12
2.91(3.09)
2.60
3.53
C30
5.04
3.55(3.78)
3.18
4.23
注:
括号内数字用于钢筋直径≥28mm时。
3.考虑规范中对直径≥28mm的II级钢筋设计强度应取310N/mm2这个因素。
当直径≥28mm的II级钢筋代换原设计的<28mm的II级钢筋时,计算公式为:
4.钢筋混凝土结构构件除应满足强度要求外,还需控制变形值,以及应满足结构构造要求(如最小配筋率、间距、接头和锚固长度及相应的箍筋直径和间距等)。
5.当高级别钢筋代换低级别钢筋时,钢筋面积应符合表3中钢筋最小配筋率μ1的要求;由于高级别钢筋代换低级别钢筋时,钢筋面积和弹性模量变小,应验算受弯
构件的变形值。
6.当用粗钢筋代换细钢筋时,应满足钢筋搭接长度和端部锚固长度的要求。
总之,钢筋的代换在钢筋混凝土工程施工中是一个常见的问题,能够熟练的计算,妥善地处理好这一类问题是现场施工员和安全员必须具备的基本素质。
以上一些浅薄的经验系笔者多年现场施工中的积累,希望与广大同行共同交流探讨,以期更简便更妥善地解决此类问题。
(罗凯)
钢筋最小配筋率μc(%)(以混凝土计算面积计算)
表3
混凝土强度等级
轴心受压构件的全部受压钢筋
偏心受压及偏心受拉构件的受压钢筋
受弯构件、偏心受压及偏心受拉构件的受拉钢筋
梁中箍筋μk
地震区配筋
C20及C20以下
0.4
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