李鐵柱 李豐豐

(1.山西省平遙縣房地產(chǎn)管理局，山西 平遙 031100； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

談有抗震要求的矩形箍筋下料長度計算

李鐵柱1李豐豐2

(1.山西省平遙縣房地產(chǎn)管理局，山西 平遙 031100； 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

根據(jù)鋼筋彎曲成型的特點及規(guī)范要求，對有抗震要求的矩形箍筋下料長度公式進行了推導(dǎo)，利用公式求得了使用箍筋調(diào)整值表計算的誤差，解決了歷年來使用箍筋調(diào)整值表但沒有具體公式來計算箍筋下料長度的問題，并舉例計算了6支箍梁的4種配箍方案，達到了節(jié)約鋼材的效果。

矩形箍筋，保護層，下料長度，計算

矩形箍筋是工程中使用形狀最多的一種箍筋。在工程實踐中箍筋下料長度是根據(jù)《建筑施工手冊》上所給出的計算辦法來確定的，即：箍筋下料長度=箍筋外皮的周長+箍筋調(diào)整值。需要在表1中對應(yīng)查找，這種方法所計算出來的長度有誤差，需要試彎等才能確定下料長度，并沒有準(zhǔn)確的計算公式。為了方便施工，更好地計算矩形箍筋的下料長度，本文對矩形箍筋的下料長度要求及下料長度公式推導(dǎo)進行以下論述。

表1 箍筋調(diào)整值

1 鋼筋的混凝土保護層厚度的確定

鋼筋的混凝土保護層厚度指最外層鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離[1]。保護層過薄，對鋼筋防銹不利；保護層過厚，造成構(gòu)件的內(nèi)力臂減小，降低構(gòu)件的承載力，當(dāng)受力筋保護層厚度大于50 mm時，保護層易產(chǎn)生裂紋、剝落。所以鋼筋保護層不宜偏薄或偏厚。鋼筋的混凝土保護層厚度首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙確定，當(dāng)設(shè)計圖紙沒有明確規(guī)定時，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別(如表2所示)、混凝土標(biāo)號、設(shè)計使用年限、構(gòu)件種類等來確定鋼筋的保護層厚度。

表2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別的劃分[2]

混凝土強度等級C25以上，設(shè)計使用年限為50年的混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋的混凝土保護層最小厚度見表3。

表3 鋼筋的混凝土保護層最小厚度c mm

2 箍筋彎鉤的彎弧直徑及箍筋端頭彎折后直段長度的確定

一級鋼筋或冷拔低碳鋼筋制作的箍筋，其彎折處的彎弧內(nèi)直徑不應(yīng)小于縱向受力鋼筋直徑[3]c且不小于箍筋直徑的2.5倍；對有抗震設(shè)防及設(shè)計有專門要求的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，箍筋彎鉤的彎折角度不應(yīng)小于135°，端頭彎折后直段長度不應(yīng)小于箍筋直徑的10倍和75 mm 的較大值[3](如圖1所示)。

3 箍筋下料長度計算公式的推導(dǎo)

鋼筋彎曲后的特點：在彎曲處內(nèi)皮收縮，外皮延伸，中心線長度不變；在彎曲處形成圓弧。利用中心線(圖2中虛線)長度不變，結(jié)合前面確定的保護層厚度及彎鉤形式來推導(dǎo)箍筋下料長度的計算公式。

將圖1箍筋彎鉤處(即右上角)沿45°切開，分解成圖2，圖3。

從圖2可看出鋼筋彎制一個90°角，使用圓角過渡比直角時減少長度為：

四個90°角鋼筋減少：4(r+d)-(r+d)。

從圖3可看出切出的彎鉤鋼筋長度為：

由箍筋中心線計算鋼筋的下料長度為：

L=2(A+B)-[4(r+d)-(r+d)]+[20d(和150mm)的最大值]=2(A+B)+0.71(r+d)+[20d(和150mm)的最大值](r≥2.5d，r≥d主筋)。

由箍筋外皮計算鋼筋的下料長度為：

A=a-d,B=b-d(見圖2)代入上式得：

L=2[(a-d)+(b-d)]+0.71(r+d)+[20d(和150mm)的最大值]=2(a+b)+0.71r-3.29d+[20d(和150mm)的最大值](r≥2.5d，r≥d主筋)。

當(dāng)箍筋的直徑小于8mm時(根據(jù)常用規(guī)格)：

L=2(a+b)0.71r-3.29d+150mm(r≥2.5d,r≥d主筋)

(1)

當(dāng)箍筋的直徑不小于8 mm時：

L=2(a+b)+0.71r+16.71d(r≥2.5d,r≥d主筋)

(2)

4 箍筋下料長度計算舉例

例1：某大樓設(shè)計使用年限為50年，外墻一鋼筋混凝土框架柱，混凝土強度等級C25，截面尺寸為500×500，角筋425，四個側(cè)面中布筋均為222，箍筋Φ8@100/200；箍筋類型 1(4×4)見圖4，求箍筋的下料長度。

1)確定箍筋的保護層厚度c。

從圖4看出柱的一側(cè)為室外，符合環(huán)境類別二的條件。

c1=25+5=30 mm。

其他三側(cè)符合環(huán)境類別一的條件。

c2=20+5=25 mm。

主筋保護層厚度分別達到30+8=38 mm，25+8=33 mm，均不小于受力鋼筋的最大公稱直徑25 mm。

2)計算外圍箍筋的下料長度。

a=500-2×25=450 mm，b=500-25-30=445 mm。

r1=2.5d=2.5×8=20，r2=d主筋=25 mm。

取r=25。

由式(2)得：

L=2(a+b)+0.71r+16.71d=2×(450+445)+0.71×25+16.71×8=1 941.43 mm。

用建筑施工手冊的方法計算：箍筋下料長度L=箍筋外皮周長+箍筋調(diào)筋值。

L=2×(450+445)+182=1 972 mm。

比用公式計算出的長度長：1 972-1 941.43=30.57 mm。

中間箍筋1、箍筋2計算(見圖5)：

a邊的兩角主筋中心距離為：500-25-2×8-2×25=409 mm。

四根主筋中心距離為：409÷3=136.33 mm。

中間(a邊)小箍筋1：

a1=136.33+22+2×8=174.33 mm，b1=445 mm，r1=2.5d=2.5×8=20 mm，r2=d主筋=22 mm，取r=22 mm。

小箍筋1的下料長度：

L1=2(a1+b1)+0.71r+16.71d=2×(174.33+445)+0.71×22+16.71×8=1 387.96 mm。

用建筑施工手冊的方法計算：

L=2×(174.33+445)+182=1 420.66 mm。

比用公式計算出的長度長：1 420.66-1 387.96=32.7 mm。

b邊的兩角主筋中心距離為：500-25-30-2×8-25=404 mm。

四根主筋中心距離為：404÷3=134.67 mm。

中間(b邊)小箍筋2：b2=134.67+22+2×8=172.67 mm，a2=450 mm。

r1=2.5d=2.5×8=20 mm，r2=d主筋=22 mm，取r=22 mm。

小箍筋2的下料長度：L2=2(a2+b2)+0.71r+16.71d=2×(450+172.67)+0.71×22+16.71×8=1 394.64 mm。用建筑施工手冊給出的方法計算:L=2×(450+134.67)+182=1 427.34 mm。比用公式計算出的長度長：1 427.34-1 394.64=32.7 mm。

從以上計算可以看出，Φ8的箍筋對于大于Φ20的主筋，直徑越粗的鋼筋，它的彎弧直徑越大，箍筋的直角長減圓角長的值越大，主筋越粗箍筋用料相對越少，也說明了利用箍筋調(diào)整值計算箍筋下料長度誤差相對較大。

例2：某辦公樓設(shè)計使用年限為50年，鋼筋混凝土梁C25，因有管道等，室內(nèi)部分梁的寬度大于高度，為寬扁梁，其中一根寬扁梁的寬為600 mm，高度為400 mm。Φ8@100/200(6),1116見圖6。計算箍筋的下料長度。

1)確定箍筋的保護層厚度c。

根據(jù)表2,表3查得鋼筋保護層的最小厚度為：20+5=25 mm。

受力鋼筋保護層厚度為25+8=33 mm不小于受力鋼筋的公稱直徑d=16 mm。

2)梁的6支箍的箍筋的組合形式有4種，如圖7所示。

a.第a)種箍筋下料長度計算：

兩外側(cè)主筋中心距離為：600-2×25-2×8-16=518 mm。

相鄰主筋中心距離為：518÷10=51.8 mm。

箍筋外皮高度：b=400-2×25=350 mm。

單根箍筋的外皮寬度：a=51.8×6+16+2×8=342.8 mm。

箍筋彎曲半徑r1=2.5d=2.5×8=20 mm，r2=d主筋=16，取r=20 mm。

L單箍筋=2(a+b)+0.71r+16.71d=2×(342.8+350)+0.71×20+16.71×8=1 533.48 mm。

箍筋總長：L箍筋總長=3L單箍筋=3×1 533.48=4 600.44 mm。

b.第b)種箍筋下料長度計算：

大箍筋：a大箍筋=518+16+2×8=550 mm；L大箍筋=2(a大箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(550+350)+0.71×20+16.71×8=1 947.88 mm。

中箍筋：a中箍筋=51.8×6+16+2×8=342.8 mm；L中箍筋=2(a中箍筋+b)+0.71r+16.71×d=2×(342.8+350)+0.71×20+16.71×8=1 533.48 mm。

小箍筋：a小箍筋=51.8×2+16+2×8=135.6 mm；L小箍筋=2(a小箍筋+b)+0.71r+16.71×d=2×(135.6+350)+0.71×20+16.71×8=1 119.08 mm。

箍筋總長：

L箍筋總長=L大箍筋+L中箍筋+L小箍筋=1 947.88+1 533.48+1 119.08=4 600.44 mm。

c.第c)種箍筋下料長度計算：

L大箍筋=2(a大箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(550+350)+0.71×20+16.71×8=1 947.88 mm。

中間其中一箍筋的計算：

a中箍筋=51.8×4+16+2×8=239.2 mm。

L中間箍筋=2(a中間箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(239.2+350)+0.71×20+16.71×8=1 326.28 mm。

箍筋總長：

L箍筋總長=L大箍筋+2L中間箍筋=1 947.88+2×1 326.28=4 600.44 mm。

d.第d)種箍筋下料長度計算：

L大箍筋=2(a大箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(550+350)+0.71×20+16.71×8=1 947.88 mm。

中間其中一箍筋：

a中間箍筋=51.8×2+16+2×8=135.6 mm。

L中間箍筋=2(a中間箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(135.6+350)+0.71×20+16.71×8=1 119.08 mm。

L箍筋總長=L大箍筋+2L中間箍筋=1 947.88+2×1 119.08=4 186.04 mm。

第d)種箍筋比前3種箍筋每組節(jié)約材料4 600.44-4 186.04=414.4 mm。

5 結(jié)語

本文論述了有抗震要求的矩形箍筋下料長度在下料時需要考慮的各種因素，詳細推導(dǎo)出了具體計算公式：L=2(a+b)+0.71r-3.29d+[20d(和150 mm)的較大值]，比用過去使用箍筋調(diào)整值表計算出的值準(zhǔn)確并易記憶，在多種配箍方案中進行計算，有可能有經(jīng)濟的方案選擇，能達到節(jié)約鋼材的目的。

[1] 11G101—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[Z].

[2] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50666—2011，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

On calculation of fabrication length of rectangle stirrups with demand of anti-seismic

Li Tiezhu1Li Fengfeng2

(1.PingyaoCountyReal-estateAdministrativeBureauofShanxi,Pingyao031100,China; 2.AviationCollege,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

According to the features of reinforcing bar’s bending and forming and its regulation’s demands, the paper induces the fabrication length formula of rectangle stirrups with demand of anti-seismic, applies the formula to obtain the errors in the use of stirrup adjustment value scale, solves the problem of using stirrup adjustment scale without factual formula to achieve the stirrup length, and calculates the four stirrup ratio of six girds, so as to save steel materials.

rectangle stirrup, protection layer, fabrication length, calculation

1009-6825(2015)07- 0037- 03

2014-12-22

李鐵柱(1962- )，男，工程師； 李豐豐(1990- )，女，在讀碩士

TU352

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