陳 凱 陳 浩 趙華穎 宋春桃

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

在建設項目實踐中，鋼筋工程往往存在很大的優(yōu)化及創(chuàng)效空間，優(yōu)化不到位會導致鋼筋材料浪費、鋼筋算量小于實際用量等問題，給項目帶來較大的經(jīng)濟損失。目前，相關文獻[1-2]研究較多的是鋼筋下料的優(yōu)化，而對鋼筋優(yōu)化方面的研究較少且不夠深入。本文通過對鋼筋節(jié)點做法的深入研究，打破常規(guī)對鋼筋進行優(yōu)化，實現(xiàn)了項目較好的降本增效的目的。本文主要介紹施工時經(jīng)常忽略的鋼筋優(yōu)化問題，以供類似項目借鑒。

1 工程概況

深圳市民治第三工業(yè)區(qū)項目共包含3棟超高層辦公樓及1棟超高層公寓，如圖1所示，建筑面積約580 000 m2。本項目地下室4層，裙房3/4層。A棟56層，結構高度262.5 m，標準層層高4.4 m；B棟47層，結構高度219.5 m，標準層層高4.4 m；C棟57層，結構高度219.5 m，標準層層高4.2 m；D棟公寓樓61層，結構高度203.35 m，標準層層高3.15 m。辦公樓結構形式為框架-核心筒，公寓樓結構形式為部分框支剪力墻。本項目混凝土強度最大為C70，直徑28 mm的鋼筋采用四級鋼，其余均為三級鋼，鋼筋最大直徑為40 mm。

圖1 民治項目效果圖

2 承臺/柱墩配筋優(yōu)化

本項目承臺配筋如圖2所示，首先分析①/②號鋼筋的配置形式問題。

根據(jù)圖集及其他慣用設計方式，亦可采取圖3的鋼筋配置方式，其中⑤號鋼筋配置為φ14 mm@200 mm。

圖2 承臺鋼筋構造剖面（形式一）

圖3 承臺鋼筋構造剖面（形式二）

本項目此類承臺高度為2.0 m，對應位置底板厚0.8/1.0/1.2/1.5/1.8 m。對原設計承臺底筋（φ28 mm、φ32 mm、φ40 mm）1/2向上彎起和形式二作對比，形式二鋼筋用量明顯偏低，且原設計形式部分承臺尺寸較大時還需要設置鋼筋接頭。

對于上述問題，實際工程采用的時候要考慮承臺底筋的具體配置、承臺及底板厚度、底筋兩端是否需要向上彎折10d（d為鋼筋直徑）等，根據(jù)具體情況分析判斷哪種配置形式的鋼筋用量較少，還要注意有些項目圖紙中均標識承臺底筋向上彎折10d，而根據(jù)圖集要求有些情況可不向上彎折。

本項目的柱墩④號筋配置主要為φ22 mm@150 mm和φ 25 mm@150 mm這2種情況，本項目底板面筋主要為φ 22 mm@150 mm、φ 25 mm@150 mm、φ28 mm@150 mm這3種設置情況，如圖4所示。

圖4 柱墩鋼筋構造剖面

本項目ZD-A3的④號筋為φ22 mm@150 mm，周邊底板面筋φ25 mm@150 mm，柱墩尺寸為4.2 m×4.2 m。按圖紙要求柱墩范圍內單向單根面筋共計需要φ22 mm鋼筋4.2 m長、φ25 mm鋼筋（底板面筋錨固進柱墩內）1.6 m長，總計18.676 kg；如果按底板面筋φ25 mm@150 mm拉通設置，共計需要φ25 mm鋼筋4.2 m長，總計16.17 kg。對于ZD-A3單個柱墩而言，按底板面筋拉通設置進行配筋共計可節(jié)約135.324 kg的鋼筋材料。另外，底板鋼筋拉通設置不可避免地需要增加鋼筋接頭數(shù)量，但也可避免鋼筋斷開增加鋼筋余料的問題，整體來看經(jīng)濟效益良好。

對于承臺/柱墩底筋的上層鋼筋，考慮鋼筋向上彎折進底板la，上層鋼筋在下料時豎向長度要注意比下層鋼筋減小一個鋼筋直徑。對于ZD-A3而言，柱墩底筋配置為φ 25 mm@100 mm雙向，采用此條內容可節(jié)約41×0.025×2×3.85＝7.89 kg。當承臺/柱墩面筋大于周邊底板面筋時，可采用底板面筋拉通之后，再根據(jù)配筋面積進行額外附加鋼筋。此條內容同樣適用于高低跨、集水井、電梯井等類似部位。對于本項目，最終采用的是正方形柱墩/承臺未扣掉鋼筋直徑長度，以避免鋼筋安裝方向做反，對于長方形柱墩/承臺則采用了此條做法。

此外，在下料/計算工程量時應重點注意樁頭嵌入承臺的尺寸問題以及樁頭上鋼筋保護層的厚度問題，相應的需要減小承臺/條基豎向鋼筋的長度（圖5）。

圖5 柱墩鋼筋綁扎現(xiàn)場

在承臺/柱墩鋼筋現(xiàn)場綁扎施工過程中，需要采取措施鋼筋臨時固定，如圖5中箭頭所指部位，在施工過程中需注意在臨時措施鋼筋使用后進行拆除重復利用。

對于承臺/柱墩中③號水平封閉箍筋，當長邊≤1.5 m時一般采用封閉箍筋做法，箍筋斷口處采用15d彎鉤綁扎搭接并放在承臺主筋內側。長邊＞1.5 m時，箍筋采用分離式配筋，端部彎折15d并在轉角處搭接，如圖6、圖7所示。水平筋在承臺/柱墩做鋼筋籠時放置在主筋外側，本項目均放置在主筋內側，同時也方便施工。

圖6 分離式箍筋配置

圖7 分離式箍筋配置現(xiàn)場

3 底板內墻柱插筋優(yōu)化

在圖集[3]第14.1.1條中明確基礎高度小于1 200 mm時，柱筋需全部伸至基礎板底部支承在底板鋼筋網(wǎng)上。此點要求在鋼筋施工及算量時較容易被忽略，需要重點進行注意。

本項目塔樓范圍底板承臺高低差較多，柱/墻/邊緣構件在底板高低差臨空部位時，主筋保護層厚度不足5d，此部位的插筋錨固構造尤為重要。

本文以A棟塔樓底板臨空部位的剪力墻/邊緣構件插筋構造為例說明具體處理方式，如圖8～圖10所示。

圖8 A塔底板臨空剪力墻/ 邊緣構件分布

圖9 A塔B4層核心筒 墻柱定位

圖10 A塔底板局部剖面

圖8中云線圈出部分為臨空構件具體分布。其中有3個邊緣構件（YBZ5、YBZ2、YBZ3）部分在低跨部位（標高H－2.9 m）、部分在高跨部位（標高H），具體見圖9箭頭所指部位，剖面情況見圖10。

按圖集[4]要求，當墻某側豎向鋼筋保護層厚度不大于5d時，該側豎向鋼筋需全部伸至基礎底部并支承在底部鋼筋網(wǎng)片上，不得“隔二下一”。當邊緣構件（包括端柱）一側縱筋位于基礎外邊緣（保護層厚度不大于5d，且基礎高度滿足直錨）時，邊緣構件所有縱筋均需錨固進低跨底板以下，且錨固區(qū)的橫向鋼筋應滿足直徑不小于d1/4（d1為縱向鋼筋最大直徑），間距≤10d2（d2為縱筋最小直徑）并且≤100 mm的要求。

由此可見，按原設計圖剪力墻單側鋼筋/邊緣構件所有縱筋均應以（H－2.9 m）標高為基準進行插筋錨固，且承臺側邊橫向鋼筋φ16 mm@150 mm需調整為100 mm間距。剪力墻/邊緣構件臨邊的縱筋施工時，需要在承臺頂面位置做局部彎折保證插筋在承臺側邊鋼筋內側，此施工方式操作比較困難。此外，承臺側壁鋼筋施工時，應嚴格控制鋼筋平面定位，若偏差較大將導致插筋彎折較大，施工更加困難。

鑒于以上考慮，將臨空部位承臺尺寸外擴150 mm（已確認不影響建筑空間尺寸），保證剪力墻/邊緣構件縱筋保護層厚度＞5d（縱筋最大直徑為32 mm）。這樣一來，剪力墻/邊緣構件插筋可按基礎頂面為基準進行插筋。對于圖9中3處邊緣構件在低跨區(qū)域部位時，低跨區(qū)域鋼筋以低跨為基準錨固、高跨區(qū)域鋼筋以高跨為基準錨固，低跨區(qū)域外箍做開口箍錨固進承臺內。

對A塔上述做法進行經(jīng)濟性分析：混凝土增加費用1.8萬元，承臺鋼筋及支撐增加費用1.38萬元，剪力墻/邊緣構件插筋（含箍筋）節(jié)約費用6.16萬元，合計節(jié)約2.98萬元。

對本項目A、B、C塔樓均按上述方式進行處理，D棟塔樓由于考慮到電梯井，承臺尺寸無法外擴，按原設計方式進行處理。

對于剪力墻墻身插筋在基礎中的錨固問題，當基礎高度滿足直錨且縱筋保護層厚度大于5d時，常規(guī)施工時縱筋按“隔二下一”伸至基礎板底部。常常忽略的問題是當施工采取有效措施保證鋼筋定位時，墻身豎向分布鋼筋伸入基礎長度滿足直錨即可。在本項目中，核心筒剪力墻厚度較厚且鋼筋排數(shù)較多，最大厚1 300 mm剪力墻配置了6排鋼筋，主筋間距150 mm，考慮到鋼筋排數(shù)較多且鋼筋直徑較大，核心筒剪力墻選擇每排縱筋“隔五下一”，6排鋼筋時下底鋼筋布置如圖11所示（實心為下底鋼筋）。

對于底板上的部分構造分隔墻均按la錨固進底板，在底板面筋上設置通長措施鋼筋固定墻體縱筋，并在隔墻兩側設置臨時斜撐鋼筋以保證墻體鋼筋穩(wěn)定性。

圖11 下底鋼筋布置平面

本項目B塔樓核心筒范圍內的底板承臺厚度為3 m，設計圖紙顯示溫度鋼筋為居中設置，為減少底板承臺上剪力墻/邊緣構件下底鋼筋長度，將溫度鋼筋上移400 mm，如圖12所示。一方面保證了基礎頂面與溫度鋼筋的距離滿足插筋直錨長度，同時也保證了溫度鋼筋間距不大于2 m，鋼筋型鋼支撐未導致材料用量變化。B塔共節(jié)約鋼筋3.76 t，其余塔樓局部部位亦按此方式處理。圖12中虛線為原設計溫度鋼筋標高，實線為上移400 mm后標高。

圖12 B塔核心筒承臺溫度鋼筋上移400 mm剖面示意

4 地下室外墻與底板錨固優(yōu)化

在圖集[4]中，地下室外墻豎向鋼筋在底板內的錨固方式為全部下底并彎折，并沒有針對詳細情況進行區(qū)分。本項目的圖紙設計方式也是如此，其中底板外伸長度為0.6 m，如圖13所示。

圖13 地下室外墻鋼筋錨固大樣

而根據(jù)相關文獻[5]的說明，地下室外墻或地下室擋土墻的外側與筏板端部基本平齊，且筏板厚度較薄時，墻外側豎向鋼筋伸至筏板底板后水平彎折不小于15d，筏板下部鋼筋伸至墻外側上彎至筏板頂板，并滿足搭接長度要求，內側豎向鋼筋應滿足錨固要求的構造作法。當筏板端部有較大的懸挑時，可按錨固要求處理。

基于上述說法，本項目地下室外墻鋼筋在底板內錨固均可按照滿足錨固長度，并每隔一定間距鋼筋下底進行支撐的方式。經(jīng)調查，市場上也存在一部分項目是按此方式進行設計的。

5 關于鋼筋保護層相關問題的優(yōu)化

混凝土保護層是指最外層鋼筋（包括箍筋、構造筋、分布筋等）的外邊緣至混凝土表面的距離。

常規(guī)施工時經(jīng)常忽略拉鉤的問題，如對于剪力墻保護層厚度指的是拉鉤外邊緣至混凝土表面的距離，而常規(guī)認知為剪力墻水平筋以外算保護層，帶拉鉤的結構梁同理。按拉鉤以外算保護層可減小拉鉤的長度/箍筋的寬度，節(jié)約鋼筋用量。

另外一個常常忽略的問題是受力鋼筋保護層厚度不應小于鋼筋的公稱直徑d。如本項目部分框架柱主筋直徑為40 mm、箍筋為12 mm，保護層厚度就應該為28 mm，而不是常規(guī)要求的20 mm。

6 關于結構梁腰筋拉鉤的優(yōu)化

梁的腹板高度常常被認為是梁底至板底的距離，實際上這個認知是錯誤的。如圖14所示[3]，圖中s為梁底至梁下部縱向受拉鋼筋合力點距離，當梁下部縱向鋼筋為1層時，s取至鋼筋中心位置；當梁下部縱筋為2層時，s可近似取60 mm。

圖14 梁腹板高度

針對上述問題，主要是梁高600 mm時容易誤設置構造腰筋。對于本項目D棟標準層，大部分梁高為600 mm，板厚主要為110/130/150 mm。部分梁周邊板厚為150 mm時可不設置構造腰筋；對于梁底筋為雙排筋的亦可不設置構造腰筋?？紤]到上述問題，共計避免了12條結構梁設置腰筋，D棟56層標準層共計避免了6.96 t材料的浪費。

7 鋼筋錨固優(yōu)化

圖集[5]要求對于受拉鋼筋，當錨固長度范圍內縱向受力鋼筋周邊保護層厚度為3d、5d（d為錨固鋼筋的直徑）時，表中數(shù)據(jù)可分別乘以0.8、0.7，中間按內插值。

圖集的這一要求，在實際施工時基本沒有采納過。受力鋼筋保護層較大的情況有很多，如梁筋在柱內錨固，但考慮到梁面筋位置一般位于墻柱混凝土的水平施工縫位置，或多或少避免不了會對鋼筋錨固產(chǎn)生一定的不利影響。本項目主要將此點應用于底板上墻柱插筋和底板承臺高低差部位鋼筋交叉錨固位置。由于本項目的墻柱在底板面位置拉應力較小或無拉應力，所以對鋼筋的錨固長度理論要求低一些，其中對地下室外墻的內側鋼筋也采用了此點。

本項目結構尺寸較大，樓板在角部錨固進結構柱部位的鋼筋下料時，應特別注意按進結構柱la下料。對于板筋錨固進端支座，按圖集要求：板上部縱筋在端支座應伸至梁或墻支座外側縱筋內側后彎折15d，當平直段長度不小于錨固長度時可不彎折，板底筋應至少到墻/梁中線?？紤]到墻厚及梁寬較大，經(jīng)確認板面筋錨固進剪力墻時按la；板面筋錨固進結構梁時按平直段＋15d彎鉤并保證總長度不小于la處理，增加彎鉤主要是避免板面筋“浮”在梁面上并由于施工擾動影響錨固效果；板底筋錨固進剪力墻/梁時按不小于300 mm處理。

對于辦公樓標準層的結構梁，部分結構梁跨度較大，鋼筋下料長度比12 m大一些，需要額外設置鋼筋接頭并滿足接頭設置位置要求，這對鋼筋加工及安裝造成了很大的麻煩。此部分縱筋在結構柱內錨固方式修改為機械錨固頭的錨固方式，采用長12 m原材鋼筋經(jīng)過兩端車絲設置錨固頭，對于按圖集下料需要長12.2 m的縱筋采取一端車絲設置錨固頭的錨固方式。

8 鋼筋拉鉤優(yōu)化

圖集[3]要求非框架梁（且不受扭時）及不考慮地震作用的懸挑梁，箍筋及拉筋彎鉤的彎折角度不應小于90°，彎折后平直段長度不應小于箍筋直徑的5倍。拉結筋用作剪力墻分布鋼筋間拉結時，拉鉤彎折后平直段可取5d。

而實際施工時，大部分項目基本都是按平直段10d進行施工的，浪費了鋼筋材料。針對此點，建議在項目管理水平較高的情況下可以全面實行此點要求，或者要求在塔樓標準層實行此點，方便落實及管理。

9 結語

本文主要介紹了鋼筋工程中主要的一些優(yōu)化點，在大型綜合體超高層項目中，鋼筋節(jié)點極其復雜，在工作中更需要深入分析鋼筋節(jié)點具體構造，提前進行深化及優(yōu)化，保證鋼筋配置最優(yōu)以及施工可操作性。本項目通過鋼筋優(yōu)化，直接經(jīng)濟效益達200余萬元，經(jīng)濟效益良好，值得類似項目借鑒。