鋼筋混凝土主次梁相交節點配筋構造分析

游 強，游 猛

(1.宜賓學院 經濟與管理學院，四川宜賓644000;2.南華大學建筑工程與資源環境學院，湖南衡陽421001)

鋼筋混凝土主次梁相交節點配筋構造分析

游 強1，游 猛2

(1.宜賓學院 經濟與管理學院，四川宜賓644000;2.南華大學建筑工程與資源環境學院，湖南衡陽421001)

分析了主次梁相交節點處八字形斜裂縫產生機理，在此基礎上，對工程中一些常見不合理做法進行辨析，并提出相應的配筋構造建議，以保證節點傳力安全可靠，加強結構或構件之間連接的整體性。

主次梁相交節點;八字形斜裂縫;不合理做法辨析;配筋構造建議

引言

可明確劃分主次梁的單向板和雙向板肋梁樓蓋是使用最廣泛的一種樓蓋形式，而主次梁相交節點是鋼筋混凝土結構中廣泛存在的一種節點形式。對節點進行精心設計，采取合理的配筋構造措施對保證傳力明確可靠、加強結構或構件之間連接的整體性無疑是極其重要的。為此，《混凝土結構設計規范》［1］(GB50010 －2002)第 10.2.13 條明確規定在梁高范圍內受到集中荷載作用的主梁，該集中荷載應全部由配置在主梁內的附加橫向鋼筋(箍筋或吊筋)承擔，并對附加橫向鋼筋的面積、配置范圍做出了明確的要求。目前，設計人員主要據此進行設計，而施工人員主要根據《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》［2］(03G101－1，以下簡稱《平法》)進行鋼筋安裝配置。在工程實踐中，由于設計、施工及監理人員不熟悉設計規范及施工驗收規范，不注意區分不同的情況采取相應處理措施，結構設計中說明不明確或設計人員未進行技術交底，均會導致一些不合理的做法。本文擬首先分析主次梁相交節點斜裂縫產生機理，然后針對工程中的一些常見情況及做法進行辨析，并提出相應的配筋構造建議。

1.主次梁相交節點斜裂縫機理分析

鋼筋混凝土主次梁相交節點處，次梁頂部在負彎矩作用下產生橫向裂縫后，次梁傳來的集中荷載將通過次梁下部剪壓區的剪切傳至主梁截面高度的中下部(見圖1示)。該集中荷載將在主梁梁腹中引起與主梁軸線垂直的局部應力，該局部應力在荷載傳力點以上為拉應力，以下則為壓應力;局部應力在節點兩側(0.5～0.65)h(h為主梁截面高)范圍內逐漸減小直至消失。當該局部應力產生的主拉應力超過混凝土抗拉強度時就可能在主梁腹部產生八字形斜裂縫(見圖1)。

圖1 主次梁相交節點處八字形斜裂縫

為防止集中荷載影響區下部混凝土拉脫而引起局部破壞并彌補間接加載導致的梁斜截面受剪承載力的降低，應在節點左右兩側于主梁中配置附加橫向鋼筋。實驗指出［3－5］，在主次梁節點兩側0.5倍梁高范圍內附加橫向鋼筋應力較大，極限狀態時可達到屈服，但在此范圍外，附加橫向鋼筋應力較小，不能充分發揮作用，故附加橫向鋼筋應配置在一定范圍內?！痘炷两Y構設計規范》明確規定附加橫向鋼筋應配置在由式s=sh1+3b確定的范圍內并優先采用箍筋。

2.工程中一些常見不合理做法辨析及建議

(1)吊筋位置不當?；蛟S是由于吊筋名稱的誤導，施工及設計中常有將吊筋設置在次梁的下邊緣的做法，見圖2(a)。這種做法是不妥的。原因在于:在主次梁相交處，次梁傳來的集中荷載可能使主梁下部產生八字形斜裂縫，設置吊筋的目的是抗剪和防止因產生八字形斜裂縫而將主梁下部混凝土拉脫，而不是將次梁“吊”起來，實際上，若設置吊筋是為了將次梁吊起來，則吊筋就應和預制構件的吊鉤一樣與梁軸線的夾角成90°而不是45°或60°，另外附加橫向鋼筋也不可能采取規范優先采用的箍筋做法。因此，正確的做法應當是吊筋的下部應落到主梁的下邊，見圖2(b)所示。另外，為了方便施工，附加橫向鋼筋應盡量采用箍筋，不采用或少采用吊筋。

圖2 吊筋位置

(2)梁上托柱、擱置預制鋼筋混凝土梁或鋼梁，基礎梁與柱交接處仍設置附加橫向鋼筋。根據前述，當集中荷載作用于主梁頂部時，在主梁腹部就不存在產生主拉應力的條件，也就不會產生八字形斜裂縫而將主梁下部混凝土拉脫，因此，也就不必配置附加橫向鋼筋而僅需配置足夠數量的抗剪鋼筋。實際上，這種情況相當于吊車荷載作用于吊車梁的情況。但在工程實踐中，基礎梁與柱交接處配置吊筋的實例卻較多，這不僅浪費鋼材而且也增大了工程量。

(3)不區分情況一律在主次梁相交節點區域內配置主梁抗剪箍筋。國家標準圖集03G101也要求在該范圍內應配置主梁正常的抗剪箍筋或加密區箍筋，這種做法是否合理呢?根據前述，在主次梁相交節點區域主梁并不會出現剪切斜裂縫，出現斜裂縫的區域位于次梁兩側(0.5～0.65)h(h為主梁截面高)范圍內;其次，當主次梁截面高度相差不大且梁頂標高一致時，次梁對主梁的約束作用較大，混凝土抗剪能力有所提高;此外，在該區域配置箍筋施工困難。綜合考慮以上因素，在滿足上述條件下，該區域以不配置正常抗剪箍筋為佳。

但當主次梁截面高度相差較大或梁上托柱時，應在相交區域主梁內配置正?？辜艄拷?。因為此時次梁或柱對主梁約束作用很弱或沒有約束作用。

(4)主梁內僅在次梁邊配置附加箍筋而未配置滿足受剪承載力所需抗剪箍筋。一方面這兩種箍筋的作用是不相同的，另外《混凝土結構設計規范》給出的斜截面受剪承載力計算公式是在荷載作用于梁頂的直接加載條件下建立的，而次梁傳給主梁的集中荷載為間接加載方式，其受剪承載力低于其他條件均相同的直接加載方式，因此，必須配置滿足受剪承載力所需抗剪箍筋。正確的配置方法方法:可先按抗剪承載力配置抗剪箍筋，再按需要在s≤2h1+3b范圍內配置附加箍筋，其間距一般應≤80mm。

(5)不區分情況一律將附加箍筋設置在s≤2h1+3b寬度范圍內?！痘炷两Y構設計規范》第10.2.13條指出:當次梁寬度b較大，宜適當減小由2h1+3b所確定的附加箍筋配置寬度;當主次梁高度差h1過小時，宜適當增大由2h1+3b所確定的配置寬度。前者可能是因為由式2h1+3b所確定的附加箍筋配置寬度較大，距次梁邊較遠處箍筋應力較低不能充分發揮作用，后者則可能是因當h1過小時，斜裂縫傾角＞45°的原因。

此外，當沿主梁跨度方向在梁高范圍內受兩個或以上次梁傳來集中荷載作用時，考慮到在這種情況下可能形成一個總的拉脫效應和拉脫破壞面，見圖3。此時，相對安全的一種做法是，保持集中荷載作用點之間的附加橫向鋼筋數量不變，適當增加集中荷載作用點之外的附加橫向鋼筋數量。尚需注意的是，確定附加橫向鋼筋配置范圍式2h1+3b中的b應為兩次梁外緣之間的距離，同時，因b較大，尚宜適當減小由2h1+3b所確定的附加箍筋配置寬度。

圖3 多次梁總拉脫效應

3.懸挑梁外端支承次梁的構造做法

樓蓋結構中懸挑梁外端支承次梁時，可按以下方法進行計算及構造處理:

(1)當次梁截面高度與挑梁截面高度相同時，可按圖4(a)(b)進行構造處理，圖中的附加橫向鋼筋為懸挑梁上部彎下鋼筋As1與次梁邊的加密箍筋Asv，可按下式驗算其承載力:

(2)當次梁底面標高低于主梁底面標高時，可按圖4(c)(d)設置吊柱，其吊筋的承載力可按下式驗算:

圖4 懸挑梁自由端支承次梁構造

式中F—次梁施加于挑梁外端的集中力設計值;

fyv，fy—箍筋或吊筋抗拉強度設計值;

Asv—箍筋截面面積，取次梁邊兩個箍筋的截面面積總和;

As1—懸挑梁上部彎下鋼筋截面面積;

As—吊柱吊筋截面面積總和;

4.結束語

對以上幾個問題的分析表明，主次梁相交節點設計與施工特別是鋼筋安裝必須結合圖紙、《平法》、設計規范和施工驗收規范進行。一方面設計人員要注意區分不同情況采取相應措施對節點進行精心設計與配筋構造處理;另一方面，施工及監理人員除應熟悉施工驗收規范外，還應了解設計規范中關于主次梁相交節點的有關要求，只有這樣才能正確地進行節點鋼筋安裝，才能保證節點傳力安全可靠，提高工程質量。

［1］中華人民共和國建設部.GB50010－2002，混凝土結構設計規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2002.

［2］中國建筑標準設計研究院.03G101－1，混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖［S］.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［3］江見鯨.混凝土建筑結構工程學［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997:253－257.

［4］杜國平，俞錫鋼，陳曉東.主次梁相交處鋼筋處理方法探討［J］.中國科技信息，2010，11(7):71 －72.

［5］修昱，夏克.淺談主次梁交叉部位負筋的合理排放［J］.雞西大學學報，2003，3(4):71 －75.

(責任編輯 呂志遠)

Abstract:This paper analyzed the mechanism of splayed oblique crack on the intersection joints of reinforced concrete main and secondary beams，discusses some unreasonable practices in construction and offers some suggestions on reinforcement structure in order to ensure the safety and reliability of load－transferring on intersection joints and to strengthen the integrity of the structure.

Key words:intersection joints of main and secondary beams;splayed oblique crack;unreasonable practice;suggestion on reinforcement structure

On Reinforcement Structure of Intersection Joints of Reinforced Concrete Main And Secondary Beams

YOU Qiang1，YOU Meng2
(1.School of Economics and Management，Yibin University，Sichuan Yibin 644000，China;2.School of Urban Construction，University of South China，Hunan Hengyang 421001，China)

TU375.2

B

1008－3715(2011)01－0118－03

2010－12－01

游強(1973—)，男，重慶長壽人，碩士，宜賓學院經濟與管理學院講師，主要研究方向為混凝土與預應力混凝土結構。