淺議附加橫向鋼筋的設置問題

張凡凱

（湖北省石首市堤防管理總段，湖北石首434400）

淺議附加橫向鋼筋的設置問題

張凡凱

（湖北省石首市堤防管理總段，湖北石首434400）

該文闡述了附加橫向鋼筋的設置作用、原因及計算方法，通過分析比較“主次梁搭接”與“梁上托柱”的兩種情況下集中荷載對主梁產生的影響，得出“梁上托柱”結構設計時不需要設置附加橫向鋼筋。

集中荷載；附加箍筋；吊筋；梁上托柱

眾所周知，在梁高度范圍內，在主梁上有集中力處或主次梁相交處需要設置附加箍筋和吊筋。例如：主次梁相交處在主梁上設置吊筋為2Φ16，附加箍筋6Φ10@50（2），那么，梁中有集中力處，是否需要同時設置附加箍筋和吊筋？設置附加箍筋和吊筋要注意哪些問題？梁上托柱的結構設計是否需要設置附加橫向鋼筋？該文將圍繞上述相關問題進行闡述。

1 附加橫向鋼筋設置的作用

1.1 規范對附加橫向鋼筋設置的規定

《混凝土結構設計規范》GB50010-2010第9.2.11條（以下簡稱《規范》）規定：位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋[1]。

由《規范》可以對附加橫向鋼筋的設置作如下理解：（1）附加橫向鋼筋設置的作用：解決集中荷載引起的效應，且集中荷載全部由附加橫向鋼筋承擔；（2）集中荷載作用的部位：位于梁下部或梁截面高度范圍內；（3）同時或單獨設置附加箍筋和吊筋均可，宜優先采用附加箍筋。

1.2 設置附加橫向鋼筋的原因分析

《G101系列圖集施工常見問題答疑圖解》08G101-11指出：當在梁的高度范圍內或梁下部有集中荷載時，為防止集中荷載影響區下部混凝土拉脫，彌補間接加載導致的梁斜截面受剪承載能力的降低，在集中荷載影響區S范圍內按計算確定增設附加橫向鋼筋[2]。《規范》也指出：當在主梁高度范圍內有集中荷載作用時，如次梁支座反力或懸掛荷載，可能在主梁上引起斜裂縫，特別是當此集中荷載作用在主梁的受拉區內時。應在集中力兩側設置附加箍筋或吊筋或者兩者都有，以防止主梁在集中力作用下發生局部破壞[3]。次梁或懸掛荷載產生的斜裂縫見圖1。

圖1 次梁或懸掛荷載產生的斜裂縫

通過以上闡述可以作出如下分析：當（比較大的）集中力作用（即荷載突變）在靠近主梁下部（即受拉區）時，主梁上承受剪力的截面面積比較少，這時可能在主梁下部（即荷載影響區下部）引起斜裂縫或者“拉脫”；為了防止梁體產生局部嚴重破壞（如裂縫、拉脫等），通過設計計算后在主梁上設置附加橫向鋼筋，將力從混凝土梁受拉區（梁底部）傳遞至受壓區（梁頂部），這樣可以避免梁下部產生斜拉破壞，從而保證結構的整體穩定，提高梁截面的抗剪承載力。

2 附加橫向鋼筋設置的有關要求

《規范》第9.2.11規定：附加箍筋應布置在長度為2h1與3b之和的范圍內。當采用吊筋時，其彎起段應伸至梁上邊緣，且末端水平段長度不應小于規范第9.2.7條的規定[1]。附加橫向鋼筋構造要求詳見圖2、圖3。

圖2 附加箍筋的設置

圖3 吊筋的設置

附加橫向鋼筋所需的總截面面積應符合以下規定：

Asv≥F/（fyv*sinα）

式中：Asv——承受集中荷載所需的附加橫向鋼筋總截面面積；當采用附加吊筋時，Asv應為左、右彎起段截面面積之和；

F——作用在梁的下部或梁截面高度范圍內的集中荷載設計值；

Fyv——附加橫向鋼筋的抗拉強度設計值；

α——附加橫向鋼筋與梁軸線間的夾角。

注意，附加箍筋的構造要求對所有抗震等級（從1級、2級、3級、4級以及非抗震等級）的構造是一樣的。

3 梁上托柱結構設計

梁上托柱結構在工程上很常見，這種結構對抗震不利，如果是梁上起構造柱或者柱子傳遞的集中力相對很小，那么采用這種結構問題不大，否則最好少用。但是工程問題往往是復雜的，梁上托柱結構實際經常存在。

3.1 梁上托柱結構設計時不需設置附加橫向鋼筋

《全國民用建筑工程設計技術措施·結構》第9.3.3條指出：當梁下部或梁截面高度范圍內有集中荷載時，應按《規范》的有關規定，設置附加橫向鋼筋（箍筋、吊筋），承擔全部集中荷載。當梁上托柱時，則無需配置上述附加鋼筋[4]。《規范》還指出：如果集中力作用在主梁頂面，則不必設置附加箍筋或吊筋[3]。

3.2 原因分析

梁上托柱結構的受力情況顯示，力的作用點是在梁的頂部，荷載屬于直接加載。柱子的荷載通過混凝土直接傳給整根梁,其剪力可以由梁的整個截面來承擔，此時梁長方向的剪應力變化是均勻的，并不會在梁的截面高度范圍和梁底產生集中力，所以不會出現一般的主次梁交接處的斜裂縫或者"拉脫"效應，此原因一；附加箍筋和吊筋只是起到一個傳力的作用,將力從梁底部傳遞至頂部，不能作為抵抗剪應力的鋼筋考慮，此原因二。

有人認為，（較大的）集中荷載的作用效應，不會直接在混凝土受壓區耗散掉,應力的作用是會按擴散角向下傳遞的，其作用肯定會向下影響直至梁底，在主梁中會產生斜拉應力，其結果是主梁會產生斜拉破壞。因此，必須設置附加橫向鋼筋，防止斜拉破壞。

針對上述觀點，文章認為，荷載作用在梁頂。就梁而言，線剛度比較小，絕大多數情況下梁的破壞形式應該是彎曲破壞，而不是斜拉斜壓或者是剪壓。在斜截面產生破壞前，正截面已經破壞了。梁上托柱的部位，只要按照規范公式驗算了主梁的抗剪而且滿足要求，不需要設置附加橫向鋼筋。

3.3 梁上托柱結構應采取的技術措施

《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2002第10.2.9條規定：當框支梁上部的墻體開有門洞或梁上托柱時，該部位框支梁的箍筋應加密配置，箍筋直徑、間距及配箍率不應低于本規程第10.2.8條第3款的規定[5]。梁上托柱結構可以采用加密箍筋來解決，其力的作用點是在梁的頂部或上部，其剪力可以由梁的整個截面來承擔，此時梁長方向的剪應力變化是均勻的（產生了分布于整根梁的剪力），集中力產生的剪力應該通過加粗箍筋直徑或者加密箍筋間距來抵抗，而且這種剪力是沿梁全長分布的，不是局部的附加箍筋或吊筋能夠抵抗的，所以不能依靠附加的幾根箍筋來抵抗上部柱子傳遞下來的剪力。

3.4 梁上托柱結構應考慮的其他構造措施

（1）考慮抗震時注意柱筋在梁內的錨固長度[6]；（2）柱寬宜比梁寬每邊小50，以利于錯開鋼筋；（3）梁上托柱時梁的內力要放大1.25倍（2級抗震），見《抗規》GB50011-2010第6.2.10條；（4）當柱寬度大于梁寬時梁應水平加腋。

3.5 “主次梁搭接”與“梁上托柱”的區別

主次梁搭接與梁上托柱是兩個不同的概念，雖然都是集中力，但并不一樣。我們可以通過表1來清晰地認識它們之間的區別。

4 結語

在結構設計時，附加箍筋和吊筋往往被當作構造措施使用，認為梁上有集中力時就需要設置，其設置原則往往沒有引起足夠的重視。通過分析，我們知道主次梁搭接時往往需要設置附加橫向鋼筋，但梁上托柱設計時是不需要設置的，集中荷載必須通過加粗箍筋直徑或者加密箍筋間距來解決。

表1 主次梁搭接與梁上托柱的區別

[1]GB50010－2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]08G101-11 G101系列圖集施工常見問題答疑圖解[S].北京：中國計劃出版社出版，2008.

[3]彭少民.混凝土結構[M].武漢：武漢工業大學出版社.，2002：18.

[4]王素卿.全國民用建筑工程設計技術措施：結構[M].北京：中國計劃出版社，2003：211.

[5]JGJ 3-2002.高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[6]11G101-1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：中國計劃出版社，2011，61.

責任編輯:李 紅

On Setting of Additional Transverse Reinforcement

The setting,functions,reasons and calculation methods of additional transverse reinforcement are elaborated.Based on the analysis and comparison of the impact of concentrated load on main girders under the two situations——"lap joint of main girders and subordinate girders"and"pillars on girders",the conclusion that additional transverse reinforcement is not necessary in the design of"pillars on girders"structure is made.

concentrated load;additional stirrups;hanging bars;pillars on girders

TU392.2

A

1671-9107（2012）07-0023-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.023

2012-03-07

張凡凱（1966-），男，湖北石首人，學士，工程師，主要從事水利水電工程管理。