淺談主次梁交叉處附加橫向鋼筋的布置

郭 上

(西南交通大學(xué)， 四川成都 611756)

淺談主次梁交叉處附加橫向鋼筋的布置

郭 上

(西南交通大學(xué)， 四川成都 611756)

布置附加箍筋時(shí)，首先應(yīng)明確次梁一側(cè)或兩側(cè)需分別上吊的“剪力”，是由該次梁?jiǎn)为?dú)作用于主梁跨內(nèi)時(shí)，由其本身的集中力計(jì)算得到，再分別計(jì)算兩側(cè)分別需要的附加箍筋數(shù)。而一般抗剪箍筋承擔(dān)的剪力，是由所有次梁及均布荷載同時(shí)作用在主梁跨內(nèi)時(shí)在不同梁段產(chǎn)生的剪力。這是附加箍筋與一般抗剪箍筋的區(qū)別。

剪力； 附加橫向鋼筋； 箍筋; 一般抗剪箍筋

《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》9.2.11條規(guī)定：“位于梁下部或截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。箍筋應(yīng)布置在2h1+3b的范圍內(nèi)……”。所以設(shè)計(jì)時(shí)遇到鋼筋混凝土主次梁交叉處，就在次梁兩側(cè)共2h1+3b范圍內(nèi)附近橫向鋼筋(吊筋或箍筋)以承受次梁傳給主梁的集中荷載，附加橫向鋼筋總面積As=P/(fyv·sinα)。

《規(guī)范》要求這樣布置的原因是，次梁在支座(主梁)邊截面上部屬于受拉區(qū)，混凝土可能開裂，次梁支座反力就會(huì)通過與主梁結(jié)合緊密的混凝土傳遞至主梁截面中下部，見圖1所示傳力區(qū)。若不作處理，就易使主梁下部混凝土產(chǎn)生受拉斜裂縫，嚴(yán)重時(shí)斜裂縫下的混凝土還會(huì)拉脫而產(chǎn)生局部破壞。所以為了將下部集中力上傳至主梁頂面，就需要就近設(shè)置拉桿，將集中力上傳，再通過抗剪箍筋的拉桿作用和混凝土的斜壓作用，逐次將集中力傳遞到兩側(cè)支座。《規(guī)范》規(guī)定，附加橫向鋼筋應(yīng)布置在3b+2h1范圍，所以設(shè)計(jì)時(shí)一般就對(duì)稱地布置在次梁中軸線兩側(cè)的主梁內(nèi)，范圍也按規(guī)定的3b+2h1。b為次梁寬，h1為次梁底到主梁底筋合力點(diǎn)距離。

圖1 傳力區(qū)示意

當(dāng)某根次梁位于主梁跨度中點(diǎn)，且主梁兩側(cè)支座約束情況完全相同(對(duì)稱)時(shí)，按規(guī)范規(guī)定在該次梁兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)置附加箍筋和吊筋，是完全正確的。但是一旦次梁位置變化，或主梁跨度內(nèi)不止一根次梁，以及主梁兩端支座約束不同時(shí)，再硬套規(guī)范規(guī)定的方法設(shè)置橫向鋼筋，就會(huì)出現(xiàn)需要的地方布置不夠，不需要的地方布置偏多的情況，下面分不同情況進(jìn)行分析。

1 附加橫向鋼筋布置分析

為了簡(jiǎn)便地說明問題，文中以箍筋為例，并假設(shè)主梁兩端支座約束相同，不考慮主梁自重。

1.1 主梁中部對(duì)稱軸有一根次梁

分析過程見圖2。次梁傳集中力P,其兩側(cè)主梁段均會(huì)產(chǎn)生相同的剪力:V=P/2。次梁兩側(cè)主梁可能會(huì)在斜截面1～4出現(xiàn)斜裂縫，那么穿過斜截面1～4的箍筋均近似等效于桁架的受拉腹桿，斜截面之間的混凝土類似桁架的受壓腹桿，下部縱筋類似桁架的受拉弦桿，上部縱筋和壓區(qū)混凝土類似桁架的受壓弦桿。通過拉、壓桿依次傳遞，最后將集中力傳遞到兩側(cè)支座。此種情況，將附加箍筋均勻布置在3b+2h1范圍，穿越斜截面1，有效上吊集中力，布置可行。斜截面1短于其他斜截面，而箍筋數(shù)相同，所以穿越斜截面1的箍筋布置更密。

圖2 次梁居中傳力分析

1.2 主梁跨中靠左或右布置一根次梁

分析過程見圖3～圖6。

圖3 次梁靠近左支座傳力分析

圖4 次梁靠近左支座剪力

圖5 次梁靠近右支座傳力分析

圖6 次梁靠近右支座剪力

由圖3、圖4可知，左側(cè)加密箍筋A(yù)sv1上吊力等于剪力V1，右側(cè)加密箍筋A(yù)sv2上吊力等于剪力V2。

由圖5、圖6可知，左側(cè)加密箍筋A(yù)sv2上吊力等于剪力V2，右側(cè)加密箍筋A(yù)sv1上吊力等于剪力V1。

1.3 主梁支撐兩根次梁且對(duì)稱布置

將前述第1.2節(jié)分析的圖3～圖6合并考察，得到圖7、圖8示意。

為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)兩次梁均傳集中力P，那么兩次梁間由兩個(gè)集中力P產(chǎn)生的剪力為零，不會(huì)出現(xiàn)貫通ho高的受拉斜裂縫，可構(gòu)造配箍筋A(yù)so,但次梁之間仍需按左或右次梁?jiǎn)为?dú)作用時(shí)在圖7所1.5b+h1范圍設(shè)置附加箍筋A(yù)sv2，分別將下部集中力V2上吊至梁上部；次梁與各自近端支座間會(huì)產(chǎn)生相同的剪力V=P，但次梁與支座間只需按左或右次梁?jiǎn)为?dú)作用時(shí)在圖7所示，1.5b+h1范圍設(shè)置附加箍筋A(yù)sv1，分別將下部集中力V1上吊至梁上部，因?yàn)閂-V1差值是由遠(yuǎn)端次梁產(chǎn)生的剪力，不需要由Asv1上吊而僅由抗剪箍筋承擔(dān)即可。當(dāng)然，次梁靠支座一側(cè)，除了附加箍筋外，還應(yīng)往支座方向布置抵抗剪力V=P的一般抗剪箍筋，圖7中，次梁頂?shù)降椎男绷芽p1a范圍，就包含Asv和Asv1兩種箍筋。次梁之間，也宜全跨布置構(gòu)造箍筋A(yù)so。箍筋布置見圖7。

圖7 主梁支撐兩根對(duì)稱布置次梁傳力分析

圖8 主梁支撐兩根對(duì)稱布置次梁剪力

通過圖9的隔離體分析更加清楚：附加箍筋與混凝土壓桿形成一對(duì)平衡力，所以附加箍筋在兩側(cè)均需配置，若在隔離體右側(cè)沒有附加箍筋,就無法平衡由B次梁傳來的混凝土壓桿產(chǎn)生的壓力。

圖9 隔離體受力分析

1.4 懸挑主梁抬次梁

當(dāng)懸挑梁抬次梁時(shí)，若次梁靠邊，附加箍筋只能加在靠支座一側(cè)。但當(dāng)次梁在跨內(nèi)時(shí)，根據(jù)與前述分析相同原理，也應(yīng)該加在靠支座一側(cè)(圖10～圖11)。

圖10 懸挑梁抬次梁箍筋

1.5 小結(jié)

從以上簡(jiǎn)化分析可知，穿越斜截面1的附加箍筋與穿越其他斜截面布置的抗剪箍筋的作用沒有本質(zhì)區(qū)別，仍然是“斜截面抗剪”，起“拉桿”作用，在可能出現(xiàn)斜裂縫的范圍均需要足夠的箍筋穿越。但二者的計(jì)算與布置范圍時(shí)有區(qū)別。

布置附加箍筋時(shí)，首先應(yīng)明確次梁一側(cè)或兩側(cè)需分別上吊的“剪力”，是由該次梁?jiǎn)为?dú)作用于主梁跨內(nèi)時(shí)，由其本身

圖11 懸挑梁抬次梁時(shí)傳力分析

的集中力計(jì)算得到，再分別計(jì)算兩側(cè)分別需要的附加箍筋數(shù)。而一般抗剪箍筋承擔(dān)的剪力，是由所有次梁同時(shí)作用在主梁跨內(nèi)，在不同梁段產(chǎn)生的剪力。這是附加箍筋與一般抗剪箍筋的區(qū)別。

由前述分析，當(dāng)主梁跨內(nèi)作用一根次梁時(shí)，在兩個(gè)1.5b+h1范圍，可僅布置附加橫向鋼筋，且僅當(dāng)次梁位于主梁中間時(shí)，兩側(cè)附加橫向鋼筋相同。當(dāng)主梁跨內(nèi)有兩根或更多次梁時(shí)，則需要在次梁兩側(cè)的1.5b+h1范圍分別布置附加橫向鋼筋分別滿足穿越斜截面1z、1y的附加箍筋和穿越從次梁頂開始的斜截面2z、2y的抗剪箍筋要求，附加橫向鋼筋需按每根次梁?jiǎn)为?dú)作用時(shí)計(jì)算的兩側(cè)剪力分別計(jì)算。

當(dāng)懸挑梁抬次梁時(shí)，在靠近支座一側(cè)2b+h1范圍，僅布置附加橫向鋼筋。

2 結(jié)論

綜上，可以得到通用簡(jiǎn)便作法，共作法分析見圖12。

圖12 附加箍筋通用作法分析

圖 12中，V1、V2是由次梁自身傳集中力產(chǎn)生的兩側(cè)剪力，由穿越斜截面1z、1y的加密附加箍筋A(yù)sv1、Asv2上吊；Vj1、Vj2是由包括該次梁以及所有其他次梁產(chǎn)生的剪力，由穿越其他斜截面的一般抗剪箍筋承擔(dān)，穿越次梁頂邊開始的斜截面2z、2y的箍筋則是由一般抗剪箍筋A(yù)j1、Aj2與附加(或加密)箍筋組成，即左側(cè)：Aj1+Asv1；右側(cè)：Aj2+Asv2。

設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)次梁兩側(cè)距離支座的距離大小，確定比例關(guān)系，按相同的比例計(jì)算出兩側(cè)箍筋的多少，按加密方式布置附加箍筋，比例多的附加箍筋應(yīng)布置在距離支座近的一側(cè)1.5b+h1范圍，比例少的附加箍筋應(yīng)布置在距離支座遠(yuǎn)的一側(cè)1.5b+h1范圍，然后還應(yīng)在兩側(cè)布置一般抗剪箍筋，可以滿足上吊集中力和斜截面抗剪的要求。

TU375

A

[定稿日期]2017-08-22

郭上(1996～)，女，在讀本科，專業(yè)為土木工程(房屋結(jié)構(gòu)方向)。