鋼筋施工排布構(gòu)造對框架梁節(jié)點(diǎn)處承載力的影響

張憲江

（湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 湖州 313000）

對于框架結(jié)構(gòu)，一類環(huán)境下框架梁、柱混凝土保護(hù)層的最小厚度c取值20mm。結(jié)構(gòu)施工時(shí)框架梁、柱縱筋保護(hù)層厚度施工允許偏差為±5mm，按此要求施工時(shí)，框架梁（KL）、柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋將產(chǎn)生碰撞。因此，實(shí)際施工時(shí)一般采用KL縱筋適當(dāng)避讓其他鋼筋的施工方法。但當(dāng)KL縱筋避讓其他鋼筋時(shí)，必然造成KL混凝土保護(hù)層厚度增加，從而使KL截面有效高度h0或截面核心部分面積Acor減少，進(jìn)而影響KL的承載能力。

1 KL鋼筋施工排布構(gòu)造做法

標(biāo)準(zhǔn)圖集中給出了3種KL鋼筋排布構(gòu)造做法：構(gòu)造（一）：梁寬不變，梁、柱平齊一側(cè)梁混凝土保護(hù)層加厚；構(gòu)造（二）：梁寬度加寬；構(gòu)造（三）：將梁向平齊邊的另一側(cè)整體平移。以上鋼筋排布做法對KL的實(shí)際有效寬度或平面位置有所改變，但這種排布做法施工操作規(guī)范性好。

框架梁、柱側(cè)面平齊時(shí)也可采用如圖1所示的鋼筋排布構(gòu)造做法。根據(jù)目前工程經(jīng)驗(yàn)，采用圖1的工程做法比較常見，但一般KL縱筋采用自然彎曲排布于柱縱筋內(nèi)側(cè)的構(gòu)造做法。

框架節(jié)點(diǎn)區(qū)KL縱筋立面排布構(gòu)造如圖2所示。或主梁底模安裝時(shí)，將梁底設(shè)計(jì)標(biāo)高下降1個(gè)次梁頂部縱筋直徑，以確保主梁施工有效截面高度h0，但這種做法將增加梁高，減少梁底凈高。

圖1 框架梁、柱側(cè)面平齊時(shí)鋼筋排布構(gòu)造

2 鋼筋施工排布構(gòu)造對KL承載力影響的分析

某辦公綜合樓為3層框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度12．45m，抗震等級為三級，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計(jì)使用年限50年。基礎(chǔ)頂 ～標(biāo)高4．200m框架柱施工圖（局部）如圖3所示，框架梁、柱混凝土強(qiáng)度等級為C30，混凝土保護(hù)層厚度≥20mm，且不小于鋼筋公稱直徑。

2.1 框架節(jié)點(diǎn)區(qū)KL鋼筋施工排布構(gòu)造

次梁大多數(shù)為水平方向，為避免過多的KL上部縱筋彎曲避讓次梁上部縱筋的情況發(fā)生，KL6、KL2與KZ4節(jié)點(diǎn)處KL2梁上部縱筋位置不變，KL6梁上部縱筋位置整體下移一層，下部縱筋位置不變。KL縱筋均自然彎曲排布于KZ縱筋內(nèi)側(cè)（見圖4）。

圖2 框架端節(jié)點(diǎn)鋼筋立面排布構(gòu)造

2.2 對KL正截面承載力的影響分析

以KL6為例，分析鋼筋施工排布構(gòu)造對KL承載力的影響（不考慮受壓區(qū)鋼筋對正截面承載力的影響）。

1）KL正截面承載力降低率p的一般分析

圖3 基礎(chǔ)頂～標(biāo)高4.200m框架柱施工圖（局部）

圖4 KL6、KL2與KZ4節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋施工排布構(gòu)造

式中，Mu1為原設(shè)計(jì)正截面承載力；Mu2為考慮鋼筋施工排布后正截面承載力；db為梁頂避讓縱筋直徑；x為梁截面受壓區(qū)高度；h為梁截面高度；c為梁混凝土保護(hù)層厚度；dg為箍筋直徑；d為受拉縱筋直徑。

2）KL6正截面承載力影響程度分析

由式（1）可知，鋼筋施工排布避讓鋼筋直徑越大、截面高度越小，對框架梁節(jié)點(diǎn)處正截面承載力的影響越大。對于本例KL6：

對于本例KL6，若避讓縱筋直徑為25mm時(shí)，正截面承載力降低率p＝5．01%。

2.3 對KL抗扭承載力的影響分析

1）KL扭曲截面受扭承載力降低率v分析

式中，Tu1為原設(shè)計(jì)扭曲截面受扭承載力；Tu2為考慮鋼筋施工排布后扭曲截面受扭承載力；βt為受扭承載力降低系數(shù)，取1．0；ft為混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Wt為受扭塑性抵抗矩；ζ為受扭縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比，一般1．7；fyv為受拉箍筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ASt1為受扭箍筋單肢截面面積；ds為梁側(cè)避讓柱縱筋直徑。

2）KL6受扭承載力影響程度分析

由式（3）可知，KL鋼筋施工排布避讓的梁、柱縱筋直徑越大、梁截面面積越小，對KL節(jié)點(diǎn)處承載力的影響越大。對于本例KL6：

由式（6）可知，KL截面寬度改變對節(jié)點(diǎn)處抗扭承載力的影響較截面高度的改變要大。對于本例KL6，若梁寬不變，梁高為500mm時(shí)，正截面承載力降低率p＝12．40%；當(dāng)梁寬為220mm，梁高不變時(shí)，正截面承載力降低率p＝13．74%。

3 結(jié)語

一般而言，框架節(jié)點(diǎn)區(qū)梁鋼筋施工排布構(gòu)造對KL正截面承載力削弱的程度約為4%；對KL受扭承載力削弱的程度約為11%。當(dāng)多道斜向梁相交時(shí)，這種影響會(huì)更大。故節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋施工排布構(gòu)造對KL承載力的影響應(yīng)引起足夠重視。建議在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮鋼筋施工排布對結(jié)構(gòu)承載力的影響，并在結(jié)構(gòu)施工圖中對框架梁、柱節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋排布構(gòu)造做法加以明確，施工時(shí)嚴(yán)格按照此排布構(gòu)造進(jìn)行施工，以確保結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量與安全。

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