梁柱節點區鋼筋錨固的研究分析

華慶

摘要：近年來，隨著通用規范的相繼發布，2022年9月，22G101系列圖集開始正式實施。作為建筑行業最重要的參考圖集，其不僅在很大程度上節約了設計人員的工作量，同時也為工程質量守住了底線。但在實際的工程中，部分施工企業質量把控不嚴，施工人員技術欠缺，無法理解標準圖集的構造要求，執行不了標準的質量控制點，從而為建筑結構埋下了極大的安全隱患。本文將結合實際工程，梳理工程施工中常見的鋼筋構造誤區，按照國家規范和國標圖集，詳細解析框架結構梁柱節點的鋼筋錨固構造要求。

關鍵詞：22G101系列圖集? 梁柱節點? 鋼筋構造? 鋼筋錨固

中圖分類號：TU74

Research and Analysis of Steel Bar Anchorages in Beam-Column Joint Areas

HUA Qing

（Xuancheng Vocational and Technical College，Xuancheng，Anhui Province，242000 China）

Abstract： In recent years， with the successive release of general specifications， the 22G101 series of atlases began to be officially implemented in September 2022. As the most important reference atlas in the construction industry， it not only greatly saves the workload of designers， but also maintains the bottom line of engineering quality. However， in actual engineering， some construction companies lack strict quality control， and due to the lack of techniques， the construction personnel cannot understand the construction requirements of the standard atlas and cannot execute standard quality control points， which buries great safety hazards for the building structure. This article will combine practical engineering to sort out the common misunderstanding of steel bar construction， and detailedly analyze construction requirements for the steel bar anchorage of the beam-column joints of the frame structure in accordance with national regulations and national standard atlases.

Key Words： 22G101 series of atlases; Beam-column joint; Steel bar construction; Anchoring of steel bars

22G101系列圖集是建筑結構施工中最為重要的參考標準，此圖集中，框架結構鋼筋構造，是應用最為廣泛的版塊。然而，筆者在工程驗收過程中，多次發現施工單位在梁柱節點區域的鋼筋做法與標準圖集相違背，如框架梁彎錨平直段的取值問題、頂梁邊柱鋼筋連接形式及長度等。本文將結合工程實踐，對實際工程中長期存在的錯誤做法予以梳理，結合22G101圖集中的梁柱節點鋼筋構造進行解讀，有針對性的剖析梁柱鋼筋的具體構造做法[1-4]。

1 錨固基本原理與工程基本信息

錨固基本原理

所謂錨固，即是鋼筋以某種形態伸入混凝土內一定的長度，從而保證鋼筋混凝土構件在外荷載作用下能有效工作。鋼筋的形態即為錨固形式，可分為3種：直錨、彎錨和錨板。一定的長度即為錨固長度。錨固形式的選擇，一般來說，能直錨則直錨，不能直錨則彎錨，彎錨不足加錨板，需要根據具體工程及構件去選擇對應的錨固形式。

錨固長度的確定其實是近似受力臨界狀態的長度修正。在鋼筋混凝土構件中，混凝土主要用來承壓，鋼筋主要用來受拉。隨著拉力的增大，可能出：3種情況：一是錨固長度較短，鋼在拉力的作用下，筋與混凝土黏結迅速失效，鋼筋從混凝土中快速脫離出來；二是錨固長度較長，鋼筋與混凝土黏結比較牢固，直至鋼筋被拉斷；三是鋼筋與混凝土出現臨界狀態，失效脫離與鋼筋斷裂同時發生。顯然，情況一不安全，情況二不經濟，情況三在控制外荷載的條件下，該長度即可作為基本錨固長度Lab[5]。

根據混凝土設計規范，基本錨固長度的計算公式：

（1）

式（1）中：為鋼筋外形系數；為鋼筋抗拉強度設計值； 為混凝土抗拉強度設計值；為受拉鋼筋的直徑。相關系數的取值可參見混凝土設計規范。

特殊情況下的鋼筋錨固，還應根據實際情況對基本錨固長度進行修正，如鋼筋表面有環氧樹脂，施工中出現不可避免的擾動等因素，修正后的錨固長度為。

對于有抗震設計要求的鋼筋，還應根據抗震等級進行修正，修正后的抗震錨固長度，。

1.2工程基本信息

某中學教學樓，三級抗震，混凝土強度等級C30，鋼筋為三級鋼HRB400，框架柱截面尺寸500×500，框架梁截面尺寸250×500，構件基本信息如表1所示。

根據國標22G101-1第2-2頁、2-3頁查表可知，本工程抗震設計時受拉鋼筋基本錨固長度=37D，受拉鋼筋抗震錨固長度=37D，即==37D。

2樓層框架梁端支座縱向鋼筋錨固

2.1 端支座鋼筋直錨

在構件尺寸滿足直錨要求的時候，一般是優先選擇直錨的，如圖1所示。根據22G101-1第2-33頁的規定，直錨長度X是由兩個條件控制的。

條件1：≧Lae

條件2：≧0.5hc+5D2

可以看出，條件1是鋼筋直錨必須滿足的長度。條件2是要求鋼筋必須到達的位置。如何判斷構件截面寬度是否能滿足直錨條件呢。對于1.2節的基本信息，可知柱寬-柱保護層=500-25=475（mm），Lae=37d=37×25mm=925，顯然Lae>（柱寬-保護層），此時如果鋼筋直錨的話，則直錨端部會伸到柱外，故此判斷不能采用直錨。

由此我們可以得到，鋼筋能否直錨取決于錨固長度Lae與（構件截面寬度-保護層）的數值大小關系。若構件截面寬度大于Lae，則可以直錨，否則應彎錨。

2.2 端支座上部鋼筋彎錨

若不能直錨，則應彎錨，且工程中框架梁鋼筋在柱內的錨固形式多為彎錨[6-7]，如圖2所示。其中X1、X2為錨固平直段長度，彎錨端部皆為15D。

根據22G101-1第2-33頁的規定，X1的長度是由兩個條件控制的。

條件1：伸至柱外側縱筋內側；

條件2：且≧0.4Labe；

其中條件1是要求鋼筋必須到達的位置，條件2是鋼筋必須滿足的長度。通過對圖1的分析，我們可以發現，梁的上部鋼筋伸至柱外側縱筋內側，且和柱外側縱筋保持了S的凈距。所以根據條件1可以計算X1的長度為：

X1= hc- c1- d1- D1- s=415 mm （2）

式（2）中：hc為柱寬；c1為柱保護層；d1為柱箍筋；D1為柱縱筋；s為梁柱鋼筋凈距。

根據條件1計算的彎錨平直段長度X1尚應滿足條件2，即X1要與0.4Labe比較。0.4Labe=0.4×37×25=370（mm），顯然415 mm>370 mm，滿足要求。

然而，施工現場在計算鋼筋彎錨平直段長度時，往往直接取值0.4Labe，這樣是否正確呢？據《混凝土結構設計規范》 （GB 50010-2010）第9.3.4-3）條，其原文為“梁上部縱向鋼筋應伸至柱外側縱向鋼筋內邊并向節點內彎折”，結合條文說明我們可以明確，梁的上部鋼筋彎錨時應伸至柱外側縱筋的邊上再彎折，伸至對邊是先決條件，而≧0.4Labe僅為驗算條件。

綜上所述，可以做如下總結，梁上部縱筋端支座彎錨時，其錨固平直段X1是通過條件1延伸的公式（2）來計算的。其計算結果應與0.4Labe進行比較，且必須滿足X1≧0.4Labe，若不能滿足，則需要調整柱寬或梁筋。施工中直接采用0.4Labe作為平直段長度，是錯誤的。

2.3 端支座下部鋼筋彎錨

根據22G101-1第2-33頁的規定，X2的長度是由兩個條件控制的。

條件1：伸至梁上部縱筋彎鉤內側或柱外側縱筋內側。

條件2：且≧0.4Labe。

通過上述的分析，我們得知，X2的長度計算是由條件1控制的，而條件2僅為驗算條件。所以，根據條件1中的“伸至梁上部縱筋彎鉤內側”可以計算X2的長度為：

X2= hc- c1- d1- D1-s-D2-S=365 mm （3）

式（2）中：hc為柱寬；c1為柱保護層；d1為柱箍筋；D1為柱縱筋；s為梁柱鋼筋凈距；D2為梁上部鋼筋直徑；S為梁上、下鋼筋凈距。

條件2計算0.4Labe=370 mm，比較可以發現X2<0.4Labe，不滿足要求。結合條件1中后半句的表述，梁的下部鋼筋也可以伸至柱外側縱筋的內側，即下部鋼筋平直段X2可以等于上部鋼筋平直段X1。此時X2可取415 mm，即可滿足≧0.4Labe的驗算條件。我們可以發現，當梁下部鋼筋的平直段長度不能滿足“伸至梁上部縱筋彎鉤內側”時，X2可取：0.4Labe≦X2≦X1。

綜上所述，我們可以總結，框架梁下部鋼筋應盡量“伸至梁上部縱筋彎鉤內側”，這樣柱筋、梁上部鋼筋、梁下部鋼筋會有明顯的層次，簡潔明了，施工方便。若“伸至梁上部縱筋彎鉤內側”不能滿足X2≧0.4Labe時，則下部鋼筋可以伸至與上部鋼筋相同的位置，也可以伸至0.4Labe～X1之間的某個位置。

3屋面框架梁端支座縱向鋼筋構造

框架柱邊柱和角柱柱頂鋼筋具有一定的特殊性，在施工過程中極易出錯。在現場驗收過程中，甚至發現邊柱和角柱的柱頂鋼筋按中柱柱頂鋼筋施工的情況，這是極大的安全隱患[8-9]。本節以角柱為例，根據角柱鋼筋的位置不同，將其柱筋分為a、b、c三類，按國標圖集一一注解各個位置處的柱筋構造要求。如圖3所示。

a號鋼筋，位于角柱外側，且在梁寬度范圍內。b號鋼筋，位于角柱外側，不在梁寬度范圍內。c號鋼筋，位于角柱內側。

根據22G101-1第2-14頁/2-15頁的規定，a號鋼筋有三種做法，分別為柱筋插梁，梁筋插柱，柱筋做梁筋用。本次僅介紹常用的前兩種做法。柱筋插梁鋼筋構造詳見圖4，梁筋插柱鋼筋構造詳見圖5。

通過圖4可知，a號鋼筋采用柱筋插梁的做法時，柱筋伸入梁內，梁筋伸至梁底，兩者的搭接長度不小于1.5Labe。

通過5可知，a號鋼筋采用梁筋插柱的做法時，柱筋伸至柱頂，梁筋伸入柱內，兩者的搭接長度不小于1.7Labe。

通過圖6可知，b號鋼筋伸至柱內邊彎折8D。

c號鋼筋做法通過上圖可以看出，無論是邊柱還是角柱的內側鋼筋，均同中柱柱頂的鋼筋做法，即彎錨時伸至柱頂彎折12D。

4結論及建議

通過對22G101圖集中關于框架梁柱節點鋼筋構造的剖析，我們可以得到以下結論：（1）框架梁鋼梁應優先選擇直錨，不能滿足直錨條件時，則選擇彎錨；（2）框架梁上部鋼筋彎錨時，平直段的長度應由“伸至柱外側縱筋內側”計算，而0.4Labe僅為設計人員的驗算條件。（3）框架梁的下部鋼筋彎錨時，應優先選擇“伸至梁上部縱筋彎鉤內側”，當此時不能滿足平直段≧0.4Labe時，可以選擇“伸至柱外側縱筋內側”；（4）頂梁邊柱、頂梁角柱的柱筋根據所在的位置不同，應分別采用不同的構造形式。

22G101系列圖集，既是結構設計人員繪制編制結構施工圖的依據，也是施工現場各參與方理解設計意圖、明確構造做法、完成建筑施工的重要保障。因此，研讀圖集規則，理解構造做法，執行國家標準，是每個工程人的責任。

參考文獻

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