詹煥輝

(江西傳媒職業(yè)學(xué)院 ,江西 南昌 330224)

鋼筋混凝土工程是國內(nèi)外建設(shè)項(xiàng)目中的主流工程,鋼筋與混凝土兩類材料的結(jié)合,發(fā)揮了其各自的優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)前建材發(fā)展水平下,鋼筋與混凝土的組合在每個(gè)單位工程中都有所應(yīng)用,例如純鋼結(jié)構(gòu)廠房,其基礎(chǔ)也一定是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的,且根據(jù)地基條件、基礎(chǔ)形式、上部結(jié)構(gòu)類型等,一般情況均會(huì)設(shè)置基礎(chǔ)梁,基礎(chǔ)梁與柱的結(jié)構(gòu)剛性節(jié)點(diǎn)也通常稱為框架節(jié)點(diǎn)。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)施工規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求,鋼筋要與混凝土有效地完整結(jié)合在一體,承擔(dān)相應(yīng)的功能,鋼筋必須要在混凝土內(nèi)有足夠的錨固長度,形成鋼筋與束縛的混凝土同向變形,鋼筋承擔(dān)相應(yīng)的受力功能。否則,鋼筋與混凝土必將分離,不可合為一體,即無法實(shí)現(xiàn)共同工作,構(gòu)件出現(xiàn)了破壞,鋼筋與混凝土體出現(xiàn)相對(duì)滑移變形,或鋼筋被拔出混凝土體等。

在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中,框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)上部鋼筋在混凝土體內(nèi)一般承受拉力。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》簡(jiǎn)稱《混規(guī)》、《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》簡(jiǎn)稱《高規(guī)》規(guī)定,梁上部縱筋在框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行直錨時(shí),由于柱截面尺寸不夠,需要將縱筋伸至節(jié)點(diǎn)對(duì)邊并向下彎折,但彎折水平段的投影長度不應(yīng)小于0.4Lab(或是0.4LabE)[1][2],彎折后豎直投影長度不應(yīng)小于15倍縱筋直徑,這類情形一般出現(xiàn)在框架中間層端節(jié)點(diǎn)處。

然而,在實(shí)踐操作中,由于柱截面尺寸受限,導(dǎo)致縱筋彎折點(diǎn)至柱邊錨入點(diǎn)(直錨長度)的投影長度小于0.4Lab(或是0.4LabE)。通常情況的處理辦法是將梁內(nèi)縱筋代換為小直徑的,但這種做法往往出現(xiàn)梁、柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋數(shù)量過多,有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響梁、柱節(jié)點(diǎn)處混凝土的施工,另一方面如所代換的鋼筋為通長筋,即存在鋼筋的搭接,同時(shí)給施工帶來很多不便,也增加了施工配筋工作量,且浪費(fèi)鋼材,因此這種方法,實(shí)踐證明實(shí)在不適合,應(yīng)該設(shè)計(jì)一種即方便施工,又能節(jié)省鋼筋用量與工時(shí)的方法。經(jīng)過實(shí)踐與試驗(yàn),在縱筋錨固的端頭,采用一種單側(cè)貼焊5d(d為錨筋直徑)長錨筋的辦法來解決當(dāng)直錨長度小于0.4Lab(0.4LabE)的情形。

圖1 節(jié)點(diǎn)錨固示意

《混規(guī)》[1]中關(guān)于框架中間層端節(jié)點(diǎn)的梁上部縱筋伸入節(jié)點(diǎn)的錨固是這樣規(guī)定的：1)當(dāng)能滿足直線錨固形式時(shí),錨固長度不應(yīng)小于La,且應(yīng)伸過柱中心線；2)當(dāng)柱截面尺寸不滿足直線錨固要求時(shí),梁上部縱筋可采用機(jī)械錨頭的錨固方式,宜伸至柱外側(cè)縱筋內(nèi)邊,包括機(jī)械錨頭在內(nèi)的水平投影錨固長度不應(yīng)小于0.4Lab(0.4LabE)；3)梁上部縱筋也可采用900彎折錨固的方式,此時(shí)梁上部縱筋應(yīng)伸到柱外側(cè)縱筋內(nèi)邊并向節(jié)點(diǎn)內(nèi)彎折,其包含彎弧在內(nèi)的水平投影長度不應(yīng)小于0.4Lab(0.4LabE),彎折筋在彎折平面內(nèi)包含彎弧的投影長度不應(yīng)小于15d。本文闡述的正是第三種形式,區(qū)別在于包含彎弧在內(nèi)的水平投影長度還不到0.4Lab(0.4LabE),因此提出采用縱筋端頭單側(cè)貼焊錨筋的辦法來處理。

《高規(guī)》規(guī)定,柱截面尺寸在非抗震時(shí)為不宜小于250mm,抗震時(shí)為不宜小于300mm[3][4]。建筑按50年合理使用年限考慮,采用單側(cè)端錨的端頭長度為5d(d為縱筋直徑),節(jié)點(diǎn)錨固示意圖如右圖1所示(圖中1是5d長的單側(cè)貼焊錨頭；2是上部縱筋；3是上部縱筋彎折點(diǎn)；4是框架柱；5是框架梁)。上部縱筋延伸至外

側(cè)柱邊鋼筋內(nèi)側(cè),考慮最不利,一般情況下上部縱筋直錨入柱內(nèi)長度為(柱寬-60mm), 當(dāng)最不利時(shí)的保護(hù)層厚為50mm,梁上部縱筋在非抗震圖時(shí)最小的直錨柱內(nèi)長度應(yīng)能達(dá)到不小于190mm,抗震時(shí)能達(dá)到不小于240mm。在不考慮錨固長度修正系數(shù)ζa影響的情況下,按最不利條件考慮直錨入柱內(nèi)最大長度,按此框架錨固節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工時(shí),其最不利總錨固長度La(LaE)能否滿足規(guī)范要求及其經(jīng)濟(jì)合理性,表1、表2分別按不考慮抗震和考慮抗震時(shí)的兩種情形分別進(jìn)行計(jì)算分析如下所示：

表1反映出當(dāng)鋼筋直徑小于25mm時(shí),縱筋直錨柱內(nèi)長度最小只能達(dá)到0.2Lab,一般情況在一類環(huán)境低等級(jí)混凝土情況下達(dá)不到0.4Lab。按本論文設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)錨固法可以節(jié)省鋼筋,且最終的結(jié)果都能滿足規(guī)范的要求。

表1

表2

表2是按三級(jí)抗震的要求計(jì)算抗震錨固長度,四級(jí)抗震的修正系數(shù)是1,一、二級(jí)抗震的修正系數(shù)是1.15,按上述演算程序及相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)要求,均能滿足總錨固的要求。

綜上所述,中間框架端節(jié)點(diǎn)上部縱筋錨固時(shí),當(dāng)其伸入柱內(nèi)的直錨長度不足0.4Lab(0.4LabE)時(shí),可以將縱筋延伸至柱的外側(cè)主筋內(nèi)側(cè)進(jìn)行900下彎。在縱筋的端頭單面貼焊5d長短鋼筋錨頭,不包含錨頭在內(nèi)總錨固長度La(LaE)不小于0.6Lab(0.6LabE),直錨柱內(nèi)長度不小于(柱寬-60mm),針對(duì)柱保護(hù)層加箍筋直徑大于60mm的情形,直錨柱內(nèi)長度計(jì)算方法是：La直=柱寬-柱保護(hù)層-箍筋直徑。經(jīng)過推理演算、實(shí)踐與試驗(yàn),本論文設(shè)計(jì)的框架節(jié)點(diǎn)縱筋錨固法,能滿足規(guī)范要求的錨固長度,且方便施工。實(shí)際在《混規(guī)》中已說明,縱筋采用直錨時(shí),不滿足La的錨固總長時(shí),可采用機(jī)械端頭的錨固方式,但直錨長要求大于0.4Lab(0.4LabE)[1]。上述的計(jì)算表中已能全面反映出本論文設(shè)計(jì)的框架節(jié)點(diǎn)縱筋錨固法的經(jīng)濟(jì)性,通過采用此錨固方法,避免因鋼筋代換而引起的梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋數(shù)量過多的現(xiàn)象,同時(shí)也避免了因此而引起的施工不便現(xiàn)象,減少了施工配筋工作量,消耗施工現(xiàn)場(chǎng)一些多余的鋼筋短頭,即節(jié)能又省事,且加大了施工現(xiàn)場(chǎng)處理此類錨固事宜的靈活性。