钢筋混凝土结构中,除板柱体系外,(连)梁都是不可或缺的受力构件,如:跟柱子组合成抗侧力体系共同抵抗风震等水平作用,支承楼板承受竖向荷载等。除地下室顶板厚覆土区、消防车道及登高面、人防区等特殊大荷载区域外,其它功能区,如:住宅、公寓、办公、酒店、学校、医院、停车库等活荷载为2~4kPa均较小,若采用框架梁+大板布置,材料用量通常较多较费(会在另一个专篇提供分析比选结果)。常见做法就是适当增设次梁进行板块细分,主梁(框架梁、非框架梁、连梁等)通常需要承担由次梁传来的集中荷载。
根据规范要求,集中力不能用抗剪箍筋兼顾,应全部由附加横向钢筋,如:箍筋或吊筋来承担。具体如下图所示:
设计规范图示
施工规范图示
备注:与设计规范图示的主要区别,是明确了“吊筋下部平直段必须置于次梁下部纵筋之下”,即可不置于主梁下部纵筋处。
施工图中,常见做法是附一句文字说明“次梁交主梁处,未注明者两侧各加3道箍筋,箍筋直径及肢数同主梁”;当集中力较大,3道附加箍筋不能满足受力需求时,就再增设吊筋。
附加箍筋或吊筋均可承担集中力,构造形式不同导致其受力效率有所区别,材料成本也有差异。
1、受力效率不同。集中力竖直向下,箍筋受力方向与荷载方向相同,可以100%发挥。吊筋为45/60?斜角,仅竖直分量承担荷载,只能部分发挥约70~86%。规范计算公式也考虑了角度的影响。
2、设置要求不同。附加箍筋可根据实际受力需求选取,无需满足梁端箍筋的构造要求,如:一级抗震框架梁,梁端抗剪箍筋直径要求Φ10(纵筋配筋率>2%要用Φ12),其支承次梁的集中力较小时附加箍筋也可以用Φ6。吊筋的最低要求,设计图集没有说明,施工图集建议2Φ12。
3、材料用量不同。单根箍筋长度,约为扣除保护层后的主梁周长+弯钩。单根吊筋长度,约为次梁宽加100+主梁底面筋间的净高*1.15~1.4*2+20*12*2。通常情况下,吊筋比箍筋长。
定性分析评估可知,抵抗集中力时,箍筋的受力效率、材料用量等均优于吊筋。
通过自编Excel表可对箍筋、吊筋的具体承载力、材料用量进行定量的分析对比。
以下通过实际案例对这两种配置方式进行具体的分析比选。
一、某项目地下室。共3层地下室,顶板覆土1.5m,消防车道及消防登高面占顶板面积比例约20%;-1、-2层为普通车库,-3层为普通车库+6级人防(人防区域约为所在层的35%,可按建筑密度30%/满铺地下室占用地面积约80%=37.5%估算)。地下室框架典型柱网,(2跨5m+1跨6.6m)x7.8m。
1、顶板区域
附加恒载为1.5m覆土28kPa,活载5kPa,180mm顶板的设计值为49.75kPa,通过间距2.5m的300x800次梁传到300x850主框架梁的集中力约为1030kN。采用附加箍筋需10Φ14(2肢),重量约29kg折合约175元;或采用吊筋需2Φ22+2Φ25,重量约42kg折合约254元。单处节省量13kg,分摊至每平米建筑面积节省约0.33kg、折合约2元。
覆土+消防车区域的楼板设计值为为78.25kPa,通过间距2.5m的300x850次梁传到300x850主框架梁的集中力约为1590kN。采用附加箍筋需12Φ16(2肢),重量约46kg折合约279元;或采用吊筋需3Φ28+1Φ32,重量约69kg折合约413元。单处节省量22kg,分摊至每平米建筑面积节省约0.59kg、折合约3.5元。
2、普通车库区域
附加恒载为2kPa,活载4kPa,100mm楼板的设计值为11.85kPa,通过间距2.5m的200x550次梁传到300x600主框架梁的集中力约为260kN。采用附加箍筋需8Φ8(2肢),重量约5.7kg折合约34元;或采用吊筋需2Φ16+1Φ12,重量约10kg折合约58元。单处节省量4.3kg,分摊至每平米建筑面积节省约0.11kg、折合约0.66元。
二、某项目裙楼。为3层商业裙楼,框架典型柱网8.4x8.4m,商业活荷载按规范3.5kPa取值,小部分梁上输入了隔墙荷载。
附加恒载为1.5kPa,110mm楼板的设计值为10.92kPa,通过间距2.8m的300x600次梁传到300x800主框架梁的集中力约为308kN。采用附加箍筋需10Φ8(2肢),重量约9kg折合约52元;或采用吊筋需3Φ16,重量约15kg折合约87元。单处节省量6kg,分摊至每平米建筑面积节省约0.17kg、折合约1.02元。
三、某项目酒店。该项目为10层的酒店,框架典型柱网8.4x8.4m,酒店活荷载按规范2kPa取值,梁上输入了隔墙荷载8.4kN/m。
附加恒载为1.5kPa,110mm楼板的设计值为8.67kPa,通过间距4.2m的250x600次梁传到300x1000主框架梁的集中力约为220kN。采用附加箍筋需8Φ8(2肢),重量约8kg折合约49元;或采用吊筋需2Φ12+1Φ14,重量约9kg折合约53元。单处节省量1kg,分摊至每平米建筑面积节省约0.014kg、折合约0.085元。
四、某项目loft公寓。该项目为38层的办公(loft公寓),框架典型柱网7.6x11.6m,活荷载按4kPa取值,梁上输入了隔墙线荷载9kN/m。
附加恒载为3.5kPa,130mm楼板的设计值为15.04kPa,通过间距3.8m的400x800次梁传到400x800主框架梁的集中力约为462kN。采用附加箍筋需4根复合箍(外箍Φ12+内箍Φ8),重量约12kg折合约74元;或采用吊筋需2Φ18+2Φ16,重量约23kg折合约137元。单处节省量11kg,分摊至每平米建筑面积节省约0.12kg、折合约0.75元。
由上述分析比选结果可知,梁集中力处的附加横向钢筋配置,箍筋优于吊筋,受力越大优势约明显。
对施工图设计的优化建议如下:
1、充分利用影响区长度2h1+3b,优先采用附加箍筋,尽量少用吊筋。
2、附加箍筋无需满足抗震设计时框架梁端箍筋加密区的直径及间距要求,也无需等同梁自身的抗剪箍筋配置。
3、附加箍筋具体配置方式由计算确定,可根据实际需求确定合理的根数、肢数、直径及间距。
4、当主次梁高差较大,设计单位、审图单位及施工单位认可吊筋下部平直段可设于次梁下部纵筋之下、无需设于主梁下部纵筋位置时,吊筋用量会减少,此时可根据实际条件细化比选箍筋和吊筋的具体用量、择优选用。
知识点:钢筋混凝土梁集中力处附加钢筋的优化
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混凝土结构
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梁纵向配筋大小直径方式比选梁为水平向受力的构件,自重是其所受荷载的一部分,梁截面越大,承载能力越高,同时自重荷载也越大,会部分抵消截面承载力、降低受力效率。因此,控制合适的配筋率、选取合理截面尺寸,可提高砼和钢筋等材料的使用效率。常规而言,梁配筋率宜控制在1.5~2%,配筋率偏低时,宜优先减小梁宽,相应的纵筋可设置为多排。 梁实配钢筋量应≥计算值,以保证安全,这是基本原则。具体配置时,可采用大直径少根数或者小直径多根数的不同
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只看楼主 我来说两句抢地板剖析得非常深刻,学习了!
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不同意文中"附加箍筋可根据实际受力需求选取,无需满足梁端箍筋的构造要求"的内容.因为该处(次梁,即集中力处)的抗剪(地震作用),仍需要箍筋来承担,因此该处箍筋必须满足抗震的相关要求.
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