仲懷峰 姜舟 張帆 陳才然 劉亞松
中建八局第三建設(shè)有限公司上海分公司 江蘇 南京 210000
正文:
引言:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)考慮到具有塑性內(nèi)力重分布這一特性,可以采用彎矩調(diào)幅方法來降低梁端節(jié)點處負筋配筋率。當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(超靜定結(jié)構(gòu))受荷載作用下,荷載首先使梁端形成塑性鉸,此時結(jié)構(gòu)并未完全破壞。由于結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性內(nèi)力重分布,使得結(jié)構(gòu)可以承受更大的荷載。結(jié)構(gòu)設(shè)計時可調(diào)幅讓梁端彎矩小一點,而增大梁跨中彎矩,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載力儲備,獲得更大的經(jīng)濟效益。這樣做還有一個優(yōu)點就是梁端彎矩設(shè)計值減小后,可以減少梁柱節(jié)點處的配筋,不會因配筋過密致使混凝土無法澆注。梁端彎矩調(diào)幅的方法是:利用結(jié)構(gòu)力學(xué)計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況,再把梁端彎矩乘以小于1的折減系數(shù),最后利用結(jié)構(gòu)力學(xué)進行內(nèi)力調(diào)整,得到梁調(diào)幅后的彎矩分布情況。
梁端鋼筋過密所帶來的問題不僅僅是混凝土澆筑困難,而且會由此引起施工質(zhì)量缺陷等問題:
1)梁端鋼筋過密導(dǎo)致振搗棒無法順利插入振搗,浪費大量人力資源且成型混凝土蜂窩麻面;
2)梁端過密的鋼筋導(dǎo)致混凝土中的石子無法通過梁端節(jié)點到達柱子內(nèi)部,造成混凝土離析,致使混凝土無法達到預(yù)期強度等級,且堆積在梁端節(jié)點處的石子阻礙混凝土順利澆筑,浪費大量人力資源;
3)當(dāng)構(gòu)件的縱筋相互緊密接觸時,會影響混凝土對鋼筋的有效包裹,降低混凝土與鋼筋之間的粘結(jié)作用,導(dǎo)致無法確保鋼筋與混凝土的錨固強度;
1)彎矩調(diào)幅適用于鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁和連續(xù)單向板。值得注意的是,只有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在自重荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力,才可以通過彎矩調(diào)幅對梁端彎矩進行適度降低,再利用結(jié)構(gòu)力學(xué)原理求出對應(yīng)的跨中彎矩。對于風(fēng)荷載、地震作用等水平荷載,在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的彎矩是非對稱的,無法進行梁端彎矩調(diào)幅。
2)當(dāng)采用塑性內(nèi)力重分布分析方法進行結(jié)構(gòu)、構(gòu)件設(shè)計時,其內(nèi)部鋼筋(普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋)在最大拉力作用下的總伸長率不應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值。通過有效的構(gòu)造措施,使得構(gòu)件的裂縫寬度及變形程度符合規(guī)范要求。
結(jié)構(gòu)、構(gòu)件處于具有侵蝕性等環(huán)境惡略的條件下時,規(guī)范規(guī)定嚴禁使用彎矩調(diào)幅設(shè)計方法,以防止結(jié)構(gòu)、構(gòu)件產(chǎn)生裂縫,造成構(gòu)件內(nèi)部鋼筋腐蝕。當(dāng)動荷載直接作用在結(jié)構(gòu)、構(gòu)件上時(橋梁、廠房吊車梁等),由于生產(chǎn)活動對結(jié)構(gòu)、構(gòu)件變形要求比較嚴格,亦嚴禁使用彎矩調(diào)幅設(shè)計方法。
3)規(guī)范對鋼筋混凝土梁端以及鋼筋混凝土板的負彎矩調(diào)幅幅度進行了限定,確保構(gòu)件的變形不會超過規(guī)范規(guī)定。為防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞(超筋梁、少筋梁),規(guī)范對彎矩調(diào)幅后的梁截面相對受壓區(qū)高度進行了限定。
相對受壓區(qū)高度與構(gòu)件配筋率直接相關(guān),混凝土的抗壓強度是一定值,構(gòu)件截面受拉區(qū)配筋越多,其能承受的拉力就越大,只有增加截面的受壓區(qū)高度,才能夠抵抗鋼筋產(chǎn)生的拉力,使得整個截面處于平衡狀態(tài)。本條提出控制相對受壓區(qū)高度的最大值,就是控制構(gòu)件的配筋率的最大值。其目的在于防止形成超筋梁發(fā)生脆性破壞,脆性破壞在破壞之前只有很小的變形,更不會發(fā)生塑性內(nèi)力重分布,所以要想保證充分內(nèi)力重分布,相對受壓區(qū)高度一定要小于規(guī)定值。
彎矩調(diào)幅幅度過大時,梁端負彎矩值設(shè)計值會很小,而梁跨中彎矩設(shè)計值會很大,導(dǎo)致梁端早早形成塑性鉸,而跨中卻很難形成塑性鉸,荷載較大時,梁端會出現(xiàn)明顯的裂縫,影響結(jié)構(gòu)正常使用,且梁端容易發(fā)生斷裂。
熱軋帶肋鋼筋與混凝土之間有更強的咬合力,且低等級的鋼筋與混凝土擁有更好的塑性變形能力,更有利于發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分布這一特性,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載力,獲得更大的經(jīng)濟效益。
密集的梁端支座鋼筋,給施工帶來極大的困擾的同時也浪費了大量成本,造成工程質(zhì)量缺陷??梢酝ㄟ^完善結(jié)構(gòu)設(shè)計和提高施工技術(shù)來解決梁端鋼筋過密這一工程問題。
1)當(dāng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件配筋較多時,采用大直徑鋼筋,減少鋼筋根數(shù)(注意驗算梁支座處裂縫寬度),可以有效降低鋼筋密集程度,使混凝土澆筑流暢;
2)將彎矩調(diào)幅系數(shù)降至0.8或0.75,降低彎矩調(diào)幅系數(shù),直接影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的鋼筋分布,使鋼筋在各截面分布更加均勻,有利于結(jié)構(gòu)、構(gòu)件產(chǎn)生塑性內(nèi)力重分布,充分發(fā)揮其承載能力;
3)現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時梁端、柱端均按剛域考慮,可減少梁的計算長度,改善梁端配筋過于密集這一問題。
1)使用自密實混凝土代替普通混凝土,自密實混凝土更適用于鋼筋較為密集的結(jié)構(gòu)施工,解決了由于振搗棒無法插入振搗這一施工困難,且脫模后的混凝土不存在蜂窩麻面,減少了由于振搗對模板、鋼筋位置的擾動,提升了施工質(zhì)量,節(jié)約大量勞動力;
2)當(dāng)由于材料供應(yīng)等問題,無法提供自密實混凝土?xí)r,采用小振搗棒振搗,在方便振搗的同時,也可以降低振搗棒對模板鋼筋的擾動;
3)框架梁端支座處,由于梁筋(柱筋)彎錨造成鋼筋過密,彎錨鋼筋不但增加節(jié)點配筋量,而且給施工帶來極大困擾,梁筋(柱筋)采用機械錨固技術(shù),取消彎鉤長度,通常節(jié)省50%的空間,在大幅度提高施工效率的同時節(jié)約鋼材。
科技蓬勃的今天,施工現(xiàn)場由于梁端鋼筋過密造成施工困難、質(zhì)量缺陷顯得格格不入,拖緩了工程進度,降低了工程質(zhì)量。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)塑性內(nèi)力重分布這一特征,對梁端進行彎矩調(diào)幅,可以改善梁端鋼筋過密這一工程問題,同時可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)承載能力,獲得更大的經(jīng)濟效益。在施工技術(shù)上,采用自密實混凝土、機械錨固等新材料、新技術(shù)解決梁端鋼筋過密這一工程問題,提高施工現(xiàn)場科技水平,緊跟時代步伐。