鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度分析

張春來(lái) 牛巧云

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所，河北邯鄲 056027)

鋼筋常用的連接方法為綁扎搭接和機(jī)械連接或焊接兩種，綁扎搭接是一種施工方便，頗受施工人員青睞的鋼筋連接方式。雖然綁扎搭接接頭因搭接長(zhǎng)度較大而浪費(fèi)鋼筋，但綁扎搭接接頭傳力可靠且操作方便，所以這種鋼筋連接方法在施工現(xiàn)場(chǎng)被廣泛應(yīng)用。在綁扎搭接鋼筋時(shí)，搭接長(zhǎng)度是影響鋼筋綁扎牢固性進(jìn)而影響整體施工質(zhì)量的主要因素。在了解鋼筋“接頭連接區(qū)段長(zhǎng)度含義”和“足夠的搭接長(zhǎng)度是鋼筋有效傳力的保證”情況下，正確理解并掌握鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度的計(jì)算方法，以確保鋼筋綁扎施工質(zhì)量。

1 “接頭連接區(qū)段長(zhǎng)度”含義

在實(shí)際應(yīng)用中，要想控制好鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度，首先要理解“接頭連接區(qū)段長(zhǎng)度”含義，并正確區(qū)分它與“同一連接區(qū)段鋼筋綁扎搭接接頭百分率”的不同。“接頭連接區(qū)段長(zhǎng)度”的含義為:1．3倍的鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長(zhǎng)度，即:搭接鋼筋接頭中心間距不大于1．3倍搭接長(zhǎng)度，如圖1所示。“同一連接區(qū)段鋼筋綁扎搭接接頭百分率”是指在某一區(qū)段內(nèi)有搭接頭的縱向受力鋼筋截面面積與此區(qū)段內(nèi)所有縱向受力鋼筋截面面積的百分比值，在圖1中，共有5根鋼筋并排連接，屬于同一連接區(qū)段內(nèi)的搭接鋼筋為兩根，若直徑相同，搭接接頭百分率為40%。實(shí)際工程表明，受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長(zhǎng)度的大小，與連接區(qū)段內(nèi)鋼筋接頭面積的百分率的多少有關(guān)，或者說(shuō)鋼筋搭接長(zhǎng)度小則鋼筋接頭面積百分率也小，鋼筋接頭搭接長(zhǎng)度大則接頭面積百分率相對(duì)也大。

圖1 同一連接區(qū)段內(nèi)縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭

掌握了“接頭連接區(qū)段長(zhǎng)度”和“同一連接區(qū)段鋼筋綁扎搭接接頭百分率”的實(shí)質(zhì)含義，才能夠在施工中正確布置鋼筋，調(diào)控鋼筋的接頭長(zhǎng)度及數(shù)量。

2 鋼筋有效傳力的保證——足夠的搭接長(zhǎng)度

鋼筋的綁扎搭接接頭是采用鍍鋅鐵絲將鋼筋并排搭接，綁扎搭接的內(nèi)力傳遞，是依靠?jī)筛摻钤诨炷林绣^固作用，將一根鋼筋的內(nèi)力傳遞給另一根鋼筋，實(shí)現(xiàn)兩根相反方向鋼筋的應(yīng)力傳遞。內(nèi)力的大小與混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋搭接長(zhǎng)度及鋼筋類型密切相關(guān)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和鋼筋類型一定時(shí)，主要決定于搭接長(zhǎng)度的大小。為保證鋼筋綁扎搭接接頭間內(nèi)力的可靠傳遞，鋼筋綁扎搭接接頭的長(zhǎng)度必須滿足規(guī)范要求。

有綁扎搭接接頭的鋼筋受力后，接頭處的鋼筋將發(fā)生相對(duì)滑移，綁扎搭接長(zhǎng)度越小相對(duì)滑移越大，當(dāng)綁扎搭接鋼筋之間的相對(duì)滑移超過(guò)它們整筋的彈性變形時(shí)，縱向劈裂和橫向裂縫常常在搭接區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生，如圖2所示。為使鋼筋綁扎接頭在受力后不發(fā)生裂縫且能正常使用，就要確保足夠的綁扎搭接長(zhǎng)度。可見(jiàn)，足夠的搭接長(zhǎng)度是鋼筋綁扎有效傳力的保證。

圖2 鋼筋搭接區(qū)段的裂縫

3 搭接接頭長(zhǎng)度

在受力情況下或使用環(huán)境不同的情況下，鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度大小的確定方式不一樣，結(jié)合實(shí)際施工情況，下面對(duì)常用鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度的確定方法加以論述。

3．1 縱向受拉鋼筋搭接接頭長(zhǎng)度

根據(jù)位于同一連接區(qū)段的鋼筋搭接接頭面積百分率來(lái)確定縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長(zhǎng)度，按下列公式計(jì)算:

其中，L為搭接長(zhǎng)度;l為錨固長(zhǎng)度;ξ為縱向受拉鋼筋搭接長(zhǎng)度修正系數(shù)。修正系數(shù)根據(jù)實(shí)際情況按表1取用。

表1 縱向受拉鋼筋搭接長(zhǎng)度修正系數(shù)

鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長(zhǎng)度可以按照上述公式計(jì)算，但受拉鋼筋的綁扎搭接長(zhǎng)度有最小值300 mm的規(guī)定，不受公式約束，在任何情況下都應(yīng)遵守;受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度還與鋼筋公稱直徑及鋼筋外形、混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等諸多因素有關(guān);當(dāng)兩根直徑不同鋼筋搭接時(shí)，應(yīng)當(dāng)以較細(xì)鋼筋的直徑為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。為施工時(shí)操作方便，根據(jù)鋼筋種類及直徑、搭接接頭面積百分率、混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同，最小搭接長(zhǎng)度可以根據(jù)表1規(guī)定，再視使用環(huán)境不同乘以修正系數(shù)來(lái)加以確定。

若想正確使用表2，必須區(qū)分施工時(shí)實(shí)際材料性能和使用環(huán)境不同，正確確定修正系數(shù)。

表2 縱向受拉鋼筋最小搭接長(zhǎng)度

表2適用于縱向受拉鋼筋的綁扎接頭面積百分率不大于25%的情況;當(dāng)綁扎接頭面積百分率介于25%～50%之間時(shí)，表2中數(shù)值乘以修正系數(shù)1．2取用;當(dāng)綁扎接頭面積百分率大于50%時(shí)，表2中數(shù)值乘以修正系數(shù)1．35取用;當(dāng)在滑模施工或其他施工中，混凝土凝固過(guò)程中受力鋼筋容易受到擾動(dòng)時(shí)，最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)先按表2規(guī)定查取對(duì)應(yīng)數(shù)值，再乘以修正系數(shù)1．1取用;對(duì)涂有環(huán)氧樹脂涂層的帶肋鋼筋，最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)先按表2規(guī)定查取對(duì)應(yīng)數(shù)值，再乘以修正系數(shù)1．25取用;對(duì)末端采用了機(jī)械錨固的帶肋鋼筋，最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)先按表2規(guī)定查取對(duì)應(yīng)數(shù)值，再乘以修正系數(shù)0．7取用;當(dāng)保護(hù)層厚度大于搭接鋼筋直徑的3倍的帶肋鋼筋且配有箍筋時(shí)，最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)先按表2規(guī)定查取對(duì)應(yīng)數(shù)值，再乘以修正系數(shù)0．8取用;當(dāng)帶肋鋼筋直徑大于25 mm時(shí)，最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)先按表2規(guī)定查取對(duì)應(yīng)數(shù)值，再乘以修正系數(shù)1．1取用。

3．2 縱向受壓鋼筋搭接接頭長(zhǎng)度

鋼筋采用綁扎連接時(shí)，若連接鋼筋所受內(nèi)力為縱向壓力，則對(duì)綁扎搭接接頭長(zhǎng)度的要求比較簡(jiǎn)單，在相鄰搭接接頭相互錯(cuò)開且最小搭接長(zhǎng)度大于200 mm的情況下，其搭接長(zhǎng)度不小于0．7倍的縱向受拉鋼筋搭接長(zhǎng)度即可，而且縱向壓力鋼筋對(duì)搭接接頭的百分率不做任何要求，這些規(guī)定不適用于受周期性往復(fù)荷載作用的、有抗震要求的框架梁、柱和剪力墻等構(gòu)件。

縱向受壓鋼筋搭接接頭長(zhǎng)度的計(jì)算及實(shí)際應(yīng)用比縱向受拉鋼筋搭接簡(jiǎn)單，相關(guān)約束條件少，在建筑施工場(chǎng)地中，且不可簡(jiǎn)而略之，粗加估計(jì)就進(jìn)行鋼筋搭接，應(yīng)當(dāng)結(jié)合表2進(jìn)行計(jì)算再進(jìn)行施工，以避免搭接長(zhǎng)度不足而造成構(gòu)件破壞。

3．3 在有抗震要求條件下受力鋼筋的搭接接頭長(zhǎng)度

在有抗震要求條件下進(jìn)行施工，鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度的規(guī)定相對(duì)非抗震條件下要嚴(yán)格，搭接長(zhǎng)度應(yīng)相應(yīng)增加:當(dāng)Ⅰ，Ⅱ級(jí)鋼筋直徑R＞25 mm時(shí)，受拉鋼筋的搭接長(zhǎng)度應(yīng)取表2對(duì)應(yīng)數(shù)值增加5R加以采用(非抗震條件下也適用);當(dāng)Ⅰ，Ⅱ級(jí)鋼筋的對(duì)應(yīng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于C20時(shí)，其最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)取表2中C20的對(duì)應(yīng)數(shù)值增加10R加以采用(非抗震條件下也適用);在一、二級(jí)抗震等級(jí)條件下，受拉焊接網(wǎng)和焊接骨架綁扎接頭的搭接長(zhǎng)度應(yīng)取表2對(duì)應(yīng)數(shù)值增加5R加以采用;當(dāng)在滑模施工或其他施工中，混凝土凝固過(guò)程中受力鋼筋容易受到擾動(dòng)時(shí)，最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)視施工現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)增加;當(dāng)兩直徑不同的兩根鋼筋進(jìn)行搭接時(shí)，仍以細(xì)鋼筋的直徑為準(zhǔn)來(lái)確定搭接長(zhǎng)度。

當(dāng)構(gòu)件有抗震設(shè)防要求時(shí)，其受力鋼筋的最小搭接長(zhǎng)度應(yīng)在表2對(duì)應(yīng)數(shù)值的基礎(chǔ)上，乘以修正系數(shù)1．15得到一、二級(jí)抗震等級(jí)條件下最小搭接長(zhǎng)度;乘以修正系數(shù)1．05得到三級(jí)抗震等級(jí)條件下最小搭接長(zhǎng)度;對(duì)于框架梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)及其鄰近箍筋應(yīng)加密綁扎。采取這一系列修正系數(shù)來(lái)增加鋼筋綁扎搭接長(zhǎng)度，以確保綁扎施工的正常進(jìn)行及構(gòu)件的正常使用。

4 應(yīng)用實(shí)例

在上面有關(guān)鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度論述的基礎(chǔ)上，結(jié)合下面具體實(shí)例，來(lái)進(jìn)一步理解搭接接頭長(zhǎng)度計(jì)算方法。

在無(wú)抗震設(shè)防要求條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件，強(qiáng)度等級(jí)C20，縱向受壓鋼筋采用光圓鋼筋HPB235級(jí)鋼筋，綁扎接頭面積百分率介于55%，則其最小搭接長(zhǎng)度為:45d×1．35×0．7=42．525d=765．45 mm。鋼筋每個(gè)接頭可按增加800 mm長(zhǎng)度備料。

在二級(jí)抗震等級(jí)要求條件下，某構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，縱向受拉鋼筋采用RRB400(Ⅲ)級(jí)Φ28環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，綁扎接頭面積百分率為30%，則其最小搭接長(zhǎng)度為:40d×1．2×1．1×1．25 ×1．15=75．9d=2 126 mm。鋼筋每個(gè)接頭可按增加2 150 mm 長(zhǎng)度備料。

在鋼筋綁扎施工過(guò)程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求來(lái)確定最小搭接長(zhǎng)度，視實(shí)際情況靈活運(yùn)用，決不可憑經(jīng)驗(yàn)不加計(jì)算任意搭接，給構(gòu)件在實(shí)際使用中造成隱患。在實(shí)際施工中，可根據(jù)上文的論述計(jì)算出搭接長(zhǎng)度，在搭接部位做一標(biāo)記，這樣搭接出的鋼筋整整齊齊，不僅滿足搭接長(zhǎng)度要求，且確保了構(gòu)件牢固和工程質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼筋綁扎搭接長(zhǎng)度問(wèn)題是鋼筋綁扎施工中的要點(diǎn)問(wèn)題，也是保證鋼筋在構(gòu)件中正常發(fā)揮有效性能和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)要求的重要注意事項(xiàng)。建筑工地上施工的技術(shù)人員必須熟練掌握鋼筋綁扎搭接接頭長(zhǎng)度計(jì)算方法，并正確應(yīng)用到實(shí)際，以確保鋼筋混凝土的施工質(zhì)量。

［1] 陳壯善，王 琳．鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋抗震構(gòu)造措施探討［J］．建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，2008(3):16-17．

［2] 林文超．鋼筋綁扎的施工質(zhì)量控制［J］．山西建筑，2004，30(3):55-56．