淺談主次梁交叉處附加橫向鋼筋的布置

郭 上

(西南交通大學， 四川成都 611756)

淺談主次梁交叉處附加橫向鋼筋的布置

郭 上

(西南交通大學， 四川成都 611756)

布置附加箍筋時，首先應明確次梁一側或兩側需分別上吊的“剪力”，是由該次梁單獨作用于主梁跨內時，由其本身的集中力計算得到，再分別計算兩側分別需要的附加箍筋數。而一般抗剪箍筋承擔的剪力，是由所有次梁及均布荷載同時作用在主梁跨內時在不同梁段產生的剪力。這是附加箍筋與一般抗剪箍筋的區別。

剪力； 附加橫向鋼筋； 箍筋; 一般抗剪箍筋

《鋼筋混凝土結構設計規范》9.2.11條規定：“位于梁下部或截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。箍筋應布置在2h1+3b的范圍內……”。所以設計時遇到鋼筋混凝土主次梁交叉處，就在次梁兩側共2h1+3b范圍內附近橫向鋼筋(吊筋或箍筋)以承受次梁傳給主梁的集中荷載，附加橫向鋼筋總面積As=P/(fyv·sinα)。

《規范》要求這樣布置的原因是，次梁在支座(主梁)邊截面上部屬于受拉區，混凝土可能開裂，次梁支座反力就會通過與主梁結合緊密的混凝土傳遞至主梁截面中下部，見圖1所示傳力區。若不作處理，就易使主梁下部混凝土產生受拉斜裂縫，嚴重時斜裂縫下的混凝土還會拉脫而產生局部破壞。所以為了將下部集中力上傳至主梁頂面，就需要就近設置拉桿，將集中力上傳，再通過抗剪箍筋的拉桿作用和混凝土的斜壓作用，逐次將集中力傳遞到兩側支座。《規范》規定，附加橫向鋼筋應布置在3b+2h1范圍，所以設計時一般就對稱地布置在次梁中軸線兩側的主梁內，范圍也按規定的3b+2h1。b為次梁寬，h1為次梁底到主梁底筋合力點距離。

圖1 傳力區示意

當某根次梁位于主梁跨度中點，且主梁兩側支座約束情況完全相同(對稱)時，按規范規定在該次梁兩側對稱地設置附加箍筋和吊筋，是完全正確的。但是一旦次梁位置變化，或主梁跨度內不止一根次梁，以及主梁兩端支座約束不同時，再硬套規范規定的方法設置橫向鋼筋，就會出現需要的地方布置不夠，不需要的地方布置偏多的情況，下面分不同情況進行分析。

1 附加橫向鋼筋布置分析

為了簡便地說明問題，文中以箍筋為例，并假設主梁兩端支座約束相同，不考慮主梁自重。

1.1 主梁中部對稱軸有一根次梁

分析過程見圖2。次梁傳集中力P,其兩側主梁段均會產生相同的剪力:V=P/2。次梁兩側主梁可能會在斜截面1～4出現斜裂縫，那么穿過斜截面1～4的箍筋均近似等效于桁架的受拉腹桿，斜截面之間的混凝土類似桁架的受壓腹桿，下部縱筋類似桁架的受拉弦桿，上部縱筋和壓區混凝土類似桁架的受壓弦桿。通過拉、壓桿依次傳遞，最后將集中力傳遞到兩側支座。此種情況，將附加箍筋均勻布置在3b+2h1范圍，穿越斜截面1，有效上吊集中力，布置可行。斜截面1短于其他斜截面，而箍筋數相同，所以穿越斜截面1的箍筋布置更密。

圖2 次梁居中傳力分析

1.2 主梁跨中靠左或右布置一根次梁

分析過程見圖3～圖6。

圖3 次梁靠近左支座傳力分析

圖4 次梁靠近左支座剪力

圖5 次梁靠近右支座傳力分析

圖6 次梁靠近右支座剪力

由圖3、圖4可知，左側加密箍筋Asv1上吊力等于剪力V1，右側加密箍筋Asv2上吊力等于剪力V2。

由圖5、圖6可知，左側加密箍筋Asv2上吊力等于剪力V2，右側加密箍筋Asv1上吊力等于剪力V1。

1.3 主梁支撐兩根次梁且對稱布置

將前述第1.2節分析的圖3～圖6合并考察，得到圖7、圖8示意。

為了簡化分析，假設兩次梁均傳集中力P，那么兩次梁間由兩個集中力P產生的剪力為零，不會出現貫通ho高的受拉斜裂縫，可構造配箍筋Aso,但次梁之間仍需按左或右次梁單獨作用時在圖7所1.5b+h1范圍設置附加箍筋Asv2，分別將下部集中力V2上吊至梁上部；次梁與各自近端支座間會產生相同的剪力V=P，但次梁與支座間只需按左或右次梁單獨作用時在圖7所示，1.5b+h1范圍設置附加箍筋Asv1，分別將下部集中力V1上吊至梁上部，因為V-V1差值是由遠端次梁產生的剪力，不需要由Asv1上吊而僅由抗剪箍筋承擔即可。當然，次梁靠支座一側，除了附加箍筋外，還應往支座方向布置抵抗剪力V=P的一般抗剪箍筋，圖7中，次梁頂到底的斜裂縫1a范圍，就包含Asv和Asv1兩種箍筋。次梁之間，也宜全跨布置構造箍筋Aso。箍筋布置見圖7。

圖7 主梁支撐兩根對稱布置次梁傳力分析

圖8 主梁支撐兩根對稱布置次梁剪力

通過圖9的隔離體分析更加清楚：附加箍筋與混凝土壓桿形成一對平衡力，所以附加箍筋在兩側均需配置，若在隔離體右側沒有附加箍筋,就無法平衡由B次梁傳來的混凝土壓桿產生的壓力。

圖9 隔離體受力分析

1.4 懸挑主梁抬次梁

當懸挑梁抬次梁時，若次梁靠邊，附加箍筋只能加在靠支座一側。但當次梁在跨內時，根據與前述分析相同原理，也應該加在靠支座一側(圖10～圖11)。

圖10 懸挑梁抬次梁箍筋

1.5 小結

從以上簡化分析可知，穿越斜截面1的附加箍筋與穿越其他斜截面布置的抗剪箍筋的作用沒有本質區別，仍然是“斜截面抗剪”，起“拉桿”作用，在可能出現斜裂縫的范圍均需要足夠的箍筋穿越。但二者的計算與布置范圍時有區別。

布置附加箍筋時，首先應明確次梁一側或兩側需分別上吊的“剪力”，是由該次梁單獨作用于主梁跨內時，由其本身

圖11 懸挑梁抬次梁時傳力分析

的集中力計算得到，再分別計算兩側分別需要的附加箍筋數。而一般抗剪箍筋承擔的剪力，是由所有次梁同時作用在主梁跨內，在不同梁段產生的剪力。這是附加箍筋與一般抗剪箍筋的區別。

由前述分析，當主梁跨內作用一根次梁時，在兩個1.5b+h1范圍，可僅布置附加橫向鋼筋，且僅當次梁位于主梁中間時，兩側附加橫向鋼筋相同。當主梁跨內有兩根或更多次梁時，則需要在次梁兩側的1.5b+h1范圍分別布置附加橫向鋼筋分別滿足穿越斜截面1z、1y的附加箍筋和穿越從次梁頂開始的斜截面2z、2y的抗剪箍筋要求，附加橫向鋼筋需按每根次梁單獨作用時計算的兩側剪力分別計算。

當懸挑梁抬次梁時，在靠近支座一側2b+h1范圍，僅布置附加橫向鋼筋。

2 結論

綜上，可以得到通用簡便作法，共作法分析見圖12。

圖12 附加箍筋通用作法分析

圖 12中，V1、V2是由次梁自身傳集中力產生的兩側剪力，由穿越斜截面1z、1y的加密附加箍筋Asv1、Asv2上吊；Vj1、Vj2是由包括該次梁以及所有其他次梁產生的剪力，由穿越其他斜截面的一般抗剪箍筋承擔，穿越次梁頂邊開始的斜截面2z、2y的箍筋則是由一般抗剪箍筋Aj1、Aj2與附加(或加密)箍筋組成，即左側：Aj1+Asv1；右側：Aj2+Asv2。

設計時，根據次梁兩側距離支座的距離大小，確定比例關系，按相同的比例計算出兩側箍筋的多少，按加密方式布置附加箍筋，比例多的附加箍筋應布置在距離支座近的一側1.5b+h1范圍，比例少的附加箍筋應布置在距離支座遠的一側1.5b+h1范圍，然后還應在兩側布置一般抗剪箍筋，可以滿足上吊集中力和斜截面抗剪的要求。

TU375

A

[定稿日期]2017-08-22

郭上(1996～)，女，在讀本科，專業為土木工程(房屋結構方向)。