淺談解決梁端鋼筋過密的方法

仲懷峰 姜舟 張帆 陳才然 劉亞松

中建八局第三建設有限公司上海分公司 江蘇 南京 210000

正文：

引言：鋼筋混凝土結構考慮到具有塑性內力重分布這一特性，可以采用彎矩調幅方法來降低梁端節(jié)點處負筋配筋率。當鋼筋混凝土結構（超靜定結構）受荷載作用下，荷載首先使梁端形成塑性鉸，此時結構并未完全破壞。由于結構發(fā)生塑性內力重分布，使得結構可以承受更大的荷載。結構設計時可調幅讓梁端彎矩小一點，而增大梁跨中彎矩，充分發(fā)揮結構承載力儲備，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。梁端彎矩調幅的方法是：利用結構力學計算結構的內力分布情況，再把梁端彎矩乘以小于1的折減系數(shù)，最后利用結構力學進行內力調整，得到梁調幅后的彎矩分布情況。

1 梁端鋼筋過密所帶來的問題

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量缺陷等問題：

1）梁端鋼筋過密導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）梁端過密的鋼筋導致混凝土中的石子無法通過梁端節(jié)點到達柱子內部，造成混凝土離析，致使混凝土無法達到預期強度等級，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）當構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作用，導致無法確保鋼筋與混凝土的錨固強度；

2 塑性內力重分布分析

1）彎矩調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，只有鋼筋混凝土結構在自重荷載作用下產(chǎn)生的內力，才可以通過彎矩調幅對梁端彎矩進行適度降低，再利用結構力學原理求出對應的跨中彎矩。對于風荷載、地震作用等水平荷載，在結構中產(chǎn)生的彎矩是非對稱的，無法進行梁端彎矩調幅。

2）當采用塑性內力重分布分析方法進行結構、構件設計時，其內部鋼筋（普通鋼筋及預應力鋼筋）在最大拉力作用下的總伸長率不應小于規(guī)范規(guī)定數(shù)值。通過有效的構造措施，使得構件的裂縫寬度及變形程度符合規(guī)范要求。

結構、構件處于具有侵蝕性等環(huán)境惡略的條件下時，規(guī)范規(guī)定嚴禁使用彎矩調幅設計方法，以防止結構、構件產(chǎn)生裂縫，造成構件內部鋼筋腐蝕。當動荷載直接作用在結構、構件上時（橋梁、廠房吊車梁等），由于生產(chǎn)活動對結構、構件變形要求比較嚴格，亦嚴禁使用彎矩調幅設計方法。

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幅幅度進行了限定，確保構件的變形不會超過規(guī)范規(guī)定。為防止構件發(fā)生脆性破壞（超筋梁、少筋梁），規(guī)范對彎矩調幅后的梁截面相對受壓區(qū)高度進行了限定。

3 保證充分內力重分布的條件

3.1 相對受壓區(qū)高度

相對受壓區(qū)高度與構件配筋率直接相關，混凝土的抗壓強度是一定值，構件截面受拉區(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)生塑性內力重分布，所以要想保證充分內力重分布，相對受壓區(qū)高度一定要小于規(guī)定值。

3.2 鋼筋混凝土梁端以及鋼筋混凝土板的負彎矩調幅幅度不宜過大

彎矩調幅幅度過大時，梁端負彎矩值設計值會很小，而梁跨中彎矩設計值會很大，導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，影響結構正常使用，且梁端容易發(fā)生斷裂。

3.3 宜用HRB235和HRB335級鋼筋，C20-C45級混凝土

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)揮鋼筋混凝土結構的塑性內力重分布這一特性，充分發(fā)揮結構、構件的承載力，獲得更大的經(jīng)濟效益。

4 解決梁端鋼筋過密的措施

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，造成工程質量缺陷。可以通過完善結構設計和提高施工技術來解決梁端鋼筋過密這一工程問題。

4.1 結構設計上可采取以下措施

1）當結構、構件配筋較多時，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）將彎矩調幅系數(shù)降至0.8或0.75，降低彎矩調幅系數(shù)，直接影響結構、構件的鋼筋分布，使鋼筋在各截面分布更加均勻，有利于結構、構件產(chǎn)生塑性內力重分布，充分發(fā)揮其承載能力；

3）現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構設計時梁端、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。

4.2 施工技術上可采取以下措施

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構施工，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，提升了施工質量，節(jié)約大量勞動力；

2）當由于材料供應等問題，無法提供自密實混凝土時，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，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。

5 結語

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、質量缺陷顯得格格不入，拖緩了工程進度，降低了工程質量。利用鋼筋混凝土結構塑性內力重分布這一特征，對梁端進行彎矩調幅，可以改善梁端鋼筋過密這一工程問題，同時可以充分發(fā)揮結構承載能力，獲得更大的經(jīng)濟效益。在施工技術上，采用自密實混凝土、機械錨固等新材料、新技術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。