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土木吧丨不设拉筋的抗震构造是有违初衷?

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2021-09-18
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导读:拉筋

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不设拉筋的抗震构造是有违初衷的

张利军

上一篇(9月13日)短文的中心意思是,复合箍筋配置拉筋(不应全部采用箍筋)才能较好地发挥约束功能。从大家的留言来看,讨论还是比较热烈的。主要提出两点意见,一是全部采用箍筋也没问题,因为小箍即能发挥约束作用;二是拉筋施工麻烦,而且带来了保护层的问题,所以能用小箍就不用拉筋。现就有关问题继续讨论。

一、设置拉筋的必要性

下图1是8x8复合箍筋,对应的柱截面约为1米左右,采用“大箍+小箍”的方式,不设拉筋,约束作用可以分解如下:

由于小箍对大箍没有约束作用,大箍的无支长度就是柱边长,边长将近1米的箍筋对混凝土的约束作用微乎其微。所以说,图1右侧填充区域的混凝土处于无约束的状态。

大箍和小箍发挥着各自的作用,不能相互代替。小箍是内部约束、局部约束。大箍是沿柱周边的全截面约束,对于保护混凝土裂而不崩至关重要。所以,不能因为小箍的存在而忽略对大箍的要求。

下图2是设置拉筋以后的约束效果。“大箍+拉筋”与柱纵筋一起形成沿四周闭合的钢筋笼,对柱的全截面形成很好的约束。

其他形式的复合箍建议按下图3配置拉筋:

二、剪力墙约束边缘构件的复合箍:

与“柱复合箍不应全部采用箍筋”相反,《抗规》和《混规》专门把“全部采用箍筋”作为更严格、更高标准的要求,用于框架--筒体结构的底部加强部位的角部约束边缘构件,见下图4和图5:

那是否说明,全部采用箍筋是更好的措施呢?

这就是上篇短文提到的“剪力墙约束边缘构件箍筋有所不同”之处:图4和图5的“全部采用箍筋”,不是如柱复合箍那样的叠合箍,而是小箍组成的搭接箍,,搭接长度为一个纵筋间距。也就是说,没有沿约束边缘构件周边的大箍,而是由多个小箍搭接而成,每个小箍的无支长度均不太大。见图6蓝框内:

但是,即使如此,阴影区箍筋的无支长度依然较长。比如下图7箭头指向的那个箍筋,即使腹板墙厚为200,则箍筋无支长度依然达到800mm,约束效果肯定不如下图8设置拉筋的做法好:

    所以说,筒体结构的转角约束边缘构件全部采用箍筋,是更严格更高标准的要求呢,还是适得其反呢?《高规》的条文解释9.2.2条值得关注。

三、框架梁和剪力墙连梁的箍筋约束

框架梁两端和剪力墙连梁全跨都有约束混凝土的需要。所以拉筋的设置与柱和剪力墙要同等重视,且拉筋要钩住最外侧钢筋,见下图9:

拉筋直径可以小于箍筋,但梁箍筋加密区的拉筋间距应与箍筋间距相同,保证每个箍筋的侧面都有约束。否则,虽然箍筋间距和肢距均满足要求,但箍筋的侧向无约束,则照样达不到约束混凝土的目的。所以应注意,下图10中拉筋间距取为非加密区箍筋间距的2倍仅用于非加密区。

四、拉筋的保护层厚度怎么取

由上文可见,无论是框架梁、柱,还是剪力墙和连梁,设置拉筋是必要的,而且要钩住最外侧钢筋才能发挥作用。由此带来一个问题,就是拉筋弯钩处的保护层厚度怎么取,这也是施工单位经常问起的一个问题。我们习惯于保护层厚度从箍筋或水平筋外侧算起,不考虑弯钩,则弯钩几乎没有保护层甚至外露。于是施工单位就各自酌情加厚保护层,实际上变成了保护层没有控制标准。

以正常室内环境的柱为例,保护层厚度是20mm。柱箍筋以Φ12和Φ14较常用,Φ16也不鲜见。加上钢筋肋、钢筋之间空隙、误差等,拉筋弯钩几乎没有保护层。见下图11:

曾经遇到过这样的情况,钢筋绑完了,模板合不上,不得不用大锤敲击钢筋笼以保证合模就位。剪力墙面积大,拉筋多,问题更为突出。所以说,要求拉筋钩住最外层钢筋又不考虑拉筋的保护层问题,实在太难为我们的工人兄弟了。

在图集《17G101-11》中对拉筋的保护层作了明确定义:

最外层钢筋保护层厚度是指:

对于用作梁、柱复合箍筋中单肢箍的拉筋、梁侧腰筋的拉筋剪力墙边缘构件的拉筋、剪力墙分布筋网片间的拉结筋,若拉筋或拉结筋的弯钩位于最外侧此时混凝土保护层厚度是指拉筋或拉结筋外边缘至混凝土表面的距离见下图12蓝框:

    但是,保护层厚度照此计算的话,则:

   (1)柱主筋的保护层厚度如图11a所示,将达到52mm

   (2)剪力墙水平筋的保护层厚度如图11b所示,将达到30mm

   (3)梁腰筋的保护层厚度如图9所示,将达到45mm

      上述主要钢筋保护层均比以往工程实践加厚较多。柱主筋保护层加厚,将影响压弯承载力;剪力墙水平筋和梁腰筋保护层加厚,将削弱对竖向裂缝的控制作用,而裂缝的出现是最容易引起争议的问题。

五、拉筋的绑扎难度:

        拉筋加工时,应加工成一端135°弯钩,另一端90°直钩。待绑扎就位后再弯成135°。在日常工作中,在钢筋密集、空间狭小部位,倒是常有施工单位提出将小箍改成拉筋,较少有人提出将拉筋改为小箍。所以,拉筋的绑扎难度问题可具体问题具体分析解决。

六、结论:

1. 框架柱和剪力墙边缘构件的复合箍、连梁水平分布筋之间和框架梁箍筋加密区腰筋之间,均应设拉筋,且拉筋要钩住最外侧钢筋,才能有效约束混凝土。

2. 保护层厚度是双刃剑,薄了不行,厚了也不行。主要钢筋保护层较以往工程实践加厚较多的话,会不会较普遍出现裂缝,要不要按图12的要求执行,需要在实践中观察总结。

3. 目前,建议在满足《混规》表8.2.1的情况下,按拉筋弯钩外侧保护层厚度为10mm控制。


《设计优化+EPC联合?这有资源》

勘察设计大师、规范主编

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