鋼筋下料長度計(jì)算

鋼筋因彎曲或彎鉤會(huì)使其長度變化,在配料中不能直接根據(jù)圖紙中尺寸下料;必須了解對混凝土保護(hù)層、鋼筋彎曲、彎鉤等規(guī)定,再根據(jù)圖中尺寸計(jì)算其下料長度。各種鋼筋下料長度計(jì)算如下:

直鋼筋下料長度=構(gòu)件長度-保護(hù)層厚度+彎鉤增加長度

彎起鋼筋下料長度=直段長度+斜段長度-彎曲調(diào)整值+彎鉤增加長度

箍筋下料長度=箍筋周長+箍筋調(diào)整值

上述鋼筋需要搭接的話,還應(yīng)增加鋼筋搭接長度。

彎曲調(diào)整值

鋼筋彎曲后的特點(diǎn):一是在彎曲處內(nèi)皮收縮、外皮延伸、軸線長度不變;二是在彎曲處形成圓弧。鋼筋的量度方法是沿直線量外包尺寸;因此,彎起鋼筋的量度尺寸大于下料尺寸,兩者之間的差值稱為彎曲調(diào)整值。彎曲調(diào)整值,根據(jù)理論推算并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),鋼筋彎曲時(shí)的量度方法

鋼筋彎曲調(diào)整值鋼筋彎曲角度30°45°60°90°135°

鋼筋彎曲調(diào)整值 0.35d 0.5d 0.85d 2d 2.5d

注:d為鋼筋直徑。

彎鉤增加長度

鋼筋的彎鉤形式有三種:半圓彎鉤、直彎鉤及斜彎鉤(圖9-47)。半圓彎鉤是最常用的一種彎鉤。直彎鉤只用在柱鋼筋的下部、箍筋和附加鋼筋中。斜彎鉤只用在直徑較小的鋼筋中。

(a)半圓彎鉤;(b)直彎鉤;(c)斜彎鉤

光圓鋼筋的彎鉤增加長度簡圖(彎心直徑為2.5d、平直部分為3d)計(jì)算:對半圓彎鉤為6.25d,對直彎鉤為3.5d,對斜彎鉤為4.9d。

在生產(chǎn)實(shí)踐中,由于實(shí)際彎心直徑與理論彎心直徑有時(shí)不一致,鋼筋粗細(xì)和機(jī)具條件不同等而影響平直部分的長短(手工彎鉤時(shí)平直部分可適當(dāng)加長,機(jī)械彎鉤時(shí)可適當(dāng)縮短),因此在實(shí)際配料計(jì)算時(shí),對彎鉤增加長度常根據(jù)具體條件,采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),見表9-24。

半圓彎鉤增加長

鋼筋直徑(mm)≤6 8~10 12~18 20~28 32~36

一個(gè)彎鉤長度(mm) 40 6d 5.5d 5d 4.5d

彎起鋼筋斜長

彎起鋼筋斜長計(jì)算簡圖,彎起鋼筋斜長系數(shù)。

彎起鋼筋斜長計(jì)算(a)彎起角度30°;(b)彎起角度45°;(c)彎起角度60°

彎起鋼筋斜長系數(shù)表9-25

彎起角度α=30°α=45°α=60°

斜邊長度s 2h0 1.41h0 1.15h0

底邊長度l 1.732h0 h0 0.575h0

增加長度s-l 0.268h0 0.41h0 0.575h0

注:h0為彎起高度。

箍筋調(diào)整值

箍筋調(diào)整值,即為彎鉤增加長度和彎曲調(diào)整值兩項(xiàng)之差或和,根據(jù)箍筋量外包尺寸或內(nèi)皮尺寸確定。

箍筋量度方法

(a)量外包尺寸;(b)量內(nèi)皮尺寸

箍筋調(diào)整值表9-26

箍筋量度方法箍筋直徑(mm)

4~5 6 8 10~12

量外包尺寸 40 50 60 70

量內(nèi)皮尺寸 80 100 120 150~170

9-3-1-2 鋼筋長度計(jì)算中的特殊問題

1.變截面構(gòu)件箍筋

根據(jù)比例原理,每根箍筋的長短差數(shù)△,可按下式計(jì)算 lc——箍筋的最大高度;

ld——箍筋的最小高度;

n——箍筋個(gè)數(shù),等于s/a+1;

s——最長箍筋和最短箍筋之間的總距離;

a——箍筋間距。

變截面構(gòu)件箍筋

圓形構(gòu)件鋼筋

在平面為圓形的構(gòu)件中,配筋形式有二:按弦長布置,按圓形布置。

按弦長布置先根據(jù)下式算出鋼筋所在處弦長,再減去兩端保護(hù)層厚度,得出鋼筋長度。

當(dāng)配筋為單數(shù)間距時(shí)當(dāng)配筋為雙數(shù)間距時(shí)式中 li——第i根(從圓心向兩邊計(jì)數(shù))鋼筋所在的弦長;

a——鋼筋間距;

n——鋼筋根數(shù),等于D/a-1(D——圓直徑);

i——從圓心向兩邊計(jì)數(shù)的序號(hào)數(shù)。

圓形構(gòu)件鋼筋(按弦長布置)

(a)單數(shù)間距;(b)雙數(shù)間距

(2)按圓形布置一般可用比例方法先求出每根鋼筋的圓直徑,再乘圓周率算得鋼筋長度。

圓形構(gòu)件鋼筋(按圓形布置)

曲線構(gòu)件鋼筋

(1)曲線鋼筋長度,根據(jù)曲線形狀不同,可分別采用下列方法計(jì)算。

圓曲線鋼筋的長度,可用圓心角θ與圓半徑R直接算出或通過弦長l與矢高h(yuǎn) 查表得出(《建筑施工手冊(第四版)》1中“施工常用數(shù)據(jù)”)。

拋物線鋼筋的長度L可按下式計(jì)算

(9-10)

式中 l——拋物線的水平投影長度;

h——拋物線的矢高。

拋物線鋼筋長度

其他曲線狀鋼筋的長度,可用漸近法計(jì)算,即分段按直線計(jì),然后總加。

所示的曲線構(gòu)件,設(shè)曲線方程式y(tǒng)=f(x),沿水平方向分段,每段長度為l(一般取為0.5m),求已知x值時(shí)的相應(yīng)y值,然后計(jì)算每段長度,例如,第三段長度為。

曲線鋼筋長度

曲線構(gòu)件箍筋高度,可根據(jù)已知曲線方程式求解。其法是先根據(jù)箍筋的間距確定x值,代入曲線方程式求y值,然后計(jì)算該處的梁高h(yuǎn)=H-y,再扣除上下保護(hù)層厚度,即得箍筋高度。

對一些外形比較復(fù)雜的構(gòu)件,用數(shù)學(xué)方法計(jì)算鋼筋長度有困難時(shí),也可用放足尺(1:1)或放小樣(1:5)辦法求鋼筋長度。

1.在設(shè)計(jì)圖紙中,鋼筋配置的細(xì)節(jié)問題沒有注明時(shí),一般可按構(gòu)造要求處理。

2.配料計(jì)算時(shí),要考慮鋼筋的形狀和尺寸在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下要有利于加工安裝。

3.配料時(shí),還要考慮施工需要的附加鋼筋。例如,后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件預(yù)留孔道定位用的鋼筋井字架,基礎(chǔ)雙層鋼筋網(wǎng)中保證上層鋼筋網(wǎng)位置用的鋼筋撐腳,墻板雙層鋼筋網(wǎng)中固定鋼筋間距用的鋼筋撐鐵,柱鋼筋骨架增加四面斜筋撐等。

當(dāng)施工中遇有鋼筋的品種或規(guī)格與設(shè)計(jì)要求不符時(shí),可參照以下原則進(jìn)行鋼筋代換:

1.等強(qiáng)度代換:當(dāng)構(gòu)件受強(qiáng)度控制時(shí),鋼筋可按強(qiáng)度相等原則進(jìn)行代換。

2.等面積代換:當(dāng)構(gòu)件按最小配筋率配筋時(shí),鋼筋可按面積相等原則進(jìn)行代換。

3.當(dāng)構(gòu)件受裂縫寬度或撓度控制時(shí),代換后應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度或撓度驗(yàn)算。

9-3-2-2 等強(qiáng)代換方法

1.計(jì)算法

(9-11)

式中 n2——代換鋼筋根數(shù);

n1——原設(shè)計(jì)鋼筋根數(shù);

d2——代換鋼筋直徑;

d1——原設(shè)計(jì)鋼筋直徑;

fy2——代換鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(表9-28);

fy1——原設(shè)計(jì)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

上式有兩種特例

(1)設(shè)計(jì)強(qiáng)度相同、直徑不同的鋼筋代換:

(9-12)

(2)直徑相同、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不同的鋼筋代換:

(9-13)

鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)表9-28

項(xiàng)次鋼筋種類符號(hào)抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy'

1 熱軋鋼筋 HPB235 φ 210 210

HRB335 Φ 300 300

HRB400 360 360

RRB400 360 360

2 冷軋帶肋鋼筋 LL550 360 360

LL650 430 380

LL800 530 380

9-3-2-3 構(gòu)件截面的有效高度影響

鋼筋代換后,有時(shí)由于受力鋼筋直徑加大或根數(shù)增多而需要增加排數(shù),則構(gòu)件截面的有效高度h0減小,截面強(qiáng)度降低。通常對這種影響可憑經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)增加鋼筋面積,然后再作截面強(qiáng)度復(fù)核。

對矩形截面的受彎構(gòu)件,可根據(jù)彎矩相等,按下式復(fù)核截面強(qiáng)度。

(9-14)

式中 N1——原設(shè)計(jì)的鋼筋拉力,等于As1fy1(As1——原設(shè)計(jì)鋼筋的截面面積, fy1——原設(shè)計(jì)鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值);

N2——代換鋼筋拉力,同上;

h01——原設(shè)計(jì)鋼筋的合力點(diǎn)至構(gòu)件截面受壓邊緣的距離;

h02——代換鋼筋的合力點(diǎn)至構(gòu)件截面受壓邊緣的距離;

fc——混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,對C20混凝土為9.6N/mm2,對C25混凝土為11.9N/mm2,對C30混凝土為14.3N/mm2;

b——構(gòu)件截面寬度。

9-3-2-4 代換注意事項(xiàng)

鋼筋代換時(shí),必須充分了解設(shè)計(jì)意圖和代換材料性能,并嚴(yán)格遵守現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的各項(xiàng)規(guī)定;凡重要結(jié)構(gòu)中的鋼筋代換,應(yīng)征得設(shè)計(jì)單位同意。

1.對某些重要構(gòu)件,如吊車梁、薄腹梁、彬架下弦等,不宜用HPB235級(jí)光圓鋼筋代替HRB335和HRB400級(jí)帶肋鋼筋。

2.鋼筋代換后,應(yīng)滿足配筋構(gòu)造規(guī)定,如鋼筋的最小直徑、間距、根數(shù)、錨固長度等。

3.同一截面內(nèi),可同時(shí)配有不同種類和直徑的代換鋼筋,但每根鋼筋的拉力差不應(yīng)過大(如同品種鋼筋的直徑差值一般不大于5mm),以免構(gòu)件受力不勻。

4.梁的縱向受力鋼筋與彎起鋼筋應(yīng)分別代換,以保證正截面與斜截面強(qiáng)度。

5.偏心受壓構(gòu)件(如框架柱、有吊車廠房柱、桁架上弦等)或偏心受拉構(gòu)件作鋼筋代換時(shí),不取整個(gè)截面配筋量計(jì)算,應(yīng)按受力面(受壓或受拉)分別代換。

6.當(dāng)構(gòu)件受裂縫寬度控制時(shí),如以小直徑鋼筋代換大直徑鋼筋,強(qiáng)度等級(jí)低的鋼筋代替強(qiáng)度等級(jí)高的鋼筋,則可不作裂縫寬度驗(yàn)算。

9-3-2-5 鋼筋代換實(shí)例

[例1] 今有一塊6m寬的現(xiàn)澆混凝土樓板,原設(shè)計(jì)的底部縱向受力鋼筋采用HPB235級(jí)φ12鋼筋@120mm,共計(jì)50根。現(xiàn)擬改用HRB335級(jí)Φ12鋼筋,求所需Φ12鋼筋根數(shù)及其間距。

[解]本題屬于直徑相同、強(qiáng)度等級(jí)不同的鋼筋代換,采用公式(9-13)計(jì)算: n2=50×210/300=35根,間距=120×50/35=171.4取170m

[例2] 今有一根400mm寬的現(xiàn)澆混凝土梁,原設(shè)計(jì)的底部縱向受力鋼筋采用HRB335級(jí)Φ22鋼筋,共計(jì)9根,分二排布置,底排為7根,上排為2根�，F(xiàn)擬改用HRB400級(jí) 25鋼筋,求所需 25鋼筋根數(shù)及其布置。

[解] 本題屬于直徑不同、強(qiáng)度等級(jí)不同的鋼筋代換,采用公式(9-11)計(jì)算: =5.81根,取6根。

一排布置,增大了代換鋼筋的合力點(diǎn)至構(gòu)件截面受壓邊緣的距離h0,有利于提高構(gòu)件的承載力。

[例3] 已知梁的截面面積尺寸如圖9-57a所示,采用C20混凝土制作,原設(shè)計(jì)的縱向受力鋼筋采用HRB400級(jí) 20鋼筋,共計(jì)6根,單排布置,中間4根分別

在二處彎起�，F(xiàn)擬改用HRB335級(jí)Φ22鋼筋,求所需鋼筋根數(shù)及其布置。

矩形梁鋼筋代換

(a)原設(shè)計(jì)鋼筋;(b)代換鋼筋

[解] 1.彎起鋼筋與縱向受力鋼筋分別代換,以2 20為單位,按公式(9-11)代換Φ22鋼筋,=1.98,取2根。

2.代換后的鋼筋根數(shù)不變,但直徑增大,需要復(fù)核鋼筋凈間距s:

s=(300-2×25-6×22)/5=23.6<25mm,需要布置為兩排(底排4根、二排2根)。

3.代換后的構(gòu)件截面有效高度h02減小,需要按公式(9-14)復(fù)核截面強(qiáng)度。

4.角部兩根改為Φ25鋼筋,再復(fù)核截面強(qiáng)度