双筋矩形梁超筋截面优化处理.doc

双筋矩形梁超筋截面优化处理 　　【摘要】通过对工程实际中高层建筑结构基础双筋矩形梁内钢筋连接处截面的配筋验算，确定由于钢筋连接处截面钢筋面积的增加产生超筋问题。进行钢筋连接方式、截面尺寸的优化以及截面位置的选择，有效的解决钢筋连接处截面超筋问题，对工程施工、设计具有重要的指导意义。 　　【关键词】截面验算；超筋截面；连接方式；截面尺寸；截面位置 　　1. 工程背景 　　某小区内高层建筑结构地下车库施工过程中，由于施工的需要，在地下车库施工时分区域进行施工，预留工作区间，以便于混凝土泵车、混凝土罐车以及其它施工车辆和机械的通行，从而造成地下车库不能一次性完成施工。在地下车库进行后续的封闭施工时，预留工作区间内的梁、板钢筋的绑扎以及混凝土的浇筑。地下车库梁内密布钢筋连接处，一端采用螺栓套筒连接，另外一端只能采用焊接或者搭接，焊接或搭接截面钢筋面积翻倍，势必会在此截面处产生超筋问题。钢筋混凝土超筋梁在工程设计、施工中应加以限制。钢筋混凝土超筋梁有两方面的特征，一方面，破坏前变形很小，属于脆性破坏，由于破坏前钢筋并不屈服，所以裂缝不宽不深，梁的挠度也不大，破坏时无明显预兆，破坏非常突然。另一方面，超筋截面的钢筋强度得不到发挥，用钢量大，不经济，在工程设计中不应采用。然而在设计时的适筋梁截面在施工过程中变成成了超筋梁，为工程的安全留下了隐患，因此在实际施工以及设计时应加以考虑，并进行优化处理，具有非常重要的实际意义。 　　2. 截面验算 　　钢筋的连接一端采用螺栓套筒连接，另一端只能采用搭接或者焊接。采用螺栓套筒连接一端截面的尺寸及配筋如图1所示。采用搭接或者焊接一端截面尺寸及配筋如图2所示。钢筋采用HRB400钢材，直径选用 25，混凝土采用C30商品混凝土。 　　2.1螺栓连接端截面。 　　图1所示截面，梁内受压钢筋上下排分别布置8、7根 25的钢筋，受压钢筋面积为7463mm2 ；梁内受拉钢筋上中下排分别布置6、9、10根 25的钢筋，受拉钢筋面积为12271.9mm2 。按照混凝土结构设计规范，梁的有效高度，受压区高度按公式计算，经计算，受压区高度x=201.77mm。相对受压区高度，由此可见，。因此，采用螺栓套筒连接端为适筋截面。 　　2.2搭接或焊接端截面。 　　图2所示截面，梁内受压钢筋上下排分别布置8、7根 25的钢筋，梁内受拉钢筋上中下排分别布置6、9、10根 25的钢筋，但是由于搭接或焊接，受压钢筋面积变为；受拉钢筋面积为 。按照混凝土结构设计规范，受压区高度按公式计算，经计算，受压区高度x=403.54mm。然而，此截面成为超筋截面，必须对其结构形式及优化设计进行研究。 　　3. 超筋截面的优化研究 　　3.1钢筋连接方式的优化。 　　3.1.1在钢筋搭接或焊接一端，由于搭接或焊接长度的影响，钢筋数量增加一倍。受压钢筋分别有原来的7根、8根变为现在的14根、16根；受拉钢筋有原来的10根、9根、6根 变为现在的20根、18根、12根。因此，在钢筋连接方式上一定要有优化，否则会影响结构内钢筋与混凝土的粘结力，绝对不能由于连接方式的选择错误而导致钢筋之间无缝隙，相互挤压，没有被混凝土充分包裹，从而严重影响结构的受力性能。 　　3.1.2钢筋连接处截面钢筋的连接方式有两种情况，一种为纵向连接，另一种为横向连接。 　　（1）若采用纵向连接，如图2由《混凝土结构设计规范》，受拉钢筋净间距，也大于钢筋直径d=25mm，满足要求。一排布置10根钢筋即钢筋最密处，受拉钢筋间距满足要求，那么9根，6根处肯定满足要求。受压钢筋净间距 ，也大于，满足要求。一排布置8根钢筋处，受压钢筋间距满足要求，那么布置7根处肯定满足要求。 　　（2）若采用横向连接，由《混凝土结构设计规范》，受拉钢筋净间距， 不满足要求。一排布置9根钢筋连接处，受拉钢筋间距不满足要求，那么布置10根钢筋连接处钢筋间距肯定不满足要求。受压钢筋间距，但是小于，不满足要求。一排布置7根钢筋处，受压钢筋间距不满足要求，那么布置8根钢筋处间距肯定不满足要求。 　　3.2截面尺寸的优化。 　　（1）由于钢筋连接处截面钢筋面积成为原来的两倍，因而造成此截面处超筋。因此，在截面设计时必须加以考虑，以防忽略了在其它截面均为适筋截面而在钢筋连接处截面成为超筋截面的影响。矩形截面梁在设计时，对其截面的高和宽分别加以限制范围，取其合理的截面尺寸，从而避免在设计时的适筋截面，在施工时钢筋连接处截面变成超筋截面的问题。 　　（2）矩形截面梁在设计时，为了防止施工时在钢筋连接处截面超筋现象的发生，可以从两个方面来考虑。一方面，考虑宽度变化对其矩形梁内钢筋连接处是否会发生超筋现象的影响；另一方面，考虑高度变化对其矩形梁内钢筋连接处是否会发生超筋现象的影响。