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欧娴阮
7 years ago
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1 钢筋焊接网锚固和搭接长度的实践林振伦林国珍张云星联钢网 ( 深圳 ) 有限公司 [ 摘要 ] 实践中常遇到钢筋焊接网的锚固和搭接的问题, 针对工程实践中遇到的具体问题, 按现行的规范规程规定的要求, 进行了不同配筋的搭接长度搭接钢筋用量的分析和比较, 对实际问题提出了一些看法 [ 关键词 ] 钢筋焊接网锚固搭接实践 1. 概述钢筋焊接网的锚固和搭接是钢筋焊接网构件和其他构件的连接及钢筋焊接网之间的连接的技术措施, 是钢筋焊接网技术的重要内容之一, 也是关系到钢筋焊接网经济指标和推广应用的重要问题之一钢筋焊接网已应用多年, 在锚固和搭接技术方面积累了较多的经验这些经验已总结于混凝土结构技术规范 (GB )( 简称规范 ) 和钢筋焊接网混凝土结构技术规程 (J ) ( 简称规程 ) 之中按规范和规程的规定, 结合钢筋的锚固和搭接的机制钢筋焊接网搭接的工作条件和应用实践, 进行了各种条件下钢筋焊接网锚固和搭接长度的计算, 以及搭接材料用量的计算通过工程实践和相应的计算加深了对规范和规程的有关规定的了解 2. 钢筋的锚固和搭接工程中混凝土内钢筋的锚固包括了作为构件连接件的钢筋 ( 锚栓等 ) 在混凝土内的锚固, 及在混凝土内钢筋的锚固即体现于钢筋搭接的锚固我们讨论的是后者 2.1 锚固钢筋的混凝土粘结强度和锚固长度钢筋在混凝土内的锚固是混凝土内钢筋与混凝土间力的传递, 是混凝土中水泥胶体与钢筋表面的胶结力, 混凝土收缩握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力, 钢筋表面的机械咬合力的体现人们进行了大量的钢筋锚固拔出试验, 包括各种类型钢筋锚固方法端部固定试件加载方式混凝土强度混凝土侧限模拟等各种类型试验试验时钢筋的锚固长度较小, 一般为 3d~6d, 通常使用的锚固长度达 30d 钢筋拔出试验表明, 在钢筋周边混凝土内将形成径向裂缝的内裂缝区钢筋表面状态不同, 其破坏状态亦不同光面钢筋会沿着钢筋表面滑移而出 ; 带肋钢筋会在混凝土裂缝区内拔出, 钢筋距混凝土表面很近或钢筋间距很小时会因混凝土劈裂而破坏通过大量的钢筋拔出试验, 获得了大量的钢筋混凝土粘结强度及其分布锚固力锚固长度以及它们与钢筋强度和混凝土强度之间的关系等资料, 总结出了钢筋锚固机制, 钢筋锚固强度的工程适用计算公式试验资料表明, 粘结应力 τ 沿钢筋锚固长度是不均匀的, 实践中常采用平均粘结应力 τ av 来表征钢筋的粘结特性钢筋锚固长度较小时粘结应力 τ 在锚固范围内分布较为均匀, 平均粘结应力 τ av 较高 ; 锚固长度较长时 τ 分布较不均匀, 平均值较小, 但总的锚固能力随锚植长度的增加而增大, 达到某一长度时, 锚固力不再增加当锚固长度达到某一定值, 钢筋受拉达到屈服而未发生粘结破坏时, 该临界状态的锚固长度称为基本锚固长度 l a 实践中常以 l a 作为设计的依据从大量的试验结果可得出影响钢筋锚固长度的因素有 : 1) 钢筋和混凝土强度指标钢筋强度愈高, 要求的 l a 愈大 ; 混凝土强度指标愈高, 粘结应力愈大,l a 愈短

2 2) 钢筋的表面形态光面钢筋的粘结应力较小, 变形钢筋肋的机械咬合作用加强了钢筋表面的机械咬合力, 粘结应力较大,l a 较小 3) 钢筋的锚固状态单筋锚固并筋锚固机械锚固等锚固状态的锚固结果不同单筋锚固即为常见的锚固形式并筋锚固是并筋布置钢筋的锚固, 由于并筋间钢筋表面积的削弱,l a 较大机械锚固为钢筋在锚固区采用机械方法锚固的锚固形式, 如钢筋弯钩焊短筋焊横筋等,l a 较小 4) 钢筋直径钢筋直径较大, 粘结强度降低有资料表明,d=32mm 钢筋粘结强度比 d=16mm 低 12% 有的标准中还规定了钢筋直径的影响系数 5) 钢筋保护层厚度和钢筋间距保护层厚度大, 可形成较完整的混凝土锚固区, 充分发挥混凝土的粘结作用,l a 较小钢筋间距也起到类似保护层的作用 6) 钢筋搭接处周围混凝土 ( 含保护层 ) 内横向钢筋横向钢筋起到加固锚固区混凝土的作用, 可减少 l a 7) 受力条件钢筋受压时钢筋粘结强度增大, 钢筋受剪时钢筋粘结强度降低锚固长度计算钢筋锚固力是混凝土内钢筋粘结应力的体现钢筋在混凝土中的粘结应力 τ 沿钢筋轴线的分布是不均匀的, 常用平均钢筋粘结强度 τ u 来计算钢筋锚固力, 即 T=τ u πd l a, (2.1-1) 钢筋的设计承载力为 F= f y πd 2 /4, (2.1-2) 由于 T=F, 则得 l a = f y d /(4τ u ) (2.1-3) 式中 T- 钢筋锚固力 ;F 钢筋设计承载力 ;τ u 钢筋粘结强度平均值 ;d 钢筋直径 ;l a 钢筋锚固长度 ; f y 钢筋抗拉强度设计值在实践中常用混凝土性能的某一指标 ( 如混凝土的轴心抗压强度设计值 f c 混凝土的轴心抗拉强度设计值 f t 等 ) 乘以某一系数来表示 τ u 规范用 f t 来表示,l a 的表达式为 : l a =αf y d / f t (2.1-4) α 为考虑了钢筋表面形态影响的系数比较式 (2.1-3) 和 (2.1-4) 可得 τ u =f t /(4α) 带肋钢筋 f y=360n/mm 2,C25 混凝土 f t =1.27N/mm 2 和带肋钢筋 α=0.14, 则 τ u =2.27N/mm 2 ; 对 C30 混凝土为 2.55N/mm 2 通常光面钢筋取为 τ u = 1.5~3.5N/mm 2, 变形钢筋取为 τ u =2.5~6.0N/mm 2 显然, 实际应用的 l a 已留有足够的富余度的规范采用公式(2.1-4)( 规范公式( )) 其实, 实际情况复杂得多, 规范用某些条款对 l a 进行修正规程则在公式 ( ) 的基础上用具体的数值表达 2.2 规范和规程关于锚固的规定规范 la 的规定规范中对公式(2.1-4) 计算 l a 时做了如下的规定 : 1) 钢筋直径大于 25mm 时, 其锚固长度乘以修正系数 1.1( 规范第款, 下同 ) 2) 钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的 3 倍且配有箍筋时, 其锚固长度可乘以修正系数 0.8( 第款 ) 3) 除构造需要的锚固长度外, 当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时, 如有充分依据和可靠措施, 其锚固长度可乘以设计计算面积与实际配筋面积的比值 ( 第款 ) 4) 当纵向受拉钢筋末端采用机械锚固措施时, 包括附加锚固头在内的锚固长度可取为按本规范公式 ( ) 计算的锚固长度的 0.7 倍 ( 第条 ) 规程关于 la 的规定规程 (J ) 是规范 (GB ) 的规定的体现, 结合钢筋焊接网的特点在表述上较为具体

3 1) 焊接网的锚固长度按式 (2.1-4) 以表格的形式表达 ( 规程 (J ) 表 5.1.1), 以方便使用 2) 以有横筋的形式表达采用机械锚固措施时的锚固长度的减少 ( 规程 (J ) 表有横筋项 ) 3) 规程 (J ) 表注 2 规定, 当锚固区内无横筋焊接网的纵向钢筋净距不小于 5d(d 为纵向钢筋直径 ) 且纵向钢筋保护层厚度不小于 3d 时, 表中的锚固长度可乘以 0.8 的修正系数 4) 规程 (J ) 第款第款关于受力较小处搭接长度 ( 亦即锚固长度 ) 的规定, 似可认为反映了规范 (GB ) 第款关于受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时锚固长度可折减的规定 2.3 搭接钢筋的搭接实际上是通过钢筋表面的混凝土与钢筋间的粘结应力将搭接处两根搭接钢筋的力相互传递的作用实现的搭接钢筋间混凝土的斜杆作用加强了钢筋的传递能力位于两根搭接钢筋之间的混凝土受到的斜向挤压力, 如同斜杆作用于两钢筋之间同时, 肋对混凝土的斜向挤压力的径向分力使外围混凝土中产生横向拉力, 将更易于出现纵向劈裂破坏, 使粘结强度降低作为钢筋搭接的钢筋锚固作用还应考虑混凝土内的横向钢筋的影响显然, 用分析方法求得钢筋搭接的解析表达式是不现实的实用的方法是在锚固试验和钢筋搭接试验的基础上给出实用的搭接长度计算方法计算纵向受拉钢筋搭接接头的搭接长度时, 在钢筋锚固长度的基础上乘以一修正系数, 确定钢筋的搭接长度规范计算纵向受拉钢筋搭接长度时, 用锚固长度乘以一修正系数, 确定钢筋的搭接长度即 l l =ζl a (2.2-1) 式中 l l 纵向受拉钢筋搭接长度 ζ 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数, 取表 1( 规范 ( 表 9.4.3) 的值表向受拉钢筋搭接长度修正系数纵向钢筋搭接接头面积百分率 (%) ζ 其实 ζ 应是对 l l 的综合修正除了搭接处纵向钢筋搭接接头面积百分率的修正外, 还应包括两根搭接钢筋周边混凝土条件的修正, 包括搭接处纵向钢筋布置较密钢筋周边混凝土条件的修正有资料提出, 当搭接区内钢筋的间距大于较粗钢筋直径的 10 倍或当混凝土保护层厚度大于较粗钢筋的 5 倍时, 搭接长度可取锚固长度 l a 规范中已在锚固长度的规定中考虑了搭接处钢筋的搭接条件的各种情况 3 钢筋焊接网搭接的工作条件钢筋焊接网常用于面积较大, 厚度较小的构件中, 钢筋直径搭接钢筋上焊有横筋钢筋在混凝土中的布置和位置等条件与其它钢筋混凝土构件有较大的差别, 它们的锚固和搭接的工作条件也有所不同 3.1 各种搭接形式的工作条件规程中规定了钢筋焊接网搭接的 3 种类型 : 扣搭叠搭和平搭实践中常用的搭接类型为叠搭和平搭近来, 较大直径钢筋的焊接网常采用组合网的布置形式, 其搭接形式为平搭, 但其形式与惯用平搭形式略有不同, 横筋为成网钢筋, 其间距很大, 搭接处常不出现焊接横向钢筋不同的搭接形式在搭接处钢筋的锚固条件不同, 其搭接长度亦应不同

4 3.1.1 叠搭叠搭处搭接钢筋均焊有横向钢筋, 钢筋的锚固条件为 : 焊点处钢筋类似于机械锚固 ; 锚固区内搭接钢筋上下的混凝土内均有焊接于纵向钢筋上的横向钢筋加强即搭接处钢筋类似于有机械锚固, 上下侧为有横筋加强的混凝土焊接网搭接长度试验表明, 叠搭的搭接长度较小由于无严格的搭接顺序, 布置和安装较为方便但上下网片的搭接钢筋不在同一平面上, 其计算高度不同, 钢筋应力亦不同, 常在搭接钢筋端部首先出现裂缝钢筋直径愈大上述现象更为突出此现象也影响到叠搭的广泛使用叠搭常用于较小直径钢筋扣搭扣搭为在搭接处将叠搭焊接网之一翻面, 使横向钢筋相扣的搭接形式搭接处钢筋的锚固条件与叠搭同, 且横筋相扣平搭搭接处的搭接钢筋在同一平面上, 且仅有一网片的纵向钢筋焊有横向钢筋, 即搭接处混凝土一侧焊有横筋加强被搭接钢筋常为受荷较小钢筋 ( 板构件 ), 常布置在里侧, 其保护层增加一个横向钢筋直径由于搭接钢筋在同一平面上, 搭接钢筋净间距为焊接网钢筋净距减去 1 个搭接钢筋直径平搭可用于各种直径的钢筋组合网平搭组合网为由两片由架立筋 ( 成网钢筋 ) 与单向受力筋焊接的网片组合而成的焊接网, 搭接处为单向受力钢筋平搭, 搭接钢筋两侧混凝土内均为未焊接的横筋 ( 即另一方向网片的受力筋 ) 加强, 即受力筋互为横向筋相互加强各侧混凝土且仅一侧的混凝土保护层增加一个横向钢筋直径的厚度, 情况与绑扎钢筋基本相同组合网可用于各种直径的钢筋但使用于较小钢筋直径时, 由于需使用成网钢筋成网, 钢筋用量将增加搭接处搭接钢筋的位置不同搭接形式的搭接钢筋间的位置是不同的叠搭和扣搭的搭接钢筋相隔一根横筋, 平搭 ( 含组合网平搭 ) 则紧贴在一个平面上, 此差别应不影响钢筋间混凝土的斜杆作用叠搭处焊接网钢筋净间距即为焊接网钢筋净间距, 平搭处焊接网钢筋净间距应减去一个钢筋直径, 在钢筋间距很小时应考虑此差别如果搭接处横向钢筋在外侧, 搭接钢筋的保护层应增加一个横向钢筋直径两片焊接网搭接处的钢筋间距不同时, 搭接钢筋的实际间距不尽相同在实践中常用的焊接网钢筋间距情况下, 似有利于发挥搭接钢筋间的斜杆作用 3.2 搭接处钢筋焊接网的工作条件楼板钢筋焊接网楼板钢筋焊接网有两种布置方法 : 常规 ( 叠搭和平搭 ) 布置形式和组合网布置形式, 搭接处钢筋的锚固条件即为叠搭平搭和组合网平搭的搭接条件楼板底网中, 短跨受力筋常不搭接, 且布置在外侧长跨受力筋搭接布置在受力较小处, 搭接处钢筋的保护层增加 1 个受力筋直径的厚度面网中, 受力筋骑梁间断布置时无搭接问题 ; 连续满铺布置时, 为避免增加钢筋叠垒现象, 常用平搭如果搭接钢筋布置在横向受力筋下侧也会有保护层增加一个直径的问题底网受搭接布置于梁中 1/3 跨以外, 面网布置于梁边 1/4 梁边以外, 以减小搭接长度楼板底网宽度将受焊网机宽度限制, 焊网机最大宽度通常为 2.7m 或更大以网宽度 2.7m 为准进行验算楼板长跨 ( 净跨 ) 最大净跨分别为 :2.7m( 一片网 ) 2.7m ~3.68m( 二片网 ) 和 3.68m ~7.35m( 三片网 ) 面网的楼板长跨最大净跨为 5.4m 限制了焊接网的适用范围板的配筋率一般为最小配筋率, 钢筋直径常取为 Φ R 7.0, 或 Φ R 8.5 此时叠搭的优势可充分发挥, 可采用较小的搭接长度任意搭接位置布置时, 搭接长度不折减, 就不存在上述问题墙钢筋焊接网墙通常为构造配筋, 钢筋直径较大双排或多排网外侧墙的焊接网锚固布置在暗柱或柱的外侧时, 及无暗梁或暗梁钢筋在内侧时, 常用平搭搭接形式, 以保持搭接处的平整墙单排或多排配筋的内排钢筋宜用叠搭, 布置和安装方便, 且可发挥叠搭短搭接优势墙网片在暗梁钢筋外侧时, 与暗柱的布置同 ; 插入暗梁或内排网入暗梁时常采用类似楼板底网连接网的布置形式, 且连接网的搭

5 接和锚固须加强 ( 墙周边荷载效应较大 ) 搭接处钢筋的搭接条件即为叠搭平搭的搭接条件大面积板钢筋焊接网大面积板如道路路面桥面铺装地坪等, 为在整个面积上配筋由于结构或施工的需要, 可分块布置, 有的为单层网布置, 有的为上下两层网布置这些构件使用的钢筋较大, 搭接常用平搭形式, 也可用组合网布置, 以达到避免多层叠垒和焊接网表面平整的目的单层时则用叠搭道路路面可为单层或双层配筋, 单层配筋时钢筋保护层较大, 常采用叠搭连续道路路面的搭接亦可附加连接网的扣搭的搭接形式其工作条即为叠搭平搭和组合网的搭接工作条件 4 搭接长度比较 4.1 计算条件钢筋焊接网搭接长度验算基本上是按照规程和规范的规定进行进行了多种搭接形式多种搭接条件多种参数的搭接长度的计算, 以了解各种条件和参数对搭接长度的影响标准 : 以规范为主要依据, 规程有专门规定时按规程的规定进行验算材料 : 混凝土,C25, f tk =1.27 N/mm 2 ; 钢筋,f y =360N/mm 2 和 400N/mm 2 ;ζ=1.3 和 1.4 锚固长度 : 最小锚固长度有无横筋时用规程表 5.1.7,f y =400 N/mm 2 时, 各锚固长度按 f y 的比例 ( 即乘以 400/360) 加大按规范用第条和表的规定,α 取为 0.14 无横筋的锚固长度按公式 (2.1-4) 计算, 焊有横筋时取公式 (2.1-4) 计算的锚固长度的 0.7 倍 ; 系数 ζ: 钢筋搭接长度修正系数取为 ζ=1.3( 规程 ), 规范无关于焊接网的规定, 仍用 ζ =1.3 还计算了规程和规范的 ζ=1.4 情况钢筋直径 : 小直径钢筋锚固力大于大直径钢筋, 但在焊接网常用的钢筋范围内其差别不大此处是从保护层和钢筋直径的关系出发, 根据楼板底网搭接的实际情况, 以 d=8.5mm 为界, 按 d 8.5mm 和 d>8.5mm 分别验算 d 8.5mm 时考虑到保护层接近 3d 和保护层混凝土内有焊接的横筋等条件, 按规范验算时, 锚固长度应乘以 0.8; 按规程验算时仅适用于无焊接横筋情况, 有横筋时不乘以 0.8 为进行比较, 无横筋时亦列出不乘以 0.8 的结果 ( 带 * 号 ) 以 d=8.5mm 为分界条件是考虑到其保护层厚度接近于 3d 此时可包括常用小直径冷轧带肋钢筋为 8.5mm 7.0mm 和 5.5mmm, 热轧带肋钢筋为 8mm 7mm 和 6mm d=8.5mm 时的保护层厚度略小于 3 d, 但考虑到焊接横筋的存在似可用此条件否则分界条件可改为 d=7.5mm 4.2 规程和规范的搭接长度锚固和搭接长度按规范和规程的规定计算, 具体的计算条件如第 4.1 节所述焊接网的锚固和搭接长度如表和表为按规范和规程计算的钢筋筋锚固长度和搭接长度表为不同 ζ 钢筋搭接长度表按规范和规程计算的钢筋锚固长度和搭接长度计算类别锚固长度搭接长度 (f y =360 N/mm 2 ) (f y =400 项序标准 J GB J GB 混凝土强度等级 C25 C30 C25 C30 C25 C30 C25 C30 d 8.5mm 有横筋 26.0d 23.0d 27.8d 24.7d 33.8d 29.9d 36.1d 32.1d 无横筋 28.0d 24.0d 31.8d 28.2d 36.4d 31.2d 41.3d 36.7d 无横筋 * 35.0d 30.0d 39.7d 35.2d 45.5d 39.0d 51.6d 45.8d d>8.5 有横筋 26.0d 23.0d 27.8d 24.7d 33.8d 29.9d 36.1d 32.1d mm 无横筋 35.0d 30.0d 39.7d 35.2d 45.5d 39.0d 51.6d 45.8d d 8.5mm 有横筋 28.9d 25.6d 30.9d 27.4d 37.6d 33.3d 40.2d 35.6d 无横筋 31.1d 26.7d 35.2d 31.3d 40.4d 34.7d 45.9d 40.7d

6 N/mm 2 ) 无横筋 * 38.9 d 33.3d 44.1d 39.2d 50.6 d 43.3 d 57.3d 50.9d d>8.5 有横筋 28.9d 25.6d 30.9d 27.4d 37.6d 33.3d 40.2d 35.6d mm 无横筋 38.9d 33.3d 44.1d 39.2d 50.6d 43.3d 57.3d 51.0d 计算条件 1. 按规程计算 2.f y =400 N/mm 2 时锚固及搭接长度按 f y =360 N/mm 2 有无横筋长度比例计算, 并乘以 400/360 有 * 号为未乘以 0.8 的值 1. 按规范计算 2. d 8.5mm, 有横筋时锚固和搭接长度乘以 0.7; 无横筋时乘以 0.8 有 * 号为未乘按规程计算 2. f y =400 N/mm 2. 时锚固和搭接长度按 f y =360 N/mm 2 有无横筋长度比例计算, 并乘以 400/360 有 * 号为未乘 0.8 的值 3. ζ= 按规范计算. 2. d 8.5mm, 有横筋时锚固和搭接长度乘以 0.7; 无横筋乘以 0.8 有 * 号为未乘 ζ=1.3 表不同 ζ 钢筋搭接长度项序标 (f y =360 N/mm 2 ) (f y =400 N/mm 2 ) 准 J GB ζ=1.3 ζ=1.4 ζ=1.3 ζ=1.4 混凝土强度等级 C25 C30 C25 C30 C25 C30 C25 C30 d 8.5mm 有横筋 33.8d 29.9d 36.4d 32.2d 36.1d 32.0d 38.9d 34.6d 无横筋 36.4d 31.2d 39.2d 33.6d 41.3d 36.7d 44.7d 39.5d 无横筋 * 45.5d 39.0 d 49.0d 42.0d 51.6d 45.8d 55.6d 49.3d d>8.5 有横筋 33.8d 29.9d 36.4d 32.2d 36.1d 32.1d 38.9d 34.6d mm 无横筋 45.5d 39.0d 49.0d 42.0d 51.6d 45.8d 55.6d 49.3d d 8.5mm d>8.5 mm 计算条件有横筋 37.6d 33.3d 40.5d 35.8d 40.2d 35.6d 43.3d 38.4d 无横筋 40.4d 34.6d 43.5d 37.2d 45.9d 40.7d 49.4d 43.9d 无横筋 * 50.6d 43.3d 54.5d 46.6d 57.4d 51.0d 61.7d 54.9d 有横筋 37.6d 33.3d 40.5d 35.8d 40.2d 35.6d 43.3d 38.4d 无横筋 50.7d 43.3d 54.5d 46.6d 57.3d 51.0d 61.7d 54.9d 1. 按规程计算 d 8.5mm, 有横筋时锚固和搭接长度乘以 f y =400 N/mm 2 时, 锚固及搭接长度按 f y =360 N/mm 2 有无横筋长度比例计算, 并乘以 400/360 的比例 3. 有 * 号为未乘以按规范计算 2. d 8.5mm, 有 * 号为未乘 0.8 的值搭接长度比较 1) 锚固和搭接长度增加量各种标准的锚固和搭接长度的增加量 ( 以规范为准 ) 如表表规范和规程钢筋锚固长度和搭接长度增加量计算类别锚固长度搭接长度 (f y =360 N/mm 2 ) 项序标准 J GB J GB 混凝土强度等级 C25 C30 C25 C30 C25 C30 C25 C30 d 8.5mm 有横筋 -1.8d -1.7d d -2.2 d 0 0 无横筋 -3.8d -4.2d d -5.5 d 0 0 无横筋 * -4.7 d -5.3 d d -6.8 d 0 0 d>8.5 有横筋 -1.8d -1.7d d -2.2 d 0 0 mm 无横筋 -4.7d -5.2d d -6.8 d 0 0

7 (f y =400 N/mm 2 ) d 8.5mm d>8.5 mm 有横筋 -2.0d -1.8d d -2.3 d 0 0 无横筋 -4.2d -4.7d d -6.0 d 0 0 无横筋 * -5.2 d -5.9 d d -7.6 d 0 0 有横筋 -2.0d -1.8d d -2.3 d 0 0 无横筋 -5.2d -5.9d d -7.6 d 0 0 计算条件同表同表同表同表 ) 搭接长度比较由表摘出混凝土标号为 C25 时的最小搭接长度 ( 如表和表 4.2-5), 以便于进行规程和规范搭接长度的比较表为 d 8.5mm 时的计算结果 ; 表为 d>8.5mm 情况表亦可视为 d 8.5mm 时不计及混凝土保护层的影响 ( 未乘以 0.8) 情况表按规范和规程计算的最小搭接长度 (d 8.5mm) 标准规程 J 规范 GB 钢筋搭接修正系数 ζ d 8.5mm 360 N/mm d 36.4d 36.1d 38.9d 钢筋强有横筋 400 N/mm d 40.5d 40.2d 43.3d 度等级, d 8.5mm 360 N/mm d 39.2d 51.6d 55.6d C25 无横筋 400 N/mm d 43.5d 57.3d 61.7d 表按规范和规程计算的最小搭接长度 (d>8.5mm) 标准规程 J 规范 GB 钢筋搭接修正系数 ζ d>8.5mm 360 N/mm d 36.4d 36.1d 38.9d 钢筋强有横筋 400 N/mm d 40.5d 40.2d 43.3d 度等级, d>8.5mm 360 N/mm d 49.0d 51.6d 55.6d C25 无横筋 400 N/mm d 54.5d 57.3d 61.7d 由表可见, 混凝土标号为 C25, 按规程的规定,f y =360N/mm 2 和 ζ=1.3 时, 搭接长度为 33.8d( 有横筋 ) 和 45.5d( 无横筋 ) 这是当前钢筋焊接网搭接布置设计的情况 f y =400N/mm 2 和 ζ=1.4 时为 40.5d( 有横筋 ) 和 54.5d( 无横筋 ), 搭接长度增加了 20% d=8.5mm 时搭接长度为 344mm( 有横筋 ) 和 463mm( 无横筋 ), 增加了 47mm( 有横筋 ) 和 76mm( 无横筋 ) 4. 3 搭接钢筋用量比较计算条件 1) 选取楼板构件作为计算对象为常用钢筋焊接网板构件, 其底网布置为周边有边界 ( 即梁 ) 限制的焊接网布置, 面网布置按跨梁情况计算板跨度和配筋选为某工程使用的某些板的资料配筋 :0.256%, 最小保护层厚度 :15mm 板尺寸:3m 3.6m 和 3m 4.5m 这是底网分为 2 片和 3 片的常用布置和尺寸 2) 计算了和 HPB235 情况,HPB235 作比较用钢筋计算了叠搭平搭和绑扎情况绑扎情况是为了计算搭接长度钢筋材料的增加用量 ζ 选用 1.3 和 1.4 HPB235 绑扎钢筋用 ζ=1.4( 考虑同一搭接处 50% 钢筋搭接 ) 3) 比较时以绑扎的钢筋用量为基准, 这样可以反映其与焊接网的关系, 也可反映与 HPB235 的关系计算时绑扎钢筋钢筋焊接网 HPB235 绑扎钢筋各按自身的搭

8 接要求计算钢筋材料用量, 之后计算它们之间的比例 4) 底网面网叠搭平搭及它们的组合等情况分别列出, 以便在各种条件下进行比较面网的计算结果可供其它无横筋的其它构件参考 5) 各种情况的搭接长度为第 4.2 节的计算结果按第 4.2 节为条件计算的搭接钢筋用量如表表搭接钢筋用量比较项目材料用量 kg 比率底网面网合计底网面网合计叠搭叠搭 ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m N/mm 2 平搭平搭 ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m 绑扎绑扎 ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m HPB235 N/mm 2 绑扎 ζ 搭接长度 mm 板尺寸 m 注 : 右第 1 列比率合计项为和项比例的平均值 5 实践中的一些问题 5.1 规程的规定与规范基本一致规程是规范在钢筋焊接网混凝土构件中具体规定规程将影响锚固长度的因素以具体的锚固长度数值来反映的, 即将钢筋焊接网搭接处混凝土及其中的横筋 ( 焊接的未焊接的 ) 对锚固的加强作用反映于具体的锚固长度数值中总的结果是相对于规范, 规程略为降低了焊接网搭接长度值计算搭接长度常用方法为用锚固长度乘以 ζ 实现的第 5.2 节中阐述了规程在考虑周边混凝土的加强和机械锚固的机制, 用和 0.9 等系数 ( 多重折减以 0.7 为限 ), 折减规范的锚固长度, 形成了规程的锚固长度体系 0.7 和 0.8 是规范中的规定,0.7 是关于机械锚固的折减,0.8 是关于保护层厚度的折减 ( 不考虑重复的折减 ) 0.9 是规程在平搭形式规定的折减, 是考虑焊接横筋加强作用的折减规程并没有超越规范的规定, 与规范基本上是一

9 致的 5.2 配筋换算按 HPB235 钢筋设计的换算楼板构件常用 HPB235 配筋, 一般为配筋, 板厚 100mm, 配筋率为 0.39% ( 配筋率为 0.279%) 则用于板厚 90mm 配筋, 板厚 100mm 时, 换算为钢筋焊接网常用配筋为 Φ R 7.0@200~Φ R 7.0@150, 配筋率为 0.192%~0.256 Φ R 7.0@200 配筋需原设计单位同意, 否则焊接网生产厂选用 Φ R 7.0@190(0.202%), 或 Φ R 7.0@180(0.214%), 有时原设计单位也同意采用 Φ R 7.0@150 的配筋在钢筋焊接网材料用量计算中某工程楼板使用的即为 Φ R 7.0@150 的配筋换算时的配筋还取决于焊网机纵筋的设计间距规程建议的纵筋间距以 50mm 进位, 为 100mm 150mm 和 200mm 我国生产的焊网机多为此规格也有一些焊网机的纵向钢筋间距是 25mm 进位的因此, 要使 HPB235 配筋构件等强度地换算成配筋焊接网, 问题较为复杂一般情况是为满足配筋的最小配筋率的要求, 配筋的焊接网超强 HPB235φ8 配筋显然只能用 Φ R 5.5 钢筋替换, 情况也类似于 Φ R 7.0 因此, 若的 f y 提高为 400N/mm 2, 受最小配筋率要求控制, 钢筋用量一般不会降低按 HRB335 钢筋设计的换算构件原设计按 HRB335 钢筋设计时, 也有类似于 HPB235 钢筋设计的情况, 但情况会好一些 HRB335 钢筋按强度计算的最小配筋率为 0.191%, 略小于 0.2%; 钢筋按强度计算的最小配筋率为 0.159%, 与 0.2% 差距较大在楼板的跨度较大, 和 ( 或 ) 荷载较大时, 多用 HRB335 钢筋配筋, 常用 Φ10 和 Φ12 有时按 HPB235 设计而在直径较大时直接用 HRB335 出图, 但换算成钢筋时仍需按 HRB335 换算, 除非设计单位专门说明 HRB335 钢筋配筋率一般较大, 多超过 0.2% 换算成钢筋的配筋率亦常超过 0.2%, 多不会受最小配筋率的限制与 HPB235 绑扎钢筋比较,f y =400N/mm 2 时的造价仍高些, 但 HRB335 和 HPB235 混合使用, 或可平衡造价, 使之不超过 HPB235 配筋的材料用量 5.3 搭接长度对造价的影响表列出了某工程楼板两楼板 (3m 3.6m 和 3m 4.5m) 不同钢筋强度设计值绑扎钢筋和焊接网不同搭接方式不同 ζ 等条件的钢筋用量的验算与比较比较是以绑扎的钢筋用量为基准进行的绑扎与 HPB235 比较比较是以绑扎钢筋为准的计算材料用量时采用了相同的标准和方法, 材料用量的差别是由强度设计值之比和搭接长度决定的 HPB235 为光面钢筋,f y =210N/mm 2,d=10mm,α=0.16,ζ=1.4 (50% 搭接 ), 计算得 l l =370mm 绑扎钢筋的 l l =320mm(α=0.14) 因此绑扎与 HPB235 材料用量之比略大于强度设计值之比钢筋焊接网搭接长度对造价的影响表列出了钢筋焊接网材料用量的增加和增加的比率 f y =360N/mm 2,ζ=1.3, 叠搭时搭接钢筋用量约比绑扎时钢筋用量增加 19% 跨度为 4.5m 时则增加到 29% 这是因为跨度增加时搭接处焊接横筋由 1 条增至 2 条所至 f y =400N/mm 2,ζ=1.4 时会再增加 3%~5% 平搭时情况类似, 但材料用量比率约低 4%~8%,ζ=1.4 时再增加量变化不大对整个工程而言, 钢筋焊接网材料用量增加的比率, 由于各种楼板尺寸钢筋用量的综合结果, 其增加比率略有变化, 但差别不大根据多个实际工程的比较计算, 按规程 (JGJ ) 计算, 焊接网钢筋用量约增加 14%~15%( 即最小配筋率为 0.15%,ζ 为 1.2 时 ) 修订后的规程 (J ) 最小配筋率提高为 0.20%,ζ 提高为 1.3, 焊接网增加钢筋用量达 18%~19% 若 f y =400N/mm 2,ζ=1.4 时, 由于搭接长度的增加, 根据以上的计算结果, 预计焊接网钢筋用量的增加将超过 24% 按上述条件估算的相对于 HPB235 的钢筋用量比率为和相对于 1 吨 HPB235 的造价如表 5.3-1

10 表规程不同条件时焊接网造价比较计算条件 f y =360N/mm 2,ζ=1.2, ρ=0.15% f y =360N/mm 2,ζ=1.3, ρ=0.2% f y =400N/mm 2,ζ=1.4, ρ=0.2% 因搭接钢筋增加比率相对于 HPB235 用量比 HPB235 综合单价元 / 吨综合单价元 / 吨 HPB235 1 吨造价元造价元相对于 HPB235 造价比由表可见,f y =400N/mm 2,ζ=1.4 时, 按现行规程, 相对于 1 吨 HPB235, 钢筋焊接网节省的造价减少约 4%( 由 11.5% 减至 7.8%), 钢筋焊接网的优势明显降低 ; 在 HPB235 和 HRB335 组合配筋时可能会与钢筋焊接网配筋持平 5.4 钢筋强度提高钢筋设计强度值增加至 f y =400N/mm 2 时, 钢筋用量会减小, 但搭接长度会增加, 需综合考虑在直接按钢筋设计的构件, 只是在设计时将 f y =360N/mm 2 改为 f y =400N/mm 2 即可按 HPB235 和 HRB335 钢筋设计要改为配筋时, 应分别考虑构件按 HPB235 钢筋设计楼板构件常用 HPB235 配筋, 一般为 φ10@200 配筋, 板厚 100mm, 配筋率为 0.39% φ8@200 ( 配筋率为 0.279%) 则用于板厚 90mm φ10@200 配筋, 板厚 100mm 时, 换算为钢筋焊接网常用配筋为 Φ R 7.0@200~Φ R 7.0@150, 配筋率为 0.192%~0.256 Φ R 7.0@200 配筋 ( 配筋率为 0.192%) 需原设计单位同意, 否则焊接网生产厂选用 Φ R 7.0@190( 配筋率为 0.202%), 或 Φ R 7.0@180 (0.214%), 有时原设计单位也同意采用 Φ R 7.0@150 的配筋在钢筋焊接网材料用量计算中某工程楼板使用的即为 ΦR7.0@150 的配筋换算时的配筋还取决于焊网机纵筋的设计间距规程建议的纵筋间距以 50mm 进位, 为 100mm 150mm 和 200mm 我国生产的焊网机多为此规格也有一些焊网机的纵向钢筋间距是 25mm 进位的, 任意纵向钢筋间距的焊网机实属少数因此, 要使 HPB235 配筋构件等强度地换算成配筋焊接网, 问题较为复杂一般情况是为满足配筋的最小配筋率的要求, 配筋的焊接网超强 HPB235φ8 配筋显然只能用 Φ R 5.5 钢筋替换, 情况也类似于 Φ R 7.0 因此, 若的 f y 提高为 400N/mm 2, 受最小配筋率要求控制, 钢筋用量一般不会降低构件按 HRB335 钢筋设计构件原设计按 HRB335 钢筋设计时, 也有类似于 HPB235 钢筋设计的情况, 但情况会好一些 HRB335 钢筋按强度计算的最小配筋率为 0.191%, 略小于 0.2%, 钢筋按强度计算的最小配筋率为 0.159%, 与 0.2% 差距较大在楼板的跨度较大, 和 ( 或 ) 荷载较大时, 多用 HRB335 钢筋配筋, 常用 Φ10 和 Φ12 有时按 HPB235 设计而在直径较大时直接用 HRB335 出图, 但换算成钢筋时仍按 HRB335 换算, 除非设计单位专门说明 HRB335 钢筋配筋率一般较大, 多超过 0.2% 换算成钢筋的配筋率亦常超过 0.2%, 多不会受最小配筋率的限制 HRB335 和 HPB235 混合使用, 或可平衡造价, 使之不超过 HPB235 配筋的材料用量 5.5 增加搭接长度的问题就目前使用钢筋焊接网情况, 增加搭接长度有两种情况, 一是材料强度的变化, 一是搭接长度不够的强度设计值由 360N/mm 2 增加到 400N/mm 2, 钢筋搭接长度会增加钢筋强度增加到 400N/mm 2 是必然趋势, 应按公式 (2.2-1) 计算钢筋的搭接长度第 5.5 节中分析了由 f y =360N/mm 2,ζ=1.3 增至 f y =400N/mm 2,ζ =1.4 时搭接长度和钢筋材料的增加, 并进行了经济分析由于搭接长度的增加, 其钢筋材料用量的增加达 24%, 从经济上看, 钢筋焊接网的优势大为降低, 影响钢筋焊接网的推广应用从以上关于锚固机制实际使用条件和经济条件的分析, 规程使用的上述系数是规范的

11 具体应用, 是合理的, 加大 ζ 似无此必要这些系数可作小的调整, 但似不宜作大的调整和大幅增加搭接长度另外, 增加钢筋焊接网的最小搭接长度值, 由 200mm 增至 250mm, 对常用的钢筋直径不会出现很大问题但对直径 d=5.5mm 时会出现一些问题, 因为 Φ R 5.5 一般用于较小跨度的板中, 由于搭接长度的增加, 钢筋材料用量增加很多, 影响经济效果当然, 如果要限制受力钢筋的直径尺寸, 如限制 Φ R 5.5 的使用, 那就另当别论了还有, 叠搭和平搭的最小搭接长度值应有所区别 5.6 关于 d=8.5mm 将 d=8.5mm 作为焊接网钢筋直径的分段的分界值是基于以下的考虑更精确地满足净保护层为 3d 时,d 应为 7.5mm 此应为规范关于保护层厚度规定的具体化钢筋焊接网的配筋率较小, 使用的钢筋直径亦较小, 钢筋搭接处混凝土中, 可形成较完整的混凝土锚固区, 充分发挥混凝土的粘结作用钢筋搭接处周围混凝土 ( 含保护层 ) 内横向钢筋起到加固锚固区的作用规范第款的规定, 带肋钢筋保护层厚度达到 3d 时锚固长度可乘以 0.8 楼板的配筋多用最小配筋率, 常用钢筋直径为 Φ R 7.0 和 Φ R 8.5, 以及 Φ R 5.5 大跨度及荷载较大时用 Φ R 10.5 或大于 Φ R 10.5 的钢筋板的焊接网搭接钢筋常布置在里侧,Φ R 8.5 配筋楼板底网保护层厚度为 =23.5mm, 接近 3d, 考虑到保护层混凝土内有焊接的横筋, 似可应用规范第款的规定, 使之具体化 5.7 钢筋焊接网搭接处混凝土的加强钢筋焊接网构件的主要特点是构件薄而面积大, 钢筋直径小, 钢筋保护层厚度和钢筋间距相对较大同时钢筋搭接处混凝土内有焊接 ( 或未焊 ) 的横向钢筋对搭接效果的影响也是很大的上述特点主要表现在搭接钢筋周边混凝土得以加强这是钢筋焊接网搭接处锚固力高于其它构件的主要原因钢筋焊接网使用的钢筋直径较小楼板的配筋多用最小配筋率, 常用钢筋直径为 Φ R 7.0 和 Φ R 8.5, 以及 Φ R 5.5, 大跨度及荷载较大时为 Φ R 10.5 用于墙中及桥面铺装的焊接网钢筋直径为 Φ R 8.5 和 Φ R 10.5, 很少使用 Φ R 12.0 以上的钢筋直径小直径钢筋的粘结强度较大直径钢筋的为大钢筋锚固试验结果表明, 较大钢筋直径 ( 如 16mm) 锚固力会降低有的标准中还规定了小直径的影响参数但钢筋焊接网常用的钢筋直径小于 16mm, 钢筋直径对钢筋锚固力的影响不会很大但小直径钢筋在布置方面有很大的优势, 它有足够的混凝土空间以可形成其间粘结强度, 对充分发挥混凝土粘结能力较为有利有资料表明, 钢筋保护层厚度和钢筋间距达到一定值时, 钢筋搭接长度将大为减小规范第款的规定, 带肋钢筋保护层厚度达到 3d 且有箍筋时锚固长度可乘以 0.8 这是形成粘结强度的混凝土空间和有横筋对形成较大锚固力的应用但规程中没有专门的关于横筋影响的规定, 也可理解为横筋的影响已在确定钢筋锚固长度数值时考虑了受制作条件的限制, 焊接网钢筋最小间距为 50mm, 有的焊网机自动钩网机构的限制, 最小间距为 65mm 常用间距为 100mm 150mm 和 200mm 由于使用的钢筋直径较小,d 8.5mm 时钢筋净距常超过 10d 在配筋率较大时, 常用 d 10.5mm, 当使用较小的钢筋间距时钢筋间距亦可能超过 10d; 使用 d=12mm 时可选用适当钢筋间距使大于 10d 此时有利于钢筋较充分地形成粘结强度和混凝土传递力的作用规程中未体现这些钢筋焊接网的特点, 或在平搭时保护层厚度 3d 时有减少搭接长度的规定, 但实践中常未使用 5.8 叠搭和平搭叠搭和平搭是钢筋焊接网的主要搭接形式, 它们的布置设计安装方法钢筋材料用量等是有差别的, 作用机制也有些不同钢筋焊接网的叠搭和平搭搭接处 ( 两侧或一侧 ) 有焊接横筋, 加强了搭接处的锚固作用, 与绑扎钢筋及平搭比较, 搭接处的混凝土有很大的加强平搭为一侧, 绑扎钢筋全无叠搭为常用的搭接形式, 搭接长度较小, 无特殊的安装顺序要求, 安装方便但搭接处钢筋叠

12 垒层数较多, 也可能造成施工困难横筋数视横筋间距和搭接长度而定, 可为 1 根 2 根, 甚至 3 根搭接处有 1 根横筋已足于达到规程所要求的锚固加强作用,2 根时有较大的富余,3 根时在搭接长度较大或钢筋间距较小时出现, 此时钢筋用量较平搭为多, 应尽量避免平搭的两片焊接网钢筋在同一平面上, 贴紧布置, 无钢筋叠垒现象搭接处有 1 片焊接网的钢筋焊有横筋, 横筋数视横筋间距和搭接长度而定, 可为 2 根或 3 根平搭搭接钢筋有一侧有焊接横筋, 其加固搭接周边混凝土的加强优于绑扎横筋由于平搭有一侧焊接网无横筋的搭接, 锚固和混凝土加强作用较叠搭为小, 搭接长度较叠搭为大若将焊有横筋焊接网布置在搭接外侧, 对混凝土的加强接近于叠搭平搭有特殊的安装顺序要求, 无钢筋叠垒问题由于平搭搭接处一侧无横筋, 钢筋用量较叠搭为少钢筋直径的限制少, 使用范围广加之焊接网安装顺序要求较严格, 小直径钢筋配筋的焊接网, 总是先考虑使用叠搭的搭接形式 5.9 任意布置的钢筋焊接网搭接问题使用钢筋焊接网时可提高效率和减少施工现场繁重体力劳动量, 在发达国家的应用较为广泛有时为进一步减少施工现场工作量, 任意布置焊接网搭接是重要措施之一钢筋焊接网搭接任意布置, 或者说钢筋焊接网安装时, 只要满足搭接长度要求, 搭接位置可视施工要求现场任意选择此时, 在钢筋焊接网布置范围内的焊接网搭接长度须满足最大搭接长度焊接网的此种布置方法有其方便的一面主要优点为 : 可使用标准网, 安装时可不受结构梁系等的限制, 且可裁剪网片以适应构件面积形状和安装需要此种焊接网布置方法有一定的局限性首先, 只适用于叠搭的搭接形式, 因为其他的搭接形式有严格的安装顺序, 难于实现任意布置其次叠搭搭接形式常有搭接处 6 层或 8 层钢筋叠垒现象出现, 为避免此现象发生, 还需要进行布置设计因此, 此种布置方法常用于小直径钢筋且不很重要的大面积构件中还有一种可用于楼板等构件的可称为部分任意布置的焊接网任意布置方法此法在布置时, 既要考虑楼板的梁系布置, 又可任意布置焊接网的搭接这种布置方法可减少焊接网类型并使之标准化使用此布置方法的楼板构件的特点是梁系布置简单板厚较大板钢筋布置在梁钢筋之上 ( 板钢筋与梁钢筋分别布置, 板筋布置在梁筋之上 ) 等情况底网可用与面网相同的方法布置曾见过德国某工程的楼板的焊接网布置图, 此图即为部分任意布置方法布置的一种形式澳大利亚工程师设计的番禺某工程楼板的焊接网布置图亦用此法布置, 但因该工程板钢筋顶面与梁钢筋顶面是在同一平面上, 不能施工应用规程第条的规定, 焊接网布置时有时将焊接网搭接布置在受力较小处, 在双向板时是欠妥的若为视规范 ( 第款的具体应用是可行的一般情况下, 基本上用充分利用钢筋抗拉强度的搭接长度布置, 但搭接位置布置自由些, 使焊接网布置很有规律这样布置实质上是焊接网搭接任意布置的布置方式增加搭接长度与焊接网的任意布置没有直接的因果关系增加搭接长度似可增加焊接网布置灵活性, 但就我国目前的发展水平, 用大量增加钢筋用量以减少劳力用量, 将增加工程造价应用这种提高工程效益尚需一段时间后才能实现 5.10 钢筋锚固和搭接试验如前所述, 在钢筋锚固和搭接方面进行了大量的试验工作, 针对钢筋焊接网搭接处搭接钢筋位置的影响的试验较为少见同时钢筋焊接网混凝土构件和钢筋混凝土构件钢筋锚固和搭接试验结果的比较, 它们的机制方面的比较等工作较为少见, 宜进行一些这方面的工作, 以确定较适用的关于搭接规定

钢筋焊接网应用技术交流会论文工程名称旭捷大厦设计院北京凯帝克建筑设计有限公司施工单位团结建筑公司地点北京朝阳区供货商北京鑫山钢筋钢网有限公司用货时间 2003 年 9 月-2003 年 11 月供货量 395 吨工程概况旭捷大厦长 46.8 米宽 21.6 米地下两层

钢筋焊接网应用技术交流会论文工程名称旭捷大厦设计院北京凯帝克建筑设计有限公司施工单位团结建筑公司地点北京朝阳区供货商北京鑫山钢筋钢网有限公司用货时间 2003 年 9 月-2003 年 11 月供货量 395 吨工程概况旭捷大厦长 46.8 米宽 21.6 米地下两层房屋建筑应用案例 (15 项 ) 工程名称 : 北京百荣世贸商城业主单位 : 北京恒逸房地产公司设计院 : 上海同济大学建筑设计院 ( 一期 ) 北京建工设计院( 二期 ) 施工单位 : 中国二十二冶建公司 ( 一期 ) 北京建工集团( 二期 ) 供货商 : 北京邢钢焊网公司用货时间 :2003 年 4 月 2005 年 6 月供货量 :9800 吨工程概况 : 北京百荣世贸商城位于北京市永定门外大街,