平法系列圖集構(gòu)造多元化的選擇和補遺

(2009-11-22 09:56:20)

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平法系列圖集構(gòu)造多元化的選擇和補遺

唐才均（中天建設(shè)集團有限公司  成都  610000）

引   言

平法從1996年的一本圖集《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》 (96G101) (現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu))，發(fā)展到今天為止，已經(jīng)有6本基本圖集：

《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》

(03G101-1) (現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu))；

(03G101-2) (現(xiàn)澆混凝土板式樓梯)；

(04G101-3) (筏形基礎(chǔ))；

(04G101-4) (現(xiàn)澆混凝土樓面與屋面板)；

(08G101-5) (箱形基礎(chǔ)與地下室結(jié)構(gòu))；

(06G101-6) (獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、樁基承臺)。

2008年又發(fā)行1本 (08G101-11) 《G101系列圖集施工常見問題答疑圖解》，

再加上5本《混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則與構(gòu)造詳圖》鋼筋排布深化設(shè)計圖集：

 (06G901-1) (現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻)；

(09G901-2) (現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu))；

(09G101-3) (筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、地下室結(jié)構(gòu)、獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、樁基承臺)；

(09G101-4) (現(xiàn)澆混凝土樓面與屋面板)；

(09G101-5) (現(xiàn)澆混凝土板式樓梯)。

總共12本圖集，已經(jīng)形成了一個比較完整的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋建筑從基礎(chǔ)到屋頂?shù)南到y(tǒng)，這無疑豐富普及了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋的構(gòu)造知識。

12本圖集都是經(jīng)過國家建設(shè)行政主管部分批準(zhǔn)發(fā)布的有效技術(shù)圖集，無疑12本圖集的編制者，都是我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造學(xué)科的精英級專家。但是由于各位專家各自的工程背景和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造經(jīng)驗各不相同，所以在這個比較完整的系統(tǒng)中間，就出現(xiàn)了構(gòu)造多元化，也還存在構(gòu)造節(jié)點的缺漏，這就給業(yè)界從事施工、監(jiān)理、造價等項工作的非結(jié)構(gòu)工程師帶來了新的疑惑。本文就針對這個系統(tǒng)的構(gòu)造多元化和缺漏，拋磚引玉，旨在為業(yè)界準(zhǔn)確在這個系統(tǒng)中準(zhǔn)確選用節(jié)點構(gòu)造提供借鑒。

在另外一方面，施工和造價業(yè)對系列圖集的關(guān)注度遠(yuǎn)高于其它人員，許多設(shè)計人員和設(shè)計軟件自帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計說明模板只知道《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(03G101-1)(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu))，不知道或不全部知道已經(jīng)有12本圖集，人們往往在與那些沒有接受過《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造》的系統(tǒng)訓(xùn)練的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員溝通時，常有障礙發(fā)生，許多實踐問題，去找他們，往往不能得到令人信服的滿意解答。

限于筆者工程經(jīng)驗和專業(yè)水平，看法未必周至，文章難免存有瑕疵，請業(yè)界師友參閱并予以斧正。

1  框架頂層端節(jié)點

在《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(03G101-1)(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu))頁55中，用≥1.5laE單一參數(shù)控制，在《混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(06G901-1)(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻)頁2－22中，除了用≥1.5laE參數(shù)控制外，增加一個柱外側(cè)鋼筋自柱內(nèi)皮起須入梁500mm的控制要求。這個要求，是合理的，也是非常必要的。

我們引用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010-2002）條文原話：

“第11.6.7條 框架梁和框架柱的縱向受力鋼筋在框架節(jié)點區(qū)的錨固和搭接應(yīng)符合下列要求：

……

4 框架頂層端節(jié)點處，柱外側(cè)縱向鋼筋可沿節(jié)點外邊和梁上邊與梁上部縱向鋼筋搭接連接(圖11.6.7d)，搭接長度不應(yīng)小于1.5laE，且伸入梁內(nèi)的柱外側(cè)縱向鋼筋截面面積不宜少于柱外側(cè)全部柱縱向鋼筋截面面積的65%，其中不能伸入梁內(nèi)的外側(cè)柱縱向鋼筋，宜沿柱頂伸至柱內(nèi)邊；當(dāng)該柱筋位于頂部第一層時，伸至柱內(nèi)邊后，宜向下彎折不小于8d后截斷；當(dāng)該柱筋位于頂部第二層時，可伸至柱內(nèi)邊后截斷；此處，d為外側(cè)柱縱向鋼筋直徑；當(dāng)有現(xiàn)澆板時，且現(xiàn)澆板混凝土強度等級不低于C20、板厚不小于80mm時，梁寬范圍外的柱縱向鋼筋可伸入板內(nèi)，其伸入長度與伸入梁內(nèi)的柱縱向鋼筋相同。梁上部縱向鋼筋應(yīng)伸至柱外邊并向下彎折到梁底標(biāo)高。當(dāng)柱外側(cè)縱向鋼筋配筋率大于1.2%時，伸入梁內(nèi)的柱縱向鋼筋應(yīng)滿足以上規(guī)定，且宜分兩批截斷，其截斷點之間的距離不宜小于20d。d為梁上部縱向鋼筋的直徑。”

譬如，某地下車庫，框架抗震等級為3級，混凝土強度等級C40。框架柱截面600×600mm，框架梁截面400×1000mm，柱配有12根直徑25mm的RHB400級鋼筋，按照65％入梁的要求，8根鋼筋自梁底起的“連接長度”＝1.5laE=1.5×31×25＝1163mm，其余4根“伸至柱內(nèi)邊后，宜向下彎折不小于8d后截斷”＝（1000－88）＋（600－2×43）＋8×25＝912＋514＋200＝1626mm?？梢妰H僅用≥1.5laE單一要求就會出現(xiàn)圖2所示的不正常狀況。

顯然這個結(jié)果不是規(guī)范編制著的初衷。

顯然， 06G901-1的要求嚴(yán)于03G1010-1的要求，不管規(guī)范采信節(jié)點錨固理論，還是節(jié)點連接理論，按照農(nóng)村桌椅板凳的“巴鉅子”實踐，后者安全儲備明顯高于前者是無可爭辯的。

以二級抗震框架，C30混凝土，柱高hc＝800mm，梁高hb＝1000mm，鋼筋HRB400級直徑25為例，laE＝41d，1.5laE＝1.5×41×25＝1538mm，也就是說，柱外側(cè)鋼筋水平拐1538－975＝563mm，就已經(jīng)滿足要求；如果按照后者，就需要975＋770＋500＝2245mm，兩者鋼筋用量相差2245－1538＝707mm，一個一般規(guī)模的地下室，就將相差數(shù)幾千米鋼筋。

這就需要建設(shè)單位的明白人在安全與經(jīng)濟之間作出準(zhǔn)確的選擇之后，辦理相關(guān)設(shè)計手續(xù)，作為施工的依據(jù)、監(jiān)理的準(zhǔn)繩和結(jié)算的依據(jù)。

2   剪力墻頂層LL端節(jié)點

1、在《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(03G101-1)(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu))頁51中，給出了頂層LL端節(jié)點按照≥0.4laE+15d的一種做法。對端部洞口未加定義，人們在實踐中，就無從遵循。不少人問我，老師我這邊一個端部剪力墻墻厚200mm，肢長2100mm，這時候LL究竟是按照中間洞口還是按照端部洞口？

我個人認(rèn)為當(dāng)剪力墻肢長＜3倍的剪力墻厚度，且＜600＋保護(hù)層c，＜laE+保護(hù)層c時，應(yīng)彎錨，見圖4a；當(dāng)剪力墻肢長≥3倍的剪力墻厚度，且≥laE+保護(hù)層c時，應(yīng)當(dāng)允許直錨，此時直錨對施工更方便、質(zhì)量更有保證，見圖4b 。

2、《混凝土結(jié)構(gòu)施工鋼筋排布規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(06G901-1)(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻)頁3－10的LL頂層端節(jié)點與（見圖3）(03G101-1)給出的構(gòu)造相左，它在什么條件下適用？

這個問題首先要看肢長與墻厚的關(guān)系，當(dāng)剪力墻肢長＜3倍的剪力墻厚度，其次要看LL的跨度有沒有＞5倍的LL高度，當(dāng)LL跨度＞LL高度5倍時，就須納入KL的范疇，就得按KL設(shè)計與施工，就采用這個構(gòu)造，否則就不需要采用圖5構(gòu)造。

附：《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2002）7.1.8條“ 剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁，應(yīng)按本章有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)跨高比不小于5時，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計。”

3   剪力墻豎向鋼筋在框支梁上生根

剪力墻豎向鋼筋在框支梁上生根，在101/901系列圖集中先后出現(xiàn)4處，如圖6a、6b、6c、6d所示。圖6a為是03G101-1第67頁，采用U形伸到框支梁底部錨固；圖6b是08G101-5的62頁，采用2個單根錨入框支梁≥0.5laE(≥0.5la)+水平拐15d或U形錨入框支梁≥0.5laE(≥0.5la)；圖6c在08G101-11的37頁，圖6d在09G901-2的2-21頁，它倆都是單根直錨入框支梁≥laE(≥la)。

圖6a 是采用U形伸到框支梁底部錨固，高于規(guī)范要求，施工復(fù)雜、難度高，與《建筑物抗震構(gòu)造詳圖》03G329-1（民用框架、框架－剪力墻、剪力墻、部分框支剪力墻、框架－核心筒、筒中筒、板柱－剪力墻）的要求一樣；

圖6b做法比較新穎，施工難度一般，雖然也是建設(shè)部行文批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)圖集，但目前尚未見到規(guī)范條文對這種做法的支撐，選用要謹(jǐn)慎，除非具體設(shè)計特別指定，否則就別擅自使用；

圖6c和圖6d是《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2002）10.2.13 條2款“框支梁上墻體豎向鋼筋在轉(zhuǎn)換梁內(nèi)的錨固長度，抗震設(shè)計時不應(yīng)小于l_aE，非抗震設(shè)計時不應(yīng)小于la；”的圖譯，施工又最簡便，顯然是具體工程項目在實施過程中的首選構(gòu)造，大家可以放心使用。

 

 

4   剪力墻豎向鋼筋采用光面鋼筋時的綁扎搭接連接的彎鉤方式

剪力墻豎向鋼筋采用光面鋼筋時的綁扎搭接連接的彎鉤方式，在09G901-2圖集的2-21頁有個引注“一、二級抗震剪力墻豎向分布鋼筋直徑≤28時鋼筋采用部分搭接方式連接，HPB235（級）鋼筋端頭加5d直鉤”，（見圖6c）。而在中在03G101-1圖集的48頁則這樣要求：“一、二級抗震等級剪力墻豎向分布鋼筋直徑≤28時鋼筋搭接構(gòu)造，HPB235（級）鋼筋端頭加180度的彎鉤”（見圖7），兩者要求不一樣”。盡管國外規(guī)范對180度彎鉤和5d直鉤兩種形式都有采用，由于我國早年的規(guī)范采信是前蘇聯(lián)的180度彎鉤，沒有采信其它國家的5d直鉤，所以業(yè)界對5d直鉤還比較陌生，5d直鉤未必就比180度彎鉤差，尤其是小直徑鋼筋，180度彎那個3d平直段由于扳手套不住而不易做好，相對來說，5d扳手就好套的多。如果當(dāng)時編制者在圖集加寫一個旁注，大家就比較好接受。

我個人意見，做5d直鉤施工更方便，可以選用。

 

5  以剪力墻作為豎向構(gòu)件的框架梁的節(jié)點構(gòu)造

    近年來，以剪力墻作為豎向構(gòu)件、框架梁作為水平騰空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)在高層混凝土房屋中應(yīng)用非常多，可是12本圖集無一處給出這個構(gòu)造。

    以剪力墻作為豎向構(gòu)件、框架梁作為水平騰空構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，又有兩種方式出現(xiàn)在實際結(jié)構(gòu)中，第一種是框架梁平行于剪力墻，框架梁的截面中心線與剪力墻的截面中心線重合，這是大量的；第二種是框架梁正交于（或斜交）剪力墻，框架梁的截面中心線與剪力墻的截面中心線垂直（或斜交），在一棟房子中，這是少量的，圖6所示是某18層住宅的樓層局部平面圖。

    這種KL就是套用LL構(gòu)造，當(dāng)且僅當(dāng)邊跨肢長≤3倍墻厚時，套用KZ-KL體系的相關(guān)節(jié)點。

 

 

 

6  以框架梁作為支座的框架梁的節(jié)點構(gòu)造

    在實際工程中，還有一端以平行于剪力墻的剪力墻為支座，另外一端以與之垂直的KL為支座的KL ，圖8的KL4(1)以KL（29）為支座； KL14（1）以KL(27)為支座，都是這種情況。這種主KL為次KL提供支承的情形，在“剪力墻～框架梁”住宅結(jié)構(gòu)體系中，不可避免會出現(xiàn)。次框架梁在主框架梁內(nèi)如何錨固，現(xiàn)有規(guī)范沒有提到，作為鋼筋工程人員，碰到了這種規(guī)范外的工程，不能因為規(guī)范沒有規(guī)定而不予施工。這個節(jié)點做成全剛性有一定困難，只能做成半剛性節(jié)點。

    在實際施工中，當(dāng)主框架梁的梁寬－50mm后尚≥次框架梁縱向鋼筋的0.4laE，就采用樓層框架梁的標(biāo)準(zhǔn)錨固，見圖9；當(dāng)主框架梁的梁寬－50mm后＜次框架梁縱向鋼筋的0.4laE，就將框架梁縱向鋼筋伸至梁外側(cè)再水平拐90度，且用laE總錨固長度來進(jìn)行控制，見圖9b。

 

7  以懸臂梁（外伸梁）自由端作為支座的框架梁的節(jié)點構(gòu)造

近年來，以懸臂梁自由端作為支座的框架梁在實際工程中也時有出現(xiàn)，可是在12本圖未見相應(yīng)的節(jié)點構(gòu)造集。圖10a是某實際工程的局部平面布置圖，圖10b是構(gòu)造示意圖。

 

8 頂層帶懸臂梁（外伸梁）的框架梁的節(jié)點構(gòu)造

《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》(03G101-1)(現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu)) 54～59頁都有個注2：“有懸挑端的樓層框架梁，其懸挑端的構(gòu)造見66頁”。66頁又有個注2，指出：“當(dāng)懸挑梁由屋面框架梁延伸出來時，其配筋構(gòu)造應(yīng)由設(shè)計補充。”字里行間，WKL的帶懸臂梁（外伸梁）的框架梁的節(jié)點構(gòu)造圖集上沒有，得由具體設(shè)計補充。

頂層端節(jié)點，宜采用框架柱外側(cè)鋼筋入框架梁的連接構(gòu)造，梁上部鋼筋連續(xù)外伸，見圖11

 

 

 

 

 

9  箍筋下料長度的推導(dǎo)和討論

     箍筋的下料長度，與構(gòu)件截面尺寸有關(guān)，與構(gòu)件保護(hù)層厚度有關(guān)，與箍筋彎心直徑有關(guān)，設(shè)構(gòu)件截面尺寸為b×h，構(gòu)件保護(hù)層厚度為c，箍筋彎心直徑為D，箍筋直徑為d，彎心直徑D取2.5d的下料長度：

箍筋下料長度 = 2b＋2h－8c＋26.5d

    當(dāng)箍筋彎心直徑D取4d時，1.5倍圓周＝1.5π×5d＝23.6d，此時的下料長度：

箍筋下料長度 = 2b＋2h－8c－4D＋43.6d

                                    = 2b＋2h－8c－16d＋43.6d

                                      =2b＋2h－8c＋27.6d

 

    可見，箍筋的彎心直徑不同，下料長度也不同，如果按照圖集4d的彎心要求，可取后者。推到過程見圖12。

    一些朋友反復(fù)向我說，箍筋內(nèi)皮外皮長度不一樣，這個情況我知道：這是因為這些朋友對內(nèi)皮、外皮的形成發(fā)生在下料之后，而不是發(fā)生在下料之前——這樣一個不爭的事實沒有留意所致——顯然是非正確概念。

 

    在計算下料長度的時候，箍筋用料是一個直線長度，彎曲之前，理論上截面周邊與截面中心的長度是一樣的，所以我們指出下料既不可以用箍筋的外圍長度，也不可以用箍筋的內(nèi)皮長度，因為在下料時，這根料還沒有形成內(nèi)、外皮。

     內(nèi)、外皮尺寸是箍筋成型過程中自然形成的，不是事先下料下出來的。

    造價人員要了解施工工藝邏輯關(guān)系，懂得這個道理之后，就不會再有按內(nèi)皮下料或按外皮下料長度不一樣錯誤想法。

    設(shè)有一段直線長度為3141.59mm、直徑為20mm的鋼筋，我們把它園成一個圓，其中心直徑當(dāng)然是1000mm；外皮直徑是1020mm，外皮周長3204.42mm（受拉伸長）；內(nèi)皮直徑是980mm，內(nèi)皮周長是3079.76mm（受壓縮短）。

    如果我們的鋼筋不是下成3141.59mm、而下成外皮展開長度3204.42mm，把它園成一個圓，其中心直徑就會變?yōu)?020mm，就不是事先說需要的那個圓。

    因此，箍筋的下料長度只有一個直線長度，那種按內(nèi)皮一個結(jié)果、按外皮又是一個結(jié)果的說話是不正確的。

道理非常簡單，在成型之前，先下料，所下的料，是直線狀的鋼筋，下料的那時候，沒有形成內(nèi)皮或外皮。因此，下料只能考慮直線長度。

 

                                                               10 筏板二排鋼筋端部上彎的構(gòu)造

    具體設(shè)計高于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，具體設(shè)計有具體設(shè)計要求時，不管標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計有或者沒有，都得遵循。

某些鋼筋算家說：“圖集上沒得，不得算”的觀點是不對的。

    對于這個二排筋的上彎做法，也有不少人認(rèn)為：筏板二排筋的端部沒必要彎折啊，筏板二排筋的端彎折起沒什么作用，如果是這樣設(shè)計和施工是一種浪費。

    對此我們認(rèn)為：端部收頭應(yīng)當(dāng)與內(nèi)部排布有所區(qū)別才對。在基礎(chǔ)次梁的二排筋上， (04G101-3)(筏形基礎(chǔ))36頁也有一個上彎的要求，所以板的端部收頭區(qū)別于中路排布是必要的， 具體工程以設(shè)計要求為準(zhǔn)。