论11g101新规范实施后对钢筋工程的影响

论新规范实施后对钢筋工程的影响摘要:本文通过对新实施的《混凝土结构工程施工质量验收规范》（2011版）、《混凝土结构设计规范》（2010版）、《建筑抗震设计规范》（2010版）、11G101系列图集的剖析，对采用新规范设计的工程当中的钢筋分项工程在施工方面应注意的变化做了简单的总结。关键词:钢筋、规范、抗震、施工、平法、11G1011新规范实施后对钢筋原材料的影响1.1根据新的《混凝土结构设计规范》中4.2条内容：淘汰低强HPB235钢筋，以HPB300光圆钢筋取代；增加高强500Mpa钢筋；限制并准备淘汰335Mpa；有望最终形成300、400、500Mpa的强度梯次，与国际接轨。1.2对施工单位而言，自2011年8月1日起执行的《混凝土结构工程施工质量验收规范》（2011年版）中5.2.1、5.2.2属于强制条文，必须严格执行，与老规范相比，除钢筋进场增加钢筋重量偏差实验以外，增加了纵向受力钢筋中抗震钢筋（带“E“牌号的钢筋）的使用范围（三级框架和所有的斜撑构件（含梯段）），同时对钢筋在最大力下的总伸长率不应小于9％做了具体规定；另外5.3.2A条特别提出对采用有延伸功能钢筋调整机械加工的钢筋必须进行力学性能和重量偏差的复验，对无延伸功能的调直机械调直的钢筋则不做要求。1.2.1在施工过程当中，常有人误认为只要是1～3级抗震框架结构中所有钢筋都必须采用抗震钢筋，而忽视了最关键的字眼：纵向受力钢筋。何为纵向受力钢筋，通常来讲是指在构件的长边方向，通过力学计算在受力部位设置满足承载力的钢筋，以此来满足结构强度和刚度的要求。1.2.2一般来讲梁中纵向受力钢筋是指配置在梁的受拉区（梁下部），承受弯矩产生的拉力的钢筋；当荷载比较大时在受压区（梁上部）配置受力筋，它和混凝土共同承受压力，而底部纵向钢筋一般在跨中受拉，在跨的端部受压，上部纵筋在跨中受压，在跨的端部受拉。1.2.3而板中纵向受力钢筋是指沿板长跨方向配置于受拉区（简支板板底，悬挑板板面以及多跨连续板的支座上部），其作用是承担弯矩产生的拉力；1.2.4柱的纵向受力钢筋顾名思义指的是沿构件纵向布置的钢筋。1.2.5所以在1～3级抗震框架结构中梁、板、柱中除了箍筋和明显能够判断出起分布（架立）作用的钢筋外，其余的全部应属于受力钢筋，应采用抗震钢筋，但对于现浇板而言：笔者认为地震作用是水平的，而现浇板的刚度在水平方向应可以近似认为楼板的刚度无限大了，在《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.4章的截面抗震验算里面就没有板，在相应第6章也没有板的抗震构造，据此推断板中的受力钢筋应可以不采用抗震钢筋，当然这个结论还有待商榷。1.2.6对于怎么定义规范中新增加的斜撑构件（含梯段）中纵向受力钢筋的范围，以常见的楼梯为例，从受力分析看：框架结构中由于支撑效应使楼梯板承受较大的轴向力，地震时楼梯段处于交替的拉弯和压弯受力状态，当楼梯段的拉应力或超过混凝土材料的极限抗拉强度时，就会产生受拉破坏，而楼梯间的平台梁。则由于上下梯段的剪刀作用，产生剪切、扭转破坏。在2008年汶川地震中很多框架楼房楼梯构件就破坏严重，所以新的抗震设计规范增加了6.1.15条：对于框架结构，楼梯构件与主体结构整浇时，梯板起到了了斜支撑的作用，对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大，应参与抗震验算；当采取措施，如梯板滑动支承与平台板，楼梯构件对结构刚度的影响较小，是否参与整体抗震计算差别不大，对于楼梯间设置刚度足够大的抗震墙（剪力墙）的结构，楼梯构件对结构刚度的影响较小，也可不参与整体抗震验算。这也就说明只有框架结构中的楼梯才参与抗震验算，对于楼梯间设置剪力墙的结构可不参与抗震验算。所以笔者推断楼梯间有设置剪力墙的楼梯中的纵向受力钢筋可以不采用抗震钢筋。当然设计有具体要求者例外。2新规范的实施对钢筋基本构造的变化2.1混凝土保护层：规范参考《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476－2008以及国外相应规范、标准的有关规定，从混凝土碳化、脱钝和钢筋锈蚀的耐久性角度考虑，不再以纵向受力筋的外缘，而以最外层钢筋（包括箍筋、构造筋、分布筋等）的外缘计算混凝土保护层厚度。新规范中的保护层厚度比原规范实际厚度有所加大，对应环境等级的修改，混凝土保护层的最小厚度c（mm）也进行了修改，对一般情况下混凝土结构的保护层厚度稍有增加，而对恶劣环境下的保护层厚度则增幅较大，这一改进，简化了箍筋的计算，也方便了施工成型和质量检查验收，统一了计算钢筋的量取规则。2.2钢筋的锚固：钢筋级别的变化，对钢筋的锚固长度的计算产生影响。在新规范设计的工程下，钢筋锚固值的计算公式相对简单了，但是要考虑的各种情况复杂了，在任何情况下受拉钢筋的锚固长度不能小于200mm，在抗震条件下，必须执行基本锚固长度乘以修正系数。钢筋的基本锚固可以直接在2011年9月1日起执行的11G101系列图集表中查询，而受拉钢筋锚固长度老图集规定：“在任何情况下不得小于250mm。新规范中还提出了钢筋末端配置弯钩和机械锚固来减小锚固长度的方式。且广泛应用于框架柱、剪力墙、框架梁的节点构造中。其原理是利用受力钢筋端部锚头（弯钩、贴焊锚筋、焊接锚板或螺栓锚头）对混凝土的局部挤压作用加大锚固承载力，机械锚固特别是螺栓锚头是一种新技术，它可以节约钢筋，具有推广意义，目前在台湾、日本等地已被广泛应用。2.3钢筋的连接：新规范对钢筋连接也做了明确的说明，基本原则为：连接接头设置在受力较小处；限制钢筋在构件同一跨度或同一层高内的接头数量；避开结构的关键受力部位，不宜采用绑扎搭接接头的规定改为：受拉钢筋直径不宜大于25mm，受压钢筋不宜大于28mm，钢筋机械连接区段的长度为35d，d已经改为连接钢筋的较小直径，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度不应小于300mm，具体参见11G101-1第55页。3新的平法图集11G101对结构构件的规定变化3.1剪力墙的部分钢筋构造变化3.1.1剪力墙拉筋，在11G101-1第16页新增加了拉筋应注明布置方式为“双向”或“梅花双向”有了直接的布置依据和计量依据。如右图一所示，同时新图集的拉筋提供了三种做法可以不钩住外层筋也可以只钩住一层筋，由设计注明，图一具体详见11G101-1第56页说明。3.1.2剪力墙强身水平钢筋在端部暗柱锚固，老图集弯折15d，新图集弯折10d，但在转角柱、翼墙柱和端柱依然保持15d。有暗柱时剪力墙水平钢筋端部做法，11G101-1墙水平筋是放在柱纵筋外侧，具体详见11G101－1第68页,老规范03G101-1墙水平筋是放在柱纵筋内侧。3.1.3新的11G101-1图集剪力墙边缘构件纵向钢筋连接构造的搭接长度为Lle，具体详见第73页说明，老图集剪力墙纵向钢筋搭接长度则为1.2lae。3.1.411G101-1第70页要求剪力墙竖向钢筋顶部构造：其纵向钢筋伸至剪力墙外侧并加12d，老图集要求剪力墙钢筋伸入板内Lae。3.2柱钢筋的变化3.2.1柱制图规则的变化：在11G101-1第8页2.1.3说明：在柱平法施工图中，应按本规则第1.0.8条的规定注明各结构层的楼层标高、结构层高及相应的结构层号，尚应注明上部结构嵌固部位位置。这点在原03G101系列中未有“注明上部结构嵌固部位位置”的规定。从11G101-1柱构造详图可知，在新的平法图集中：无地下室结构基础顶面，有地下室时地下室顶板，梁上柱梁顶面，墙上柱墙顶面属于结构嵌固部位，在采用11G101设计的工程图纸中，应有明确的说明。3.2.2新11G101-1第59页：抗震框架边角柱节点E，柱外侧钢筋只需伸至梁端部；老图集抗震框架边角柱，柱外侧钢筋要求伸入梁上部钢筋外侧加12d弯钩。3.2.3新11G101-1第65页：柱变截面底层柱纵筋伸入梁内侧≥0.5lab+12d;03G101-1柱变截面底层柱纵筋伸入梁内侧≥0.5lab+(C12d+200);新图集要求变截面柱上一层纵筋伸入梁内侧1.2La;03G101-1要求变截面柱上一层纵筋伸入梁内侧1.5Lae。3.2.4新11G101-1第55页：相对03G101-1取消了锚固长度范围内增加3个箍筋的要求，同时增加了3种锚固形式。3.3梁钢筋的变化3.3.1框架梁下部纵筋锚固，楼层框架梁端部锚固节点，老图集上下层钢筋弯锚点节点相同，新图集修改底部钢筋弯锚节点为“伸至梁上部纵筋弯钩段内侧或柱外侧纵筋内侧”，据此，原来的钢筋翻样软件普遍存在错误，梁纵筋一律按保护层扣减25mm就不对了，至少应扣减50mm以上才算合理，钢筋对量时容易引起争议应提前注意。具体详见11G101-1第79页、81页。3.3.2新11G101-1第89页：要求悬挑梁第二排纵筋伸出0.75Lae并向下弯；03G101-1悬挑梁第二排纵筋只需伸出0.75L;新11G101-1要求纯悬挑梁底部纵筋伸入支座15d；而03G101-1要求纯悬挑梁伸入支座肋形钢筋为12d，光圆钢筋为15d；同时做法由以前的3种变为7种。3.3.3新11G101-1第91页井字梁配筋构造锚固长度平直段长度（设计按铰接时：≥0.35Lab;充分利用钢筋的抗拉强度时≥0.6Lab）;而03G101-1井字梁配筋构造锚固长度平直段长度为0.4La；3.4板钢筋的变化3.4.1板翻边构造有所简化：老图集有多次弯折成环状，新图集采用多根钢筋，每根钢筋最多弯折2次，一改过去成型难的不便，但需要提醒的是这样做法虽符合施工实际，但必须有可靠的定位措施来保证质量。具体详见11G101-1第104页。3.4.211G101-1悬挑板上部受力钢筋悬挑端下弯后不需要向内弯；具体详见第95页；04G101-4则要求悬挑板上部受力钢筋悬挑板下弯后还需向内弯5d。3.4.311G101-1板带端支座钢筋锚固长度为0.6Lab+15d;具体详见第97页；而04G101-4板带端支座钢筋锚固长度为Lae.3.5楼梯构件的变化3.5.1新的11G101-2第6页：框架结构中只有梯板代号为ATa、ATb、ATc才有抗震构造措施，并且只有Atc才参与结构整体抗震验算，因此设计者应根据具体情况注明楼梯的抗震等级以及梯板代号的选型，当选用ATa、ATb楼梯时，应指定滑动支座的做法。3.5.2ATa、ATb型梯板采用双层双向配筋，梯梁支承在梯柱上时，其构造做法按照11G101-1中框架梁KL;支承在梁上时，其构造做法按照11G101-1中非框架梁L执行。如图纸不明确，应请设计予以明确。3.5.3新图集11G101-2第5页：增加了梯板上部纵向钢筋在端支座的锚固要求：当设计按铰接时，平直段伸至端支座对边后弯折，且平直长度不小于0.35lab，弯折段长度15d（d为纵向钢筋直径）；当充分利用钢筋的抗拉强度时，直段伸至端支座对编后弯折，且平直段长度不小于0.6lab，弯折段长度15d。3.6新图集增加了不少构造节点3.6.1梁中间支座纵向钢筋在节点外搭接构造：在11G101中79～82页均有了详细说明，多年的争议（能不能在节点外搭接）终于有了依据。如图二所示。图二3.6.2新增加了梁柱节点，新规范引入了机械锚固的形式，如顶层节点中柱纵向钢筋在节点内的锚固，11G101-1第60页上也有相同节点详图。3.6.311G101-1(第69页)转角墙增加了3个节点；11G101-1(第77页)增加了剪力墙纵筋非底部加强的节点图，11G101-1(第78页)剪力墙圆洞口补强增加了大于300且小于等于800时的节点。3.6.411G101-1(第63页)增加下柱钢筋直径比上柱钢筋直径大的节点，11G101-1(第56页)增加了焊接封闭箍筋节点。3.6.511G101-1(第102页)取消了04G101-4(第36页)的板洞加强筋构造二，并增加了环形加强筋节点；11G101-1(第103页)板放射筋锚固为0.6Lab+15d,而04G101-4(第37页)则没有对此做规定，新的节点如图三所示。图三4结束语：新的规范的实施以及新的11G101系列图集的推行，势必逐渐会影响到施工现场的技术管理、质量管理；由基本锚固引起的钢筋锚固长度变化