拉结钢筋的做法

2013-02-28 08:28赵刚蔡东江
重庆建筑 2013年8期
关键词:拉筋纵筋抗震

赵刚,蔡东江

(重庆华姿建筑工程有限公司,重庆400030)

拉结钢筋的做法

赵刚,蔡东江

(重庆华姿建筑工程有限公司,重庆400030)

长期以来我国拉结钢筋实际做法与国家主流标准不太一致。该文列举国外标准做法和历经“5·12”汶川地震而无结构问题的实际工程中拉筋的做法,并提出在理论方面做更多研究实验来佐证拉筋两端均做135°弯钩是否有必要的建议。

拉结钢筋;单肢箍筋;90°弯钩;135°弯钩

0 引言

近年笔者在钢筋隐蔽验收时经常有人语重心长地说:这不是拉筋,是单肢箍筋,两端都应做成135°勾住主筋。也有好些网友在网上向我问起拉筋与单肢箍筋的区别。对此本文将详细探讨拉结钢筋的种种做法。

1 拉筋与单肢箍筋的区别

1.1 箍筋肢数的含义

要正确理解箍筋肢数,首先应注意是“肢”数,不是“只”数。“肢”原是人体手、脚、胳膊、腿的统称,两上肢及两下肢构成人体四肢。钢筋混凝土结构构件箍筋之所以用“肢数”来表述,是把一个配箍范围内箍筋看成整体。

在构件中,无论纵筋还是横筋,其作用或是抵抗与钢筋中心线同向压应力,但更多情况还是抵抗与钢筋中心线同向拉应力。箍筋是横向钢筋,业界多有其抵抗斜截面剪力说法,但此“剪力”以构件为对象而言,在构件内部,箍筋实质以“拉力”来抗衡此“剪力”。当构件内存在拉应力且没有配筋或配筋不足时,其内部就可能产生裂面,在一个配箍范围,穿过此可能裂面箍筋钢筋根数,就是结构学意义上箍筋肢数。

故“1只箍筋”可能是“1肢箍筋”,也可能是“2肢箍筋”;“1套箍筋”可能是“1只箍筋”,也可能是“2只或以上”。在资源匮乏的上世纪50年代,做成如图1a那种截面的结构构件很多。“单肢箍筋”称谓就在那时出现,此称谓里“单”字并非“单数、双数”中“奇数”含义,而是“孤单、单独”中“单一”含义。

1.2 何必在称谓间纠结

《建筑结构设计术语和符号标准》GB50083-1997[1]第3.8.11条“拉结钢筋”定义:混凝土结构构件中拉住截面两对边纵向钢筋的单肢横向钢筋,又称拉筋或单肢箍筋。也许可据此认为“拉筋=单肢箍筋”,因为拉结钢筋、拉筋、单肢箍筋只有一个共同解释。

笔者不敢否认GB50083-1997[1]有偏重于“拉筋就是单肢箍筋”的意味,因其作用和形式就是“拉住截面两对边纵向钢筋”,意在将其正式命名为“拉结钢筋”,拉筋可为拉结钢筋的简称,但在后来这十几年,并未被工程界大量正式书面使用,使用频率最高的是“拉筋”,以《混凝土结构设计规范》GB50010-2010[2]为例,第9.3.1、9.4.8、11.4.15条等在偏心受压柱、剪力墙墙肢两端、抗震框架柱等配筋要求里面均使用“拉筋”一词。《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010[3]第6.3.9、6.4.5条等在框架柱、抗震墙两端和洞口两侧设置暗柱、端柱和翼墙时,都使用了“拉筋”,而未采用“单肢箍筋”一词;《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010[4]第6.4.8条规定框架柱抗震设计采用拉筋组合箍,并在第6.4.7条给出了与GB50011-2010[3]相同的复合箍、复合螺旋箍解释,也是采用“拉筋”称谓,无“单肢箍筋”。GB 50011-2010[3]和JGJ 3-2010[4]在以上条款对应条文说明中给出例图,并复合箍中除外围封闭股以外的内肢做引出文字说明是“拉筋”。

1.3 拉结钢筋新定位

以上国家和行业标准未提到单肢箍筋,GB50083-1997[1]更早版本GBJ83-85没有拉结钢筋、拉筋、单肢箍筋术语定义,但拉筋、单肢箍筋称谓在1985年之前便已出现,制定或修订标准统一基本术语,不是“发明”一个名词那么简单,要考虑科研、教学、设计、施工等各种层次、约定俗成的习惯因素,以及用发展的思维对待工程新问题。

图1a那种配筋截面在资源匮乏的特殊年代被大量使用,单肢箍筋称谓也在那时形成,随着技术发展和结构形态变化,此种截面被遗忘实属可惜,但此称谓因业界“门派师承”而存在,现赋予拉结钢筋一个新的含义和定位何尝不可?现实中,拉结钢筋已经形成拉筋和单肢箍筋两种称谓,拉结钢筋就已经被分成拉筋和单肢箍筋两种不同的东西。

综上所述,拉筋在国家和行业标准中大量使用,而单肢箍筋却鲜有出现。不敢说把图1a、图1c中一个样的东西叫做“单肢箍筋”不恰当,至少可以说,国家和行业标准把它称为了“拉筋”。这个“拉结钢筋”做法很值得我们思考。

2 拉结钢筋做法思考

说不纠缠,也在这称谓间纠缠了那么多,之所以纠缠,是因为业界出现了由称谓差别而致的做法差异论:单肢箍筋只拉住截面两对边纵向钢筋,拉筋应同时拉住主筋和箍筋等两个方向钢筋。

2.1 单肢箍筋特殊性

单肢箍筋只拉住纵筋,拉筋同时拉住主筋和箍筋说法来自何处不得而知,《建筑工人》2000年第12期《单肢箍筋与拉筋一样吗》[5]就有此观点,近年有代表性的可能是陈青来教授的讲座。仅对单肢箍筋而言,此说法无错,细看图1a,若不勾住纵筋,还可以勾住什么,只有纵筋可勾啊!如将以上国家和行业标准复合箍中所称“拉筋”确定为“单肢箍筋”,并用“单肢箍筋只拉住截面两对边纵向钢筋”要求来施工,结果如图2a所示即未实现国家和行业标准规定的“紧靠纵向钢筋并勾住箍筋”。

2.2 国家和行业标准做法

《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》11G101-1[6]第56页给出三种拉筋弯钩构造(图2)。

图2 三种拉筋弯钩构造

图2a做法未实现紧靠纵筋并勾住箍筋,当拉筋间距符合箍筋肢距要求,纵筋与外围封闭箍筋间有可靠拉结时,其约束效果能够满足结构要求,只要是设计文件明确指定也可。图2b做法是规范常见字面描述图形体现,比前者约束效果更高,但实践中用得很少。用得最多、约束效果最好、认同度高的还是图2c做法,也是03G101-1给出的唯一做法,前面两种以前没有给出。11G101-1[6]也是因为GB50011-2010[3]第6.3.9条条文说明有适当放松才给出前面两种做法,由此可见,近年发布标准从施工操作角度考虑不少。

2.3 关于弯钩的角度

图2中弯钩均为135°,细心读者会发现11G101-1[6]给出弯钩构造图仅画出拉筋一端,另一端该怎么做呢,还是135°,这从11G101-1[6]其他更多页面可以看出。GB50011-2010[3]第

6.3.9条条文说明“两端为135°的拉筋”更是以规范形式进一步明确两端做成135°的要求。拉筋两端弯钩是实现“拉住”的基本形式,没有弯钩,其功效将不能实现,但弯钩角度既影响功效,又影响施工难易程度。十几年前手工绘图设计文件中,不乏其中一端90°弯钩拉筋;近十年计算机绘图设计文件中,不乏一端180°另一端135°弯钩拉筋,也有两端180°弯钩拉筋画法。

而工程实践中又做得如何?笔者曾为此做过好几种形式调查,包括在筑龙网发起过调查帖,该帖部分内容在《建筑工人》2011年第6期以《拉筋弯钩角度该多少》[7]为名刊登。笔者在该帖总结语是:网友们基本认为拉筋两端弯钩都应做成135°,但该帖最终还是未能征集到一张能够真真切切的两端弯钩都做成135°拉结钢筋的照片。就笔者所见所闻,除了像图1a那种配筋截面的单肢箍筋做成了两端弯钩≥135°外,其余拉结钢筋总有一端弯钩角度不大于90°的情况占95%以上。

2.4 国外弯钩的角度

美国混凝土协会于2011年5月24日发布的《ACI 318-11混凝土结构规范》(Building Code Requirements for Structural Concrete:ACI 318-11)[8],是目前美国最新的混凝土建筑结构规范。该规范第21.6.4条专门对抗震构件横向钢筋进行了规定,并在条文说明中给出了一个例图(图3),所示为具有一个封闭箍筋和三根拉筋组合的复合箍筋实例。

图3 ACI 318-11抗震柱中拉筋做法

例图中画有三个一端90°另一端135°弯钩拉筋,并附带文字说明,要求相邻拉筋90°弯钩端间隔交错布置;同时,认为“在提供约束方面,带有90°弯钩拉筋不如带有135°弯钩拉筋那么有效”,但又特别指出,“实验证明,只要端部带有90°弯钩拉筋间隔交错布置,则其约束作用足矣”。笔者从上世纪末开始关注美国混凝土协会规范,ACI 318从1998年至今每三年修订一次,但此处却一直未有变化。

2006年6月于英国出版的《结构混凝土设计标准方法》(第三版)(Standard Method of Detailing Structural Concrete)一书,给出了一端弯钩180°,另一端弯钩90°的拉结钢筋。与美国的做法相比,90°弯钩端弯后长度、角度要大一些,约束效果应更好。此处不讨论是否有必要,而是觉得两国做法总有一端是90°弯钩的相同点值得我们借鉴。

2.5 发扬拿来主义精神

我国标准中两端均弯折135°的弯钩做法,在现实中没有做到的根本原因是,一次性做成,钢筋绑扎难度相当大,先加工成一端135°另一端90°,现场安装后再将90°弯钩端弯成满足要求的135°弯钩工作量大,因为进一步弯成135°的弯钩端部必然在钢筋笼内侧,将平直段长度不大的90°弯钩进一步弯曲难度也大。

美国地震烈度与中国差不多,而ACI 318-11[8]第21章也是针对抗震而特殊规定的;在笔者拉筋弯钩角度调查对象中,有12个在2008年5月12日之前竣工的成都地区高层钢筋混凝土结构工程,其拉筋均为其中一端90°弯钩做法,汶川“5·12”地震,成都地区的地震烈度在7度左右,这12个工程均未出现因拉筋失效导致构件破坏现象。

英、美等外国做法其中一端为90°弯钩,目的是为便于施工,考虑了施工的可操作性。事实上,要做到便于施工,135°弯钩一端做成180°也无妨,我们还可以把90°弯钩一端再多弯折6°,如图4。

图4 一端135°另一端96°弯钩拉筋

图4 所示做法,可以轻松做到“同时钩住纵筋和箍筋”(见图5)。绑扎时先挂135°弯钩端,然后以135°端为圆心旋转,将96°弯钩端挂住对边箍筋,旋转3°左右会有一点挂设障碍感,但稍微用劲就可以利用钢筋的弹性渡过摩擦段,使拉筋96°弯弧段滑至被拉箍筋,同时在钢筋弹性作用下,拉筋与被拉箍筋之间将进入自动持紧状态,此时,96°弯钩端就会有种“回钩”效果,再用扎丝绑扎,则可避免工程中拉筋松动、掉落现象,使相邻拉筋96°弯钩端间隔交错布置,其约束效果应该比英、美等外国做法更好。

图5 改进拉筋动态挂设过程

借鉴英、美等国做法不一定恰当,但我们还是有借鉴基础,在中国工程界实际施工的国情就是我们不约而同地像美国那样做了,而且采用这种做法的部分工程还经历了汶川地震的考验。

2012年8月1日开始实施的《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011[9]第5.3.6条规定:拉筋用作剪力墙、楼板等构件中拉结筋时,两端弯钩可采用一端135°另一端90°。被否定了一年的双向拉筋又在国家标准中出现,这与主持编制GB50666-2011[9]的老一辈专家袁振龙教授不无关系,非常令人欣慰。

3 结语

远古意义上的单肢箍筋与拉筋有区别,单肢箍筋只存在于没有使用其他任何封闭箍筋的截面,而拉筋既被广泛应用于墙、板、壳等面状构件的双层钢筋网片拉结,也被广泛应用于柱、墙等线状构件或墙、板、壳内暗梁、暗柱、暗撑等纵向钢筋的拉结,随着技术的发展,赋予单肢箍筋新的含义无可厚非。近20年来一端135°另一端90°弯钩的拉筋被大量运用于实际工程,相关科研单位应对该做法展开一些实验研究,给出一个定论,如果该做法或经适当改进能够在保证结构安全与方便施工之间找到一个平衡点,那就从规范、规程角度系统性地加以认可或明确,甚至放弃两端均不应小于135°的要求,否则,应采取强硬的行政手段对其中一端弯钩90°这种做法加以制止。

[1]中国建筑科学研究院. GB50083-1997建筑结构设计术语和符号标准[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]中国建筑科学研究院.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[3]中国建筑科学研究院.GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[4]中国建筑科学研究院.JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[5]牛亚辉.单肢箍筋与拉筋一样吗[J].建筑工人,2000(12).

[6]中国建筑标准设计研究院.11G101-1混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[7]ZHAOGFURTHER.拉筋弯钩角度该多少[J].建筑工人,2011(6).

[8]美国混凝土协会.ACI 318-11混凝土结构规范[S].美国:美国混凝土协会,2011.

[9]中国建筑科学研究院.GB50666-2011混凝土结构工程施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

责任编辑:孙苏,李红

能工巧匠

小便斗安装的快捷划线法

卫生设备是指洗脸盆、大便器及小便器等,5个以上的卫生设备称为成组卫生设备。它在安装时的找中心线至关重要,若不准确,会发生管道与设备偏斜太多,管道与设备接口错位,甚至出现尺寸误差过大,导致连接困难。下述方法对精确找准中心尺寸非常有效。

先将PVC排水管按设计要求预留出地面楼板80 mm,再把小便斗的下水口对准预留口,并在墙面上划出固定小便斗的两个螺拴孔。再按小便斗进水口的中心在墙上划出中心线。按此中心线加上一个弯头、一个外丝、一个镀铬角阀的长度即是给水管三通中心线的实际长度尺寸,按此尺寸可以切割衬塑钢管线,PERT管与之配套的三通或弯头可在现场热熔连接。

把小便斗固定好后,即进行给水管的安装,依次安装立管、支管及固定支架,最后把角阀后的蛇形软管放入小便斗进水口,拧紧锁母。将塑料下水管套入小便斗出水口,另一头伸进下水管内,外部缠上密封带就可以了。

(摘自:《建筑工人》,作者:曹民生)

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Construction Method of Steel Tie

For quite a long time,the actual construction method of steel tie in China is not consistent with the mainstream national standard.The standard construction method in other countries and the construction method of tie bar in practical engineering which experienced 5.12 Wenchuan earthquake without construction problems.At the same time,more experiments are suggested to determine if the both ends of steel tie should be rendered hooks of 1350.

steel tie;steel column;90 degree hook;135 degree hook On Ways to Promote Building Engineering Quality

TU74

A

1671-9107(2013)08-0028-04

2013-06-17

赵刚(1975-),男,重庆人,本科,高级工程师,研究方向为建筑结构工程。

蔡东江(1973-),男,四川巴中人,大专,工程师,从事建筑施工技术工作。

10.3969/j.issn.1671-9107.2013.08.028

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