箍筋下料调整值法的修正

时间：2024-08-31

张地，何夕平

(安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥 230601)

0 引言

目前，钢筋混凝土结构是结构的主要类型。在此结构中，钢筋下料长度计算是配料计算的关键，下料长度计算结果的精确程度直接关系到工程质量和成本[1]。迄今为止，有关钢筋下料长度计算的方法多种多样[2][3]。其中，有些箍筋下料长度计算方法来自于日常施工经验[4]。尽管这类方法能够满足规范要求，但是计算结果不够精确，与工程实际存在偏差[5]。现今，箍筋下料长度计算方法中箍筋调整值法仍在沿用过去查表的方式获取箍筋调整值，进而得出计算结果的方式。这种计算是一种简化计算，其结果精度较差。为了避免因箍筋下料长度计算误差造成工程的成本损失和质量安全问题，立足于现行规范和图集要求，结合钢筋下料实际情况，对箍筋调整值法计算公式进行修正，使其更符合工程实际，并能继续应用于工程施工。

1 传统箍筋调整值法

箍筋调整值是弯钩增加值和弯曲调整值两项代数和[6]。箍筋调整值法是通过计算箍筋周长与箍筋调整值之和。根据《建筑施工手册(第四版)》[7]中推导，其公式如下:

箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值

为了简化计算，箍筋调整值可按表1取值。

表1 箍筋调整值(mm)

2 箍筋调整值的修正

箍筋调整值的修正是通过对基本原理进行分析，并结合工程中钢筋加工的实际情况推导一种更精确的计算方法。其基本思想与传统的箍筋调整值法的基本思想一致，两者的显著区别是箍筋调整值的取值是更精确的计算值。按照箍筋量度方法的不同，修正的箍筋调整值法也可分为量外包尺寸计算与量内包尺寸计算两种情况。下面以闭合双肢箍筋为例，分别按照量外包尺寸与量内包尺寸两种方式推导修正后的箍筋调整值法计算公式。

2.1 量外包尺寸的箍筋调整值修正计算法

按照图1所示，量外包尺寸的箍筋调整值的修正计算公式表达如下:

不考虑抗震时:

考虑抗震时:

L外—量外包尺寸箍筋调整值的修正下料长度；

—不考虑震时的箍筋调整值；

—考虑抗震时的箍筋调整值；

l量—钢筋弯曲量度差，也称弯曲调整值即钢筋弯曲后，弯弧部分外边线与中心线长度的差值，取值见表2；

l增—平直段长度为3d时的弯钩增加长度，一般 90°弯钩取 3.5d，135°弯钩 4.9d，180°弯钩取6.25d；

b—构件截面宽度；

c—钢筋保护层厚度；

d—钢筋直径；

h—构件截面高度。

图1 双肢箍筋结构示意图

根据现有规范要求，光圆钢筋弯弧内直径不应小于钢筋直径的2.5倍，弯钩的弯折后平直段长度不应小于钢筋直径的3倍[8](见图2)；除此之外，箍筋弯折处尚不应小于纵向受力钢筋直径[9]。对一般结构构件，箍筋弯钩的弯折角度不应小于90°，弯折后平直段长度不应小于箍筋直径的5倍；对有抗震设防要求或设计有专门要求的结构构件，箍筋弯钩的弯折角度不应小于135°，弯折后平直段长度不应小于箍筋直径的10倍和75 mm两者之中的较大值[10]。

图2 光圆钢筋弯折结构示意图

为了方便计算，如图2所示，钢筋量度差值弯弧部分外边线长度按切线长度和计算，因此也是近似计算。根据谢芳蓬、许坚[1《1]对计算钢筋弯曲量度差值通用公式的探讨》中推导，量度差值计算及取值如下:

D—钢筋弯心直径；

α—钢筋弯曲角度；

其他符号同前。

表2 钢筋弯曲量度差取值(mm)

2.2 量内包尺寸的箍筋调整值修正计算法

按照图1所示，量内包尺寸的箍筋调整值修正计算法的计算公式表达如下:

不考虑抗震时:

考虑抗震时:

—钢筋弯曲部分中心线长度与内边线长度的差值，取值见表3；

—量内包尺寸下，钢筋弯钩的增加长度，取值为l增+d。

如图3所示，l增是量外包尺寸下弯钩的增加长度，与l增相差1倍的钢筋直径。

另外，根据l量的简化计算原理，同理可得的计算及取值如下:

图3 光圆钢筋弯曲增加长度结构示意图

其符号同前。

表3 量内包尺寸下的量度差取值(mm)

3 计算实例比较分析

前文从理论上介绍了传统的箍筋调整值法并分析论证了箍筋调整值修正计算。现就具体实例，通过与箍筋中心线精确计算法对比分析，来验证传统箍筋调整值法和箍筋调整值修正后计算的精确性。某混凝土梁，截面尺寸300 mm×600 mm，箍筋保护层取20 mm，箍筋Φ10，考虑抗震，其截面如图4所示。

图4 双肢箍筋计算示意图

传统箍筋调整值法:

量外包尺寸时:

量内包尺寸时:

中心线精确计算法[12]:

内包尺寸计算法:

外包尺寸计算法:

箍筋调整值修正计算法:

量外包尺寸时，由公式(3)(4)可得:

量内包尺寸时，由公式(9)(10)可得:

通过以上计算结果可以看出:修正后的箍筋调整值计算法的计算结果与中心线精确计算法的计算结果更接近，在一定程度上大大提高了传统箍筋调整值法的精确度。

另外，修正后的箍筋调整值计算法的计算结果与施工中常用的内包尺寸计算法、外包尺寸计算法的计算结果一致。从它们的数学计算式的比较发现:箍筋调整值修正计算法中的量内包尺寸计算与内包尺寸计算法的数学计算式以及量外包尺寸计算与外包尺寸计算法的数学计算式一致。尽管它们之间的数学计算式一致，但它们是从不同的角度定义了箍筋下料计算公式。如箍筋调整值法在原来的钢筋弯曲量度差值和弯钩增加长度概念的基础上引入箍筋调整值这个新概念。