(1)曲线钢筋长度,根据曲线形状不同,可分别采用下列方法计算。
圆曲线钢筋的长度,可用圆心角θ与圆半径R直接算出或通过弦长l与矢高h 查表得出(《建筑施工手册(第四版)》1中“施工常用数据”)。
抛物线钢筋的长度L可按下式计算
(9-10)
式中 l——抛物线的水平投影长度;
h——抛物线的矢高。
抛物线钢筋长度
其他曲线状钢筋的长度,可用渐近法计算,即分段按直线计,然后总加。
所示的曲线构件,设曲线方程式y=f(x),沿水平方向分段,每段长度为l(一般取为0.5m),求已知x值时的相应y值,然后计算每段长度,例如,第三段长度为。
曲线钢筋长度曲线构件箍筋高度,可根据已知曲线方程式求解。其法是先根据箍筋的间距确定x值,代入曲线方程式求y值,然后计算该处的梁高h=H-y,再扣除上下保护层厚度,即得箍筋高度。
对一些外形比较复杂的构件,用数学方法计算钢筋长度有困难时,也可用放足尺(1:1)或放小样(1:5)办法求钢筋长度。
1.在设计图纸中,钢筋配置的细节问题没有注明时,一般可按构造要求处理。
2.配料计算时,要考虑钢筋的形状和尺寸在满足设计要求的前提下要有利于加工安装。
3.配料时,还要考虑施工需要的附加钢筋。例如,后张预应力构件预留孔道定位用的钢筋井字架,基础双层钢筋网中保证上层钢筋网位置用的钢筋撑脚,墙板双层钢筋网中固定钢筋间距用的钢筋撑铁,柱钢筋骨架增加四面斜筋撑等。
当施工中遇有钢筋的品种或规格与设计要求不符时,可参照以下原则进行钢筋代换:
1.等强度代换:当构件受强度控制时,钢筋可按强度相等原则进行代换。
2.等面积代换:当构件按最小配筋率配筋时,钢筋可按面积相等原则进行代换。
3.当构件受裂缝宽度或挠度控制时,代换后应进行裂缝宽度或挠度验算。
9-3-2-2 等强代换方法
(9-11)
式中 n2——代换钢筋根数;
n1——原设计钢筋根数;
d2——代换钢筋直径;
d1——原设计钢筋直径;
fy2——代换钢筋抗拉强度设计值(表9-28);
fy1——原设计钢筋抗拉强度设计值。
(1)设计强度相同、直径不同的钢筋代换:
(9-12)
(2)直径相同、强度设计值不同的钢筋代换:
(9-13)
钢筋强度设计值(N/mm2)表9-28
项次钢筋种类符号抗拉强度设计值fy 抗压强度设计值fy'
1 热轧钢筋 HPB235 φ 210 210
HRB335 Φ 300 300
HRB400 360 360
RRB400 360 360
2 冷轧带肋钢筋 LL550 360 360
LL650 430 380
LL800 530 380
9-3-2-3 构件截面的有效高度影响
钢筋代换后,有时由于受力钢筋直径加大或根数增多而需要增加排数,则构件截面的有效高度h0减小,截面强度降低。通常对这种影响可凭经验适当增加钢筋面积,然后再作截面强度复核。
对矩形截面的受弯构件,可根据弯矩相等,按下式复核截面强度。
(9-14)
式中 N1——原设计的钢筋拉力,等于As1fy1(As1——原设计钢筋的截面面积, fy1——原设计钢筋的抗拉强度设计值);
N2——代换钢筋拉力,同上;
h01——原设计钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离;
h02——代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离;
fc——混凝土的抗压强度设计值,对C20混凝土为9.6N/mm2,对C25混凝土为11.9N/mm2,对C30混凝土为14.3N/mm2;
b——构件截面宽度。
9-3-2-4 代换注意事项
钢筋代换时,必须充分了解设计意图和代换材料性能,并严格遵守现行混凝土结构设计规范的各项规定;凡重要结构中的钢筋代换,应征得设计单位同意。
1.对某些重要构件,如吊车梁、薄腹梁、彬架下弦等,不宜用HPB235级光圆钢筋代替HRB335和HRB400级带肋钢筋。
2.钢筋代换后,应满足配筋构造规定,如钢筋的最小直径、间距、根数、锚固长度等。
3.同一截面内,可同时配有不同种类和直径的代换钢筋,但每根钢筋的拉力差不应过大(如同品种钢筋的直径差值一般不大于5mm),以免构件受力不匀。
4.梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换,以保证正截面与斜截面强度。
5.偏心受压构件(如框架柱、有吊车厂房柱、桁架上弦等)或偏心受拉构件作钢筋代换时,不取整个截面配筋量计算,应按受力面(受压或受拉)分别代换。
6.当构件受裂缝宽度控制时,如以小直径钢筋代换大直径钢筋,强度等级低的钢筋代替强度等级高的钢筋,则可不作裂缝宽度验算。
9-3-2-5 钢筋代换实例
[例1] 今有一块6m宽的现浇混凝土楼板,原设计的底部纵向受力钢筋采用HPB235级φ12钢筋@120mm,共计50根。现拟改用HRB335级Φ12钢筋,求所需Φ12钢筋根数及其间距。
[解]本题属于直径相同、强度等级不同的钢筋代换,采用公式(9-13)计算: n2=50×210/300=35根,间距=120×50/35=171.4取170mm
[例2] 今有一根400mm宽的现浇混凝土梁,原设计的底部纵向受力钢筋采用HRB335级Φ22钢筋,共计9根,分二排布置,底排为7根,上排为2根。现拟改用HRB400级 25钢筋,求所需 25钢筋根数及其布置。
[解] 本题属于直径不同、强度等级不同的钢筋代换,采用公式(9-11)计算: =5.81根,取6根。
一排布置,增大了代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离h0,有利于提高构件的承载力。
[例3] 已知梁的截面面积尺寸如图9-57a所示,采用C20混凝土制作,原设计的纵向受力钢筋采用HRB400级 20钢筋,共计6根,单排布置,中间4根分别
在二处弯起。现拟改用HRB335级Φ22钢筋,求所需钢筋根数及其布置。
(a)原设计钢筋;(b)代换钢筋
[解] 1.弯起钢筋与纵向受力钢筋分别代换,以2 20为单位,按公式(9-11)代换Φ22钢筋,=1.98,取2根。
2.代换后的钢筋根数不变,但直径增大,需要复核钢筋净间距s:
s=(300-2×25-6×22)/5=23.6<25mm,需要布置为两排(底排4根、二排2根)。
3.代换后的构件截面有效高度h02减小,需要按公式(9-14)复核截面强度。
4.角部两根改为Φ25钢筋,再复核截面强度
