浅议附加横向钢筋的设置问题

张凡凯

（湖北省石首市堤防管理总段，湖北石首434400）

浅议附加横向钢筋的设置问题

张凡凯

（湖北省石首市堤防管理总段，湖北石首434400）

该文阐述了附加横向钢筋的设置作用、原因及计算方法，通过分析比较“主次梁搭接”与“梁上托柱”的两种情况下集中荷载对主梁产生的影响，得出“梁上托柱”结构设计时不需要设置附加横向钢筋。

集中荷载；附加箍筋；吊筋；梁上托柱

众所周知，在梁高度范围内，在主梁上有集中力处或主次梁相交处需要设置附加箍筋和吊筋。例如：主次梁相交处在主梁上设置吊筋为2Φ16，附加箍筋6Φ10@50（2），那么，梁中有集中力处，是否需要同时设置附加箍筋和吊筋？设置附加箍筋和吊筋要注意哪些问题？梁上托柱的结构设计是否需要设置附加横向钢筋？该文将围绕上述相关问题进行阐述。

1 附加横向钢筋设置的作用

1.1 规范对附加横向钢筋设置的规定

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第9.2.11条（以下简称《规范》）规定：位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担，附加横向钢筋宜采用箍筋[1]。

由《规范》可以对附加横向钢筋的设置作如下理解：（1）附加横向钢筋设置的作用：解决集中荷载引起的效应，且集中荷载全部由附加横向钢筋承担；（2）集中荷载作用的部位：位于梁下部或梁截面高度范围内；（3）同时或单独设置附加箍筋和吊筋均可，宜优先采用附加箍筋。

1.2 设置附加横向钢筋的原因分析

《G101系列图集施工常见问题答疑图解》08G101-11指出：当在梁的高度范围内或梁下部有集中荷载时，为防止集中荷载影响区下部混凝土拉脱，弥补间接加载导致的梁斜截面受剪承载能力的降低，在集中荷载影响区S范围内按计算确定增设附加横向钢筋[2]。《规范》也指出：当在主梁高度范围内有集中荷载作用时，如次梁支座反力或悬挂荷载，可能在主梁上引起斜裂缝，特别是当此集中荷载作用在主梁的受拉区内时。应在集中力两侧设置附加箍筋或吊筋或者两者都有，以防止主梁在集中力作用下发生局部破坏[3]。次梁或悬挂荷载产生的斜裂缝见图1。

图1 次梁或悬挂荷载产生的斜裂缝

通过以上阐述可以作出如下分析：当（比较大的）集中力作用（即荷载突变）在靠近主梁下部（即受拉区）时，主梁上承受剪力的截面面积比较少，这时可能在主梁下部（即荷载影响区下部）引起斜裂缝或者“拉脱”；为了防止梁体产生局部严重破坏（如裂缝、拉脱等），通过设计计算后在主梁上设置附加横向钢筋，将力从混凝土梁受拉区（梁底部）传递至受压区（梁顶部），这样可以避免梁下部产生斜拉破坏，从而保证结构的整体稳定，提高梁截面的抗剪承载力。

2 附加横向钢筋设置的有关要求

《规范》第9.2.11规定：附加箍筋应布置在长度为2h1与3b之和的范围内。当采用吊筋时，其弯起段应伸至梁上边缘，且末端水平段长度不应小于规范第9.2.7条的规定[1]。附加横向钢筋构造要求详见图2、图3。

图2 附加箍筋的设置

图3 吊筋的设置

附加横向钢筋所需的总截面面积应符合以下规定：

Asv≥F/（fyv*sinα）

式中：Asv——承受集中荷载所需的附加横向钢筋总截面面积；当采用附加吊筋时，Asv应为左、右弯起段截面面积之和；

F——作用在梁的下部或梁截面高度范围内的集中荷载设计值；

Fyv——附加横向钢筋的抗拉强度设计值；

α——附加横向钢筋与梁轴线间的夹角。

注意，附加箍筋的构造要求对所有抗震等级（从1级、2级、3级、4级以及非抗震等级）的构造是一样的。

3 梁上托柱结构设计

梁上托柱结构在工程上很常见，这种结构对抗震不利，如果是梁上起构造柱或者柱子传递的集中力相对很小，那么采用这种结构问题不大，否则最好少用。但是工程问题往往是复杂的，梁上托柱结构实际经常存在。

3.1 梁上托柱结构设计时不需设置附加横向钢筋

《全国民用建筑工程设计技术措施·结构》第9.3.3条指出：当梁下部或梁截面高度范围内有集中荷载时，应按《规范》的有关规定，设置附加横向钢筋（箍筋、吊筋），承担全部集中荷载。当梁上托柱时，则无需配置上述附加钢筋[4]。《规范》还指出：如果集中力作用在主梁顶面，则不必设置附加箍筋或吊筋[3]。

3.2 原因分析

梁上托柱结构的受力情况显示，力的作用点是在梁的顶部，荷载属于直接加载。柱子的荷载通过混凝土直接传给整根梁,其剪力可以由梁的整个截面来承担，此时梁长方向的剪应力变化是均匀的，并不会在梁的截面高度范围和梁底产生集中力，所以不会出现一般的主次梁交接处的斜裂缝或者"拉脱"效应，此原因一；附加箍筋和吊筋只是起到一个传力的作用,将力从梁底部传递至顶部，不能作为抵抗剪应力的钢筋考虑，此原因二。

有人认为，（较大的）集中荷载的作用效应，不会直接在混凝土受压区耗散掉,应力的作用是会按扩散角向下传递的，其作用肯定会向下影响直至梁底，在主梁中会产生斜拉应力，其结果是主梁会产生斜拉破坏。因此，必须设置附加横向钢筋，防止斜拉破坏。

针对上述观点，文章认为，荷载作用在梁顶。就梁而言，线刚度比较小，绝大多数情况下梁的破坏形式应该是弯曲破坏，而不是斜拉斜压或者是剪压。在斜截面产生破坏前，正截面已经破坏了。梁上托柱的部位，只要按照规范公式验算了主梁的抗剪而且满足要求，不需要设置附加横向钢筋。

3.3 梁上托柱结构应采取的技术措施

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002第10.2.9条规定：当框支梁上部的墙体开有门洞或梁上托柱时，该部位框支梁的箍筋应加密配置，箍筋直径、间距及配箍率不应低于本规程第10.2.8条第3款的规定[5]。梁上托柱结构可以采用加密箍筋来解决，其力的作用点是在梁的顶部或上部，其剪力可以由梁的整个截面来承担，此时梁长方向的剪应力变化是均匀的（产生了分布于整根梁的剪力），集中力产生的剪力应该通过加粗箍筋直径或者加密箍筋间距来抵抗，而且这种剪力是沿梁全长分布的，不是局部的附加箍筋或吊筋能够抵抗的，所以不能依靠附加的几根箍筋来抵抗上部柱子传递下来的剪力。

3.4 梁上托柱结构应考虑的其他构造措施

（1）考虑抗震时注意柱筋在梁内的锚固长度[6]；（2）柱宽宜比梁宽每边小50，以利于错开钢筋；（3）梁上托柱时梁的内力要放大1.25倍（2级抗震），见《抗规》GB50011-2010第6.2.10条；（4）当柱宽度大于梁宽时梁应水平加腋。

3.5 “主次梁搭接”与“梁上托柱”的区别

主次梁搭接与梁上托柱是两个不同的概念，虽然都是集中力，但并不一样。我们可以通过表1来清晰地认识它们之间的区别。

4 结语

在结构设计时，附加箍筋和吊筋往往被当作构造措施使用，认为梁上有集中力时就需要设置，其设置原则往往没有引起足够的重视。通过分析，我们知道主次梁搭接时往往需要设置附加横向钢筋，但梁上托柱设计时是不需要设置的，集中荷载必须通过加粗箍筋直径或者加密箍筋间距来解决。

表1 主次梁搭接与梁上托柱的区别

[1]GB50010－2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]08G101-11 G101系列图集施工常见问题答疑图解[S].北京：中国计划出版社出版，2008.

[3]彭少民.混凝土结构[M].武汉：武汉工业大学出版社.，2002：18.

[4]王素卿.全国民用建筑工程设计技术措施：结构[M].北京：中国计划出版社，2003：211.

[5]JGJ 3-2002.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，2011.

[6]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：中国计划出版社，2011，61.

责任编辑:李 红

On Setting of Additional Transverse Reinforcement

The setting,functions,reasons and calculation methods of additional transverse reinforcement are elaborated.Based on the analysis and comparison of the impact of concentrated load on main girders under the two situations——"lap joint of main girders and subordinate girders"and"pillars on girders",the conclusion that additional transverse reinforcement is not necessary in the design of"pillars on girders"structure is made.

concentrated load;additional stirrups;hanging bars;pillars on girders

TU392.2

A

1671-9107（2012）07-0023-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.023

2012-03-07

张凡凯（1966-），男，湖北石首人，学士，工程师，主要从事水利水电工程管理。