谈有抗震要求的矩形箍筋下料长度计算

李铁柱 李丰丰

(1.山西省平遥县房地产管理局，山西 平遥 031100； 2.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

谈有抗震要求的矩形箍筋下料长度计算

李铁柱1李丰丰2

(1.山西省平遥县房地产管理局，山西 平遥 031100； 2.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

根据钢筋弯曲成型的特点及规范要求，对有抗震要求的矩形箍筋下料长度公式进行了推导，利用公式求得了使用箍筋调整值表计算的误差，解决了历年来使用箍筋调整值表但没有具体公式来计算箍筋下料长度的问题，并举例计算了6支箍梁的4种配箍方案，达到了节约钢材的效果。

矩形箍筋，保护层，下料长度，计算

矩形箍筋是工程中使用形状最多的一种箍筋。在工程实践中箍筋下料长度是根据《建筑施工手册》上所给出的计算办法来确定的，即：箍筋下料长度=箍筋外皮的周长+箍筋调整值。需要在表1中对应查找，这种方法所计算出来的长度有误差，需要试弯等才能确定下料长度，并没有准确的计算公式。为了方便施工，更好地计算矩形箍筋的下料长度，本文对矩形箍筋的下料长度要求及下料长度公式推导进行以下论述。

表1 箍筋调整值

1 钢筋的混凝土保护层厚度的确定

钢筋的混凝土保护层厚度指最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离[1]。保护层过薄，对钢筋防锈不利；保护层过厚，造成构件的内力臂减小，降低构件的承载力，当受力筋保护层厚度大于50 mm时，保护层易产生裂纹、剥落。所以钢筋保护层不宜偏薄或偏厚。钢筋的混凝土保护层厚度首先应根据设计图纸确定，当设计图纸没有明确规定时，根据混凝土结构的环境类别(如表2所示)、混凝土标号、设计使用年限、构件种类等来确定钢筋的保护层厚度。

表2 钢筋混凝土结构的环境类别的划分[2]

混凝土强度等级C25以上，设计使用年限为50年的混凝土结构的钢筋的混凝土保护层最小厚度见表3。

表3 钢筋的混凝土保护层最小厚度c mm

2 箍筋弯钩的弯弧直径及箍筋端头弯折后直段长度的确定

一级钢筋或冷拔低碳钢筋制作的箍筋，其弯折处的弯弧内直径不应小于纵向受力钢筋直径[3]c且不小于箍筋直径的2.5倍；对有抗震设防及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°，端头弯折后直段长度不应小于箍筋直径的10倍和75 mm 的较大值[3](如图1所示)。

3 箍筋下料长度计算公式的推导

钢筋弯曲后的特点：在弯曲处内皮收缩，外皮延伸，中心线长度不变；在弯曲处形成圆弧。利用中心线(图2中虚线)长度不变，结合前面确定的保护层厚度及弯钩形式来推导箍筋下料长度的计算公式。

将图1箍筋弯钩处(即右上角)沿45°切开，分解成图2，图3。

从图2可看出钢筋弯制一个90°角，使用圆角过渡比直角时减少长度为：

四个90°角钢筋减少：4(r+d)-(r+d)。

从图3可看出切出的弯钩钢筋长度为：

由箍筋中心线计算钢筋的下料长度为：

L=2(A+B)-[4(r+d)-(r+d)]+[20d(和150mm)的最大值]=2(A+B)+0.71(r+d)+[20d(和150mm)的最大值](r≥2.5d，r≥d主筋)。

由箍筋外皮计算钢筋的下料长度为：

A=a-d,B=b-d(见图2)代入上式得：

L=2[(a-d)+(b-d)]+0.71(r+d)+[20d(和150mm)的最大值]=2(a+b)+0.71r-3.29d+[20d(和150mm)的最大值](r≥2.5d，r≥d主筋)。

当箍筋的直径小于8mm时(根据常用规格)：

L=2(a+b)0.71r-3.29d+150mm(r≥2.5d,r≥d主筋)

(1)

当箍筋的直径不小于8 mm时：

L=2(a+b)+0.71r+16.71d(r≥2.5d,r≥d主筋)

(2)

4 箍筋下料长度计算举例

例1：某大楼设计使用年限为50年，外墙一钢筋混凝土框架柱，混凝土强度等级C25，截面尺寸为500×500，角筋425，四个侧面中布筋均为222，箍筋Φ8@100/200；箍筋类型 1(4×4)见图4，求箍筋的下料长度。

1)确定箍筋的保护层厚度c。

从图4看出柱的一侧为室外，符合环境类别二的条件。

c1=25+5=30 mm。

其他三侧符合环境类别一的条件。

c2=20+5=25 mm。

主筋保护层厚度分别达到30+8=38 mm，25+8=33 mm，均不小于受力钢筋的最大公称直径25 mm。

2)计算外围箍筋的下料长度。

a=500-2×25=450 mm，b=500-25-30=445 mm。

r1=2.5d=2.5×8=20，r2=d主筋=25 mm。

取r=25。

由式(2)得：

L=2(a+b)+0.71r+16.71d=2×(450+445)+0.71×25+16.71×8=1 941.43 mm。

用建筑施工手册的方法计算：箍筋下料长度L=箍筋外皮周长+箍筋调筋值。

L=2×(450+445)+182=1 972 mm。

比用公式计算出的长度长：1 972-1 941.43=30.57 mm。

中间箍筋1、箍筋2计算(见图5)：

a边的两角主筋中心距离为：500-25-2×8-2×25=409 mm。

四根主筋中心距离为：409÷3=136.33 mm。

中间(a边)小箍筋1：

a1=136.33+22+2×8=174.33 mm，b1=445 mm，r1=2.5d=2.5×8=20 mm，r2=d主筋=22 mm，取r=22 mm。

小箍筋1的下料长度：

L1=2(a1+b1)+0.71r+16.71d=2×(174.33+445)+0.71×22+16.71×8=1 387.96 mm。

用建筑施工手册的方法计算：

L=2×(174.33+445)+182=1 420.66 mm。

比用公式计算出的长度长：1 420.66-1 387.96=32.7 mm。

b边的两角主筋中心距离为：500-25-30-2×8-25=404 mm。

四根主筋中心距离为：404÷3=134.67 mm。

中间(b边)小箍筋2：b2=134.67+22+2×8=172.67 mm，a2=450 mm。

r1=2.5d=2.5×8=20 mm，r2=d主筋=22 mm，取r=22 mm。

小箍筋2的下料长度：L2=2(a2+b2)+0.71r+16.71d=2×(450+172.67)+0.71×22+16.71×8=1 394.64 mm。用建筑施工手册给出的方法计算:L=2×(450+134.67)+182=1 427.34 mm。比用公式计算出的长度长：1 427.34-1 394.64=32.7 mm。

从以上计算可以看出，Φ8的箍筋对于大于Φ20的主筋，直径越粗的钢筋，它的弯弧直径越大，箍筋的直角长减圆角长的值越大，主筋越粗箍筋用料相对越少，也说明了利用箍筋调整值计算箍筋下料长度误差相对较大。

例2：某办公楼设计使用年限为50年，钢筋混凝土梁C25，因有管道等，室内部分梁的宽度大于高度，为宽扁梁，其中一根宽扁梁的宽为600 mm，高度为400 mm。Φ8@100/200(6),1116见图6。计算箍筋的下料长度。

1)确定箍筋的保护层厚度c。

根据表2,表3查得钢筋保护层的最小厚度为：20+5=25 mm。

受力钢筋保护层厚度为25+8=33 mm不小于受力钢筋的公称直径d=16 mm。

2)梁的6支箍的箍筋的组合形式有4种，如图7所示。

a.第a)种箍筋下料长度计算：

两外侧主筋中心距离为：600-2×25-2×8-16=518 mm。

相邻主筋中心距离为：518÷10=51.8 mm。

箍筋外皮高度：b=400-2×25=350 mm。

单根箍筋的外皮宽度：a=51.8×6+16+2×8=342.8 mm。

箍筋弯曲半径r1=2.5d=2.5×8=20 mm，r2=d主筋=16，取r=20 mm。

L单箍筋=2(a+b)+0.71r+16.71d=2×(342.8+350)+0.71×20+16.71×8=1 533.48 mm。

箍筋总长：L箍筋总长=3L单箍筋=3×1 533.48=4 600.44 mm。

b.第b)种箍筋下料长度计算：

大箍筋：a大箍筋=518+16+2×8=550 mm；L大箍筋=2(a大箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(550+350)+0.71×20+16.71×8=1 947.88 mm。

中箍筋：a中箍筋=51.8×6+16+2×8=342.8 mm；L中箍筋=2(a中箍筋+b)+0.71r+16.71×d=2×(342.8+350)+0.71×20+16.71×8=1 533.48 mm。

小箍筋：a小箍筋=51.8×2+16+2×8=135.6 mm；L小箍筋=2(a小箍筋+b)+0.71r+16.71×d=2×(135.6+350)+0.71×20+16.71×8=1 119.08 mm。

箍筋总长：

L箍筋总长=L大箍筋+L中箍筋+L小箍筋=1 947.88+1 533.48+1 119.08=4 600.44 mm。

c.第c)种箍筋下料长度计算：

L大箍筋=2(a大箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(550+350)+0.71×20+16.71×8=1 947.88 mm。

中间其中一箍筋的计算：

a中箍筋=51.8×4+16+2×8=239.2 mm。

L中间箍筋=2(a中间箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(239.2+350)+0.71×20+16.71×8=1 326.28 mm。

箍筋总长：

L箍筋总长=L大箍筋+2L中间箍筋=1 947.88+2×1 326.28=4 600.44 mm。

d.第d)种箍筋下料长度计算：

L大箍筋=2(a大箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(550+350)+0.71×20+16.71×8=1 947.88 mm。

中间其中一箍筋：

a中间箍筋=51.8×2+16+2×8=135.6 mm。

L中间箍筋=2(a中间箍筋+b)+0.71r+16.71d=2×(135.6+350)+0.71×20+16.71×8=1 119.08 mm。

L箍筋总长=L大箍筋+2L中间箍筋=1 947.88+2×1 119.08=4 186.04 mm。

第d)种箍筋比前3种箍筋每组节约材料4 600.44-4 186.04=414.4 mm。

5 结语

本文论述了有抗震要求的矩形箍筋下料长度在下料时需要考虑的各种因素，详细推导出了具体计算公式：L=2(a+b)+0.71r-3.29d+[20d(和150 mm)的较大值]，比用过去使用箍筋调整值表计算出的值准确并易记忆，在多种配箍方案中进行计算，有可能有经济的方案选择，能达到节约钢材的目的。

[1] 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[Z].

[2] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[3] GB 50666—2011，混凝土结构工程施工规范[S].

On calculation of fabrication length of rectangle stirrups with demand of anti-seismic

Li Tiezhu1Li Fengfeng2

(1.PingyaoCountyReal-estateAdministrativeBureauofShanxi,Pingyao031100,China; 2.AviationCollege,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

According to the features of reinforcing bar’s bending and forming and its regulation’s demands, the paper induces the fabrication length formula of rectangle stirrups with demand of anti-seismic, applies the formula to obtain the errors in the use of stirrup adjustment value scale, solves the problem of using stirrup adjustment scale without factual formula to achieve the stirrup length, and calculates the four stirrup ratio of six girds, so as to save steel materials.

rectangle stirrup, protection layer, fabrication length, calculation

1009-6825(2015)07- 0037- 03

2014-12-22

李铁柱(1962- )，男，工程师； 李丰丰(1990- )，女，在读硕士

TU352

A