钢筋代换一般规则及方法.docx
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钢筋代换一般规则及方法
钢筋代换
•般规则及法
二OO九年十月十九日
一、代换原则:
3
二、代换注意事项3
三、常用代换法:
4
1等强法4
2、等截面法5
3、等质量法5
4、半径简易法5
5、半径+系数简易法5
三、构件截面的有效高度影响6
四、钢筋代换实例7
五、钢筋代换的验算:
9
代换原则:
两个基本原则:
1、钢筋代换应经设计同意原则;
2、钢筋代换应遵照等强代换原则;
十个必须遵照的原则:
1、当构件配筋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原则。
2、有抗震要求的梁、柱和框架,不宜以强度等级较高的钢筋代换原设计中的钢筋原则;
3、钢筋代换后的钢筋不混合原则;(即代换后不能形成不同级别的钢筋并肩工作现象)
4、钢筋代换后钢筋还应保持原有的平衡原则;(如梁下部原为2根16的钢筋,你不能用1
根18+1根14)
5、钢筋代换后保证规规定的最小、最大间距的原则;(如板米不少于三根,受力筋最大间
距在不大于200,最小间距不小于50;梁箍筋最大不大于300,小于不小于50;梁主筋间距不小于25,等等)
6、钢筋代换后保证规规定的最小钢筋直径要求的原则;
7、钢筋代时时应考虑特殊构件的特殊要求;(如吊环只能用I级钢筋,吊车梁的钢筋不允
代换)
8、钢筋代换应按受力面代换原则;(如非正压柱,必须按单侧面钢筋进行代换)
9、构造钢筋、措施钢筋代换不能减少根数;(如挑檐角筋、温度控制筋、梁侧面构造筋)
10、钢筋代换必须符合规规定的最大、最小配筋率的要求原则。
(代换后的钢筋用量不宜大
于原设计用量的5%,也不低于2%)。
©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
1、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,并格遵守现行混凝土结构设计规的各项规定;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,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。
三、常用代换法:
1等强法
这是最基本的法,其它法都是在此基础派生出来的。
基本式:
计算式1代换后单根筋截面面积X根数X设计强度》代换前单根筋截面面积X根数X设计强度
但也可以在有限围小于代换前(下同不再赘述)
nid1fy1计算式2:
n2匚
d2fy2
式中n2——代换钢筋根数;
ni――原设计钢筋根数;
d2――代换钢筋直径;
di――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。
2、等截面法
1•前提条件是钢筋的级别相同(即设计强度相同、直径不同的钢筋代换)
(9-12)
计算式1:
代换后单根筋截面面积X根数》代换前单根筋截面面积X根数计算式2:
:
n2
2.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、等质量法
前提条件是钢筋的级别相同代换后单根筋质量X根数》代换前单根筋质量X根数
4、半径简易法
前提条件是钢筋的级别相同
代换后单根筋半径平X根数》代换前单根筋半径平X根数
注:
这种代换特别适合在施工现场使用,口算就能计算出来能不能代换。
如你到工地现场有人问你设计是3根16现在有18能不能用2根18代3根16,你口算2根
18的9X9=81,乘2=;3根16的8X8=64,乘3=192,结论出来了不能代换。
5、半径+系数简易法
前提条件是钢筋的级别不同,依据《混凝土结构设计规GB50010—2002》第4.2条表
4.2.3-1中的普通钢筋强度设计值,折算出系数210/300=0.7;360/300=1.2,记住常用的。
然后用半径平乘(或除)系数,这种代换也特别适合在施工现场使用,口算就能计算出来能
不能代换。
当然也可以用截面或质量乘(除)系数,但因数值比较零散必须用笔算或计算器计算。
钢筋强度设计值(N/mm2)表
项次
钢筋种类
符号
抗拉强度设计值fy
抗压强度设计值fy'
i
热轧钢筋
HPB235
0
210
210
HRB335
①
300
300
HRB400
360
360
RRB400
业R
360
360
2
冷轧带肋钢筋
LL550
360
360
LL650
430
380
LL800
530
380
1、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hO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。
式中Nl原设计的钢筋拉力,等于Asifyi(Asi原设计钢筋的截面面积,
fyi――原设计钢筋的抗拉强度设计值);
N2――代换钢筋拉力,同上;
hoi――原设计钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离;
ho2――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C2O混凝土为9.6N/mm2,对C25
混凝土为ii.9N/mm2,对C3O混凝土为i4.3N/mm2;
b——构件截面宽度。
四、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©12钢筋@120mm,共计50根。
现拟改用HRB335级叟12钢筋,求所需更12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=50X210/300=35根,间距=120X50/35=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级叟22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级工25钢筋,求所需二25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:
2
222300
n29一^=5.81根,取6根。
252300
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h°,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级企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级塾22钢筋,求所需钢筋根数及其布置。
图9-57矩形梁钢筋代换
(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匸20为单位,按公式(9-11)代换①22钢筋,n2220360二1.98,取2根。
222300
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=(300-2X25-6X22)/5=23.6v25mm,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h°2减小,需要按公式(9-14)复核截面强度
ftOi=600-35=565mm,600~361〕2x*3尸548mm
“F十6x314x360
=6X314X36O|565-2X9fix30O
=303.2xl06=303.2kN^m
=^6x380x300548-
6x380x300)一川孑“立们鮎
2x9^x300)293.4<303*2kN-m
4•角部两根改为①25钢筋,再复核截面强度
甩一[法卜(4x380+2X491)x300;546-j^312*2kN-m
小结:
代换钢筋采用4①22+2①25,按图9-57(b)布置,满足原设计要求。
五、钢筋代换的其它验算:
一、钢筋代换抗弯承载力(强度)验算:
单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算基本公式为:
MwMu=fyAs(ho-fyAs/2a1fcb)
当砼强度等级超过C50,al取1.0.
钢筋代换后的截面强度:
fy2As2(ho2-fy2As2/2fcb)>fy1As1(ho1-fy1As1/2fcb)
fy2---拟代换钢筋的抗拉强度设计值
fy1---原设计钢筋的抗拉强度设计值
As2---拟代换钢筋的截面面积
As1---原设计钢筋的截面面积
ho2---拟代换钢筋合力作用点至构件截面受压边缘的距离hoi---原设计钢筋合力作用点至构件截面受压边缘的距离fc---砼抗压强度设计值
b---构件截面宽度
二、钢筋代换抗剪承载力(强度)验算:
钢筋砼受弯构件,当配有箍筋和弯起钢筋时,其:
斜截面受剪承载力的计算公式为:
vW0.7ftbho+1.25fyvAsvho/s+0.8fyAstysinaS,
aS---斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴向的夹角,一般取as=45°当梁截面较高时取aS=60
即钢筋砼受弯斜截面所承受的剪力主要由三部分组成:
1.砼承担的剪力;2、箍筋承担的剪
力;3、弯起钢筋承担的剪力。
其中:
箍筋所承担的剪力为:
vsv=1.25fyvAsvho/s,所以,
(1)、箍筋代换应满足:
fyv2Asv2/s2Xyv1Asv1/s1
fyv2---拟代箍筋换的抗拉强度设计值
fyv1---原设计箍筋的抗拉强度设计值
Asv2---拟代换箍筋截面积
Asv1---原设计箍筋截面积
s2---拟代换箍筋沿构件长度向上的距离
s1--原设计箍筋沿构件长度向上的距离
弯起钢筋所能承载的剪力为:
vsb=0.8fyAsbsinas,所以,
(2)、弯起钢筋代换后应满足:
fy2Asb2>fy1Asb1
fy2---拟代换弯起钢筋的抗拉强度设计值
fy1---原设计弯起钢筋的抗拉强度设计值
Asb2---同一弯起平面拟代换弯起钢筋的截面积
Asb1---同一弯起平面原设计弯起钢筋的截面积
当fy2Asb2vfylAsbl时,即拟代换弯起钢筋抗力小于原设计弯起钢筋的抗力时,可通过适当增强箍筋的法补强。
(3)、箍筋代换量计算:
Fyv2Asv2/s2Afyv1Asv1/s1+2vj/3ho
Fyv2---拟代换箍筋的抗拉强度设计值
fyvl---原设计箍筋的抗拉强度设计值
Asv2---拟代换箍筋截面积
Asv1---原设计箍筋截面积
s2---拟代换箍筋沿构件长度向上的间距
S1--原设计箍筋沿构件长度向上的间距
ho---构件截面有效高度
vj---弯起钢筋代换引起斜截面抗剪承载力(强度)
(4)、降低值的计算式:
Vj=0.8(fy1Asb1-fy2Asb2)sinaS
三、钢筋代换抗裂验算:
构件最大裂缝宽度计算:
3max=acrYosk(1.9c+0.08deq/pte)Es
3max---构件最大裂缝宽度
acr---构件受力特征系数(对受弯构件取acr=2.1)
Y---裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数
Es--钢筋弹性模量
deq---受拉区纵向钢筋的等效直径,deq=mid2i/2hiUdi
pte---按有效受拉砼截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;在最大裂缝宽度计算中,当pte
v0.01时,取0.01;pte=(As+Ap)/Ate
>6时,取65
当:
¥<0.2时,取0.2;¥>1时,取1;
对直接承受重复荷载的构件取屮=1;
Y=1.1-0.65ftk/pteosk
osk---按荷载效应的标准组合计算的钢筋砼纵向受拉钢筋的应力,对受弯构件osk=Mk/0.87hoA