基于不同代换原则下的钢筋替换方法在实际工程中的应用

基于不同代换原则下的钢筋替换方法在实际工程中的应用

徐落明 1 王利剑 2 林武超 2 夏锦康 2 胡洪明 2

1. 深圳市光明人才安居有限公司 广东深圳 518000

2.中国建筑第四工程局有限公司 广东广州 510006

摘要：目前,钢筋混凝土结构是应用最广泛的工程结构形式之一。土木工程的重要程度是根据其用途决定的。钢筋是钢筋混凝土结构的必要组成部分之一,也是保证工程在规定的设计使用年限内满足安全性、适用性、耐久性三项功能要求的重要环节。在工程施工中，经常会遇到钢筋的品种或规格与设计要求不符的情况,为保证混凝土结构可靠度可进行钢筋代换。本文从钢筋代换方法的应用入手,为工程实际提供参考。 关键词：钢筋代换原则；等强度代换；等面积代换；挠度；裂缝控制

0 引 言

在钢筋混凝土结构施工中，经常会由于市场钢筋供应规格有限或施工现场钢筋规格不全时、或是用量较少，为了不影响总的施工进度及工程设计标准，常常涉及到钢筋的代换问题，经常由于施工中对代换的基本要求不理解而影响到结构设计的要求和使用，钢筋的代换涉及到结构的安全，需要施工人员掌握钢筋代换的原则和方法、基本要求。

1 钢筋代换原则

（1）钢筋的代换必须征得设计单位同意后进行。

（2）在施工中，已确认工程中不可能供应设计图要求的钢筋品种和规格时，才允许进行钢筋代换；

（3）代换前，必须充分了解构件所处环境、构件特征和所代换钢筋性能，严格遵守国家现行设计规范和施工质量验收规范及有关技术规定；

（4）代换后，仍能满足各类极限状态的有关计算要求以及必要的配筋构造规定（如受力钢筋和箍筋的最小直径、数量、间距、锚固长度、配筋百分率、以及保护层厚度等;在一般情况下，代换钢筋还必须满足截面对称的要求；

（5）对抗裂性要求高的构件（如吊车梁，薄腹梁、屋架下弦等，不宜用Ⅰ级光面钢筋代换Ⅱ、Ⅲ级变形钢筋，以免裂缝开展过宽；

（6）梁内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；

（7）偏心受压构件或偏心受拉构件（如框架柱、承受吊车荷载的柱、屋架上弦等）钢筋代换时，应按受力方向（受压或受拉）分别代换，不得取整个截面配筋量计算。

（8）当构件受裂缝宽度控制时，代换后应进行裂缝宽度验算，由设计单位出具工程变更单。如代换后裂缝宽度有一定增大，但不超过允许的最大裂缝宽度，被认为代换有效，还应对构件作挠度验算。

（9）吊车梁等承受反复荷载作用的构件，必要时，应在钢筋代换后进行疲劳验算。同一截面内配置不同种类和直径的钢筋代换时, 每根钢筋拉力差不宜过大（同品种钢筋直径差一般不大于5mm）,以免构件受力不匀；

10. 进行钢筋代换的效果，除应考虑代换后仍能满足结构各项技术性能要求之外，同时还要保证用料的经济性和加工操作的方便。

2、钢筋换代方法

(1)当结构构件按强度控制时，可按强度相等的方法进行代换，即代换后钢筋的“钢筋抗力”不小于施工图纸上原设计钢筋的“钢筋抗力”，即：

（1）

或 （2）

当原设计钢筋与拟代换的钢筋直径相同时:

（3）

当原设计钢筋与拟代换的钢筋级别相同时（即 ):

（4）

在普通钢筋混凝土构件中,高强度钢筋难以充分发挥作用,故多采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋,以及Ⅰ级钢筋和乙级冷拔低碳钢丝,也可以采用直径小于或等于12mm 的冷拉Ⅰ级钢筋。

2. 当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的方法按下式进行代换；

（5）

或 （6）

2. 钢筋代换时,如钢筋直径加大或根数增多,需要增加排数,从而会使构件截面的有效净高度h₀相应减小,截面强度降低,不能满足原设计抗弯强度要求, 此时应对代换后的截面强度进行复核,对常用矩形截面的受弯构件，可按以下公式复核截面强度。

（7）

钢筋代换后应满足下列要求：

（8）

2. 当结构构件按裂缝宽度或挠度控制时，其钢筋代换如用同品种粗钢筋等强度代换细钢筋，或用光圆钢筋代换变形钢筋，应按《砼结构设计规范》(GB50010)，按代换后的配筋重新验算裂缝宽度是否满足要求;如代换后钢筋的总截面面积减小，应同时验算裂缝宽度和挠度。 对钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力砼轴心受拉和受弯构件等，考虑裂缝宽度分布的不均匀性和荷载长期效应组合的影响，其最大裂缝宽度w_max(mm)可按下式计算:

（9）

受 弯构件挠度验算其长其刚度B可按下式计算：

（10）

荷载短期效应组合作用下受弯构件的短期刚度Bs可按下式计算：

（11）

一般简单的钢筋混凝土构件受荷情况及最大

挠度值f_max可按下式计算：

（12）

3、实际工程案例

已知:位于深圳市光明区新湖街道办事处，圳美大道和圳美一路交汇处的中山大学深圳校区人才保障性住房（一期）项目，2C栋钢筋混凝土简支梁截面尺寸 ,计算跨度 ,恒载标准值 ，活载标准值 ，混凝土C25，纵筋HRB400，箍筋HPB300，试设计此梁。

按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）计算,可得：

（1）由正截面承载力计算得:A_s=1070mm²,配2C20+2C18(1136mm²)

（2）由斜截面抗剪承载力计算得:配A8@250箍筋

（3）由挠度验算得:

（4）由裂缝宽度验算得:

现用HPB300钢筋代换HRB400钢筋.根据以上钢筋代换的原则,可得：

（1）由正截面承载力计算得:A.=1504mm²,配5A20 (1570mm2)

（2）由斜截面承载力计算得:配A8@250箍筋

（3）由挠度验算得:

_{（4）由裂缝宽度验算得:。}

4、结论

本文介绍了钢筋代换的规范要求、代换原则及其注意事项并根据规范的要求具体讨论钢筋代换的基本方法介绍了钢筋代换的规范要求、代换原则及其注意事项并依据现行《混凝土结构设计规范》中相同强度等级钢筋代换前后配筋率之间的关系和不同强度等级钢筋代换前后钢筋直径之间的关系,为工程实际提供参考。

参考文献

[1] 闫忠明,梁伟.简述施工中钢筋代换的基本要求和计算方法[J].山西建筑，2009(27).

[2] 安晶.浅析建筑施工中的钢筋代换计算[J].广东建材,2012(9).

[3] 刘河先.钢筋代换中的几个问题[J].建筑技术,1995(2).

[4] 王庆利.施工中进行钢筋代换时应注意的几个问题[J].工业建筑，1984(1).