钢筋箍筋长度的计算公式

6.1　钢筋的配料

6.1.1　钢筋制作工艺流程

钢筋制作工艺流程如下:图纸、设计变更、交底纪要、图集→料表制作→料表审核→样板下料→校样→批量制作(废料集中堆放、短料分类堆放、合理利用短料)→分类堆码→分号调运→安装绑扎→复核→料表调整→制作调整。

6.1.2　钢筋的配料

钢筋配料是根据构件配筋图，先绘出各种形状和规格的单根钢筋简图，并加以编号，再计算构件各规格钢筋的直线长度(下料长度)、总根数和钢筋的总质量，然后编制料表，作为备料加工的依据。

1．钢筋下料长度的计算及规定

(1)钢筋下料长度和砼保护层厚度

钢筋下料长度计算是配料计算中的关键，它是指钢筋在直线状态下截断的长度。但由于结构受力的要求，大多数钢筋需在中间弯曲和两端弯成弯钩。钢筋弯曲时，其外壁伸长，内壁缩短，只有中心线长度保持不变。而设计图中注明的钢筋长度是钢筋的外轮廓尺寸(从钢筋外皮到钢筋外皮量得的尺寸且不包括端头弯钩长度，称为外包尺寸)，在钢筋验收时，也按外包尺寸验收。如果下料长度按外包尺寸的总和计算，则加工后钢筋尺寸会大于设计要求的外包尺寸，造成材料浪费，或钢筋的保护层厚度不够，甚至大于模板尺寸。

钢筋的砼保护层厚度是指受力钢筋外皮至构件表面的距离，其作用是保护钢筋在砼结构中不发生锈蚀。如设计无规定时应满足表2.6.1的要求。

表2.6.1　钢筋的砼保护层厚度mm

注:①轻骨料砼的钢筋保护层厚度应符合国家现行标准《轻集料砼结构设计规程》的规定。
　　②处于室内正常环境由工厂生产的预制构件，当砼强度等级不低于C20且施工质量有可靠保证时，其保护层厚度可按表中规定减少5mm，但预制构件中的预应力钢筋(包括冷拔低碳钢丝)的保护层厚度不应小于15mm;处于露天或室内高湿度环境的预制构件，当表面另作水泥砂浆抹面层且有质量保证措施时，保护层厚度可按表中室内正常环境中构件的数值采用。
　　③钢筋砼受弯构件，钢筋端头的保护层厚度一般为10mm，预制肋形板，其主筋的保护层厚度可按梁考虑。
　　④板、墙、壳中分布筋的保护层厚度不应小于10mm，梁柱中箍筋和构造钢筋的保护层厚度不应小于15mm。

(2)钢筋弯曲直径

Ⅰ级钢筋为光圆钢筋，为了增加其与砼锚固的能力，一般在其两端做成180°弯钩。因其韧性较好，圆弧弯曲直径是钢筋直径的2.5倍，平直部分长度不小于钢筋直径的3倍;用于轻骨料砼结构时，其弯曲直径不应小于钢筋直径的3.5倍。Ⅱ、Ⅲ级钢筋因是变形钢筋，其与砼黏结性能较好，一般在两端不设180°弯钩。但由于锚固长度原因钢筋末端有时需做90°或135°弯折，此时Ⅱ级钢筋的弯曲直径不宜小于钢筋直径的4倍;Ⅲ级钢筋不宜小于钢筋直径的5倍;平直部分长度按设计要求确定。弯起钢筋中间部位弯折处的弯曲直径不宜小于钢筋直径的5倍。用Ⅰ级钢筋或冷拔低碳钢丝制作箍筋时，其末端也应做弯钩，其弯曲直径不小于箍筋直径的2.5倍，弯钩的平直部分，一般结构不小于箍筋直径5倍，有抗震要求的结构不应小于箍筋直径的10倍。箍筋弯钩的形式，如设计无要求时，可按图2.6.1(b)、(c)加工，有抗震要求的结构，应按图2.6.1(c)加工。

图2.6.1　箍筋示意图

(a)90°/180°弯钩(b)90°/90°弯钩(c)135°/135°弯钩

(3)量度差值

钢筋的外包尺寸与钢筋的中心线长度之间的差值，称为量度差值。其大小与钢筋和弯心的直径以及弯曲的角度等因素有关。

(4)弯起钢筋的斜长

在钢筋砼梁、板中，因受力需要，经常采用弯起钢筋。其弯起形式有30°、45°、60°等三种，如图2.6.2。

图2.6.2　弯起钢筋斜长计算示意图

(a)30°弯起(b)45°弯起(c)60°弯起

弯起钢筋斜长s计算公式如下:

s=(H－2b)/sinα　　　　　　　　　　　(2.6.1)

式中H——构件的高度或厚度;

　b——构件的钢筋保护层厚度;

　α——弯起钢筋的弯起角度，分别为30°、45°和60°。

因此，弯起30°时，s= 2(H－2b);弯起45°时，s=1.414(H－2b);弯起60°时，s= 1.155(H－2b)。

(5)梁钢筋锚固长度

梁纵向受力钢筋应伸入支座进行锚固，锚固长度与砼等级、钢筋种类及抗震等级有关。锚固长度在结构施工图、平法图集、结构设计规范中有相关规定。

(6)梁箍筋加密区的规定

①一级抗震等级框架梁、屋面框架梁箍筋加密区为:从支座侧边至2h _b(h _b为梁截面高度)且≥500mm范围。

二至四级抗震等级框架梁、屋面框架梁箍筋加密区为:从支座侧边至1.5h _b且≥500mm范围。加密区第1个箍筋离支座侧边间距为50mm。

②主次梁相交处，应在主梁上附加3个箍筋，间距为8d且≤正常箍筋间距，第1个箍筋离支座侧边间距为50mm。

③梁纵筋采用绑扎搭接接长时，搭接长度部分箍筋应加密。

2．钢筋端头弯钩的增加长度和弯折量度差值的计算

(1)钢筋端头弯钩增加长度的计算

Ⅰ级钢筋的端头需做180°弯钩，当用于普通砼时，其弯曲直径D= 2.5d(d为钢筋直径)，平直段长度为3d，如图2.6.3。则每个弯钩的增加长度为:

　　π(D+ d)/2+ 3d－(D/2+ d)=π(2.5d+ d)/2+ 3d－(2.5/2d+ d)= 6.25d

当用于轻骨料砼时，则其弯曲直径D= 3.5d，同理，可计算出每个弯钩的增加长度为7.25d。

(2)钢筋弯折量度差值的计算

钢筋弯折的角度一般有30°、45°、60°、90°和135°。下面以弯起90°为例，介绍量度差值的计算。当钢筋弯起90°时，弯曲直径D=5d，如图2.6.4所示。其量度差值计算如下:

外包尺寸2(D/2+ d)= 7d;

中心线长度π(D+ d)/4= 4.71d;量度差值7d－4.71d= 2.29d。

实际工作中为了计算方便常取2d。

同理，当弯起30°时，量度差值为0.306d，取0.3d;弯起45°时，量度差值为0.543d，取0.5d;弯起60°时，量度差值为0.9d，取1d;弯起135°时，量度差值为3d。

图2.6.3　钢筋端头弯钩计算简图

图2.6.4　钢筋弯折90°的量度差值计算简图

(3)箍筋端头弯钩增加长度的计算

箍筋端头弯钩的角度有90°、135°和180°三种。其弯曲直径(D)应大于受力钢筋直径且不小于箍筋直径(d)的2.5倍，平直段长度为箍筋直径的5倍或10倍。因此，每个箍筋弯钩增加长度分别如下。

弯90°时:π(D+ d)/4－(D/2+ d)+平直段长度。

弯135°时:3π(D+ d)/8－(D/2+ d)+平直段长度。

弯180°时:π(D+ d)/2－(D/2+ d)+平直段长度。

为了简化计算，也可按下式计算箍筋下料长度:

　　箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值

其中的箍筋调整值根据箍筋外包尺寸或内包尺寸按表2.6.2取值。

表2.6.2　箍筋调整值

3．钢筋下料长度

根据钢筋混凝土结构或构件的配筋图，可以把加工成的钢筋形状归纳为直钢筋、弯起钢筋和箍筋三类。其下料长度的计算应考虑锚固长度的规范要求(见平法G101图集)、弯折量度差、弯钩增加长度、砼保护层厚度。

例2.5.1某框架建筑结构，抗震等级为四级，共有10根框架梁，其配筋如图2.6.5所示，砼等级为C30，钢筋锚固长度L _aE为30d。柱截面尺寸为500mm×500mm。试计算该梁钢筋下料长度并编制配料单(参见砼结构平面整体表示方法03G101-1构造详图)。

图2.6.5　某框架梁配筋示意图

解:①梁上部通长钢筋下料长度计算。通长钢筋在边支座处按要求应弯锚，弯段长度为15d，则平直段长度为500－25= 475mm≥0.4L _aE，故满足要求。其下料长度为:7 200+ 2×250－2×25+2×15×25－2×2.29×25= 8 286mm。

②负弯矩钢筋下料长度计算。负弯矩筋要求锚入支座并伸出L _n/3。

其下料长度为:(7 200－2×250)/3+500－25+ 15×25－2.29×25= 3 026mm。

③梁下部钢筋下料长度计算。

下料长度为:7 200+ 2×250－2×25+2×15×25－2×2.29×25=8 286mm。

④抗扭纵向钢筋下料长度计算。

下料长度为:7 200+ 2×250－2×25+2×15×18－2×2.29×18=8 108mm。

⑤附加吊筋下料长度计算。附加吊筋构造见图2.6.6。

下料长度为:2×20×14+ 250+ 2×50+2×(700－2×25)×1.414－4×0.54×14= 2 668mm。

图2.6.6　附加吊筋构造

⑥箍筋下料长度计算。

箍筋外包尺寸为:〔(300－2×25+2×10)+(700－2×25+2×10)〕×2= 1 880mm。

根据抗震要求，箍筋端头弯钩平直段长度为10d，所以每个箍筋弯钩增加长度为3π(D+ d)/8－(D/2+ d)+10d=11.87d。

下料长度为:1 880+ 2×11.87×10－3×1.75×10=2 065mm。

箍筋根数为:(1.5×700－50)×2/100+(7200－2×250－2×1.5×700)/200+ 1= 44个。

另外，主次梁相交处应在主梁上沿次梁边附加3个箍筋，故总个数为:44+ 2×3=50个。

配料单编制如表2.6.3所示。

表2.6.3　配料单

6.1.3　钢筋的代换

1．钢筋的代换方法

在施工中如果遇到钢筋品种或规格与设计要求不符时，征得设计单位同意后，可按下列方法进行代换。

(1)等强度代换

构件配筋受强度控制时，按代换前后强度相等的原则进行代换，称等强度代换。代换时应满足下式要求:

　　A₂ f _y2≥A₁ f _y1　　　　　　　　　　　　　(2.6.2)

A₁、d₁、n₁、f_y1分别为原设计钢筋的截面面积、直径、根数和设计强度;A₂、d₂、n₂、、f_y2分别为拟代换钢筋的截面面积、直径、根数和设计强度。

(2)等面积代换

构件按最小配筋率配筋时，按代换前后面积相等的原则进行代换，称等面积代换。代换时应满足下式要求:

　　A₂≥A₁　　　　　　　　　　(2.6.4)

2．钢筋代换的技术要求

①对某些重要构件，如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦等，不宜用Ⅰ级光面钢筋代换变形钢筋，以免裂缝开展过大。

②钢筋代换后，应满足砼结构设计规范所规定的钢筋最小直径、间距、根数、锚固长度等要求。

③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。

④偏心受压或偏心受拉构件的钢筋代换时，不取整个截面的配筋量计算，应按受压或受拉钢筋分别代换。

⑤当构件受裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行裂缝宽度或挠度验算。

⑥对有抗震要求的框架，不宜用强度等级较高的钢筋代换原设计中的钢筋。当必须代换时，其代换钢筋所得的实际抗拉强度与实际屈服强度的比值不应小于1.25;实际屈服强度与钢筋标准强度的比值，当按1级抗震设计时，不应大于1.25;当按2级抗震设计时，不应大于1.4。

⑦预制构件的吊环，必须采用未经冷拉的Ⅰ级热轧钢筋制作，严禁用其他钢筋代换。

⑧代换后的钢筋用量，不宜大于原设计用量的5%，不低于2%，同一截面钢筋直径相差不大于5mm，以防构件受力不匀而造成的破坏。

实训项目:到建筑工程实训基地针对某梁钢筋进行编制配料单实训。