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新增框架梁配筋计算调整及植筋措施
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2024.05.31 云南

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加固项目会碰到房屋外扩接建,新增框架梁与原结构框架柱植筋的情况,本文介绍新增框架梁的配筋计算调整与植筋措施。

配筋计算调整新增框架梁设计原则一是上部纵筋尽量小,因为上部纵筋充分利用抗拉强度,若上部纵筋根数较多,植筋间距很难达到规范规定的A级胶间距要求。

原则二是尽量减小对原结构的破坏,即减少植筋数量。加固项目不同于新建项目,设计富裕了,植筋根数也多,对原结构破坏也大。

考虑以上两点,新增框架梁植筋端上部钢筋,可以考虑按半铰接或框架柱宽的有利作用,跨中可以考虑T梁的有利作用来减小配筋

纵筋植筋措施:配筋计算调整的目的是为了保证植筋满足规范要求,通过配筋计算调整后,植筋还是不满足规范要求,需要采取措施,使植筋满足要求。

内容介绍


配筋计算调整

纵筋植筋措施

配筋计算调整

方法一:植筋端按半铰接(约束释放50%)考虑

新增框架梁与原框架柱的交界面,可以理解为“施工缝”,施工缝需要预留在构件受力最小处,例如伸缩后浇带,一般预留在梁板跨中1/3范围,此位置剪力及弯矩相对较小。

新增框架梁与原结构框架柱的施工缝是框架梁剪力以及弯矩最大处,是框架梁最不利位置,因此需要采取措施,使其施工缝处的受力尽量减小。

解决措施:新增框架梁与原框架柱按半铰接(约束释放50%)考虑

支座按半铰接考虑,梁端弯矩减小,弯矩调幅至梁跨中及梁另一端支座。剪力也减小,例如下图,假设A端与原框架柱植筋,由固接改为铰接后,剪力由1/2qL变为3/8qL,剪力减小1/8qL,所以A端为半铰接时,剪力也相应减小。

当然若条件允许,最好是按半铰接计算植筋端上部纵筋,按全铰接计算跨中以及另一端支座的纵筋。

不用担心底部纵筋太多,植筋间距会不满足要求,纵筋植筋措施会介绍底部纵筋满足植筋间距的方法,另一端一般是新增的框架柱,也不存在植筋问题。





方法二:跨中弯矩按T形梁配筋。

矩形混凝土梁按考虑楼板翼缘的T形梁配筋是针对构件的设计阶段,影响梁的配筋。

T形梁配筋只针对正弯矩区段,即楼板受压时才考虑;对于负弯矩区段(一般如梁支座处),仍按矩形截面配筋。

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第5.2.4条有效翼缘的取值:

为减少梁底部纵筋植面积,可以考虑T型梁。

未考虑T时框架梁底部配筋结果:

考虑T型梁时框架梁底部配筋结果

从计算结果看,考虑T梁时,框架梁底部配筋明显减小。





方法三:弯矩算至柱边。

软件的计算的梁端最大弯矩在梁端刚域,为减小上部纵筋面积,梁端弯矩可以考虑取柱边。

例如下图,图中框架柱截面600x600,刚域长度为100mm,刚域端截面弯矩为-570kN*m,若弯矩取至柱边,弯矩按插值为-466kN*m,弯矩减小(570-466)/570=18%。





方法一与方法三都是对梁端弯矩折减,不建议同时采用。方法二是对框架梁底部纵筋的折减,可以与方法一或方法三配合使用。



纵筋植筋措施

植筋间距需要满足《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第15.2.4条的要求。

经常会碰到新增梁纵筋植筋间距不满足规范要求的情况,通过刚才介绍的配筋计算调整,植筋端上部纵筋基本能控制在一排钢筋,而底部纵筋较多,有可能还是两排钢筋,以下实例介绍植筋构造措施。

以下图为例,原结构框架柱截面为700x700,新增框架梁截面400x800,左侧为原框架柱,植筋端按半铰接设计,配筋简图及弯矩图如下:

根据计算结果配筋如下:

配筋截面图如下:

根据规范要求采用A级胶,植筋最小间距S1=5d=125mm,植筋最小边距S2=2.5d=62.5mm。

纵筋植筋边距满足要求,纵筋植筋间距不满足要求,采用以下方法调整,使植筋间距满足要求。





方法一:梁截面加宽。

梁截面加宽,例如本项目梁截面由400宽改为500宽,植筋间距变大,示意如下。

梁截面即使加宽到500mm后顶部纵筋植筋间距满足要求,因底部纵筋太多,梁截面加宽后,底部纵筋也不满足植筋间距要求。

对于配筋不大的框架梁,可以通过调小钢筋直径以及加宽截面,使其满足植筋间距要求。





方法二:考虑底部部分纵筋不伸入支座

部分纵筋不伸入支座,等于是加大植筋间距,但应注意植入原框架柱的底部纵筋面积要满足相关规范以及顶部纵筋计算时考虑的受压钢筋的面积。

图集要求:

图集《22G101-1》P2-41页,非角部钢筋可以不伸入支座:

规范要求:

1)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)6.3.3条:

2)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)6.3.4条:

3)《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)11.3.6条:

计算要求:

顶部纵筋计算时考虑受压钢筋的面积,植入原框架柱的纵筋面积不得小于计算结果。例如本例题,植筋端计算顶部纵筋面积时,考虑了底部纵筋面积1235.32mm2,所以底部纵筋至少植入原框架柱4根25。





方法三:增大纵筋面积。

根据《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第15.2.1条,植筋深度计算的前提是充分利用钢材的受拉强度。

若实配钢筋大于计算配筋,则钢筋的应力小于钢筋抗拉强度设计值,个人认为植筋深度及植筋间距可根据计算配筋与实际配筋的比值适当减小。




采用方法一加宽截面以及方法二部分底部纵筋不深入支座,对新增框架梁进行调整,配筋结果如下:

新增框架梁纵筋植筋剖面示意如下,梁底部纵筋一共有10根25的钢筋,只需要植入原框架柱5根即可,植筋间距为138mm,满足要求。

其中腰筋、抗剪钢筋以及植筋深度不够时的锚固大样同新增次梁端部植筋锚固分析新增次梁端部植筋锚固分析(续)


END


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