一、鋼筋接頭形式
鋼筋接頭形式包括:綁紮連線、焊接連線、機械連線,機械連線又分為:直螺紋、錐螺紋、套筒擠壓、套筒灌漿等。現在施工工地常用的是綁紮連線和直螺紋套筒連線,綁紮連線用於小規格鋼筋,一般是直徑16以下的鋼筋,套筒連線用於直徑16以上(含)的鋼筋。經過試驗,剝肋滾軋直螺紋接頭的疲勞效能最好。
通常來說,套筒連線比綁紮連線、焊接連線具有更好的連線效能。但綁紮接頭的質量更好控制些,只要不少於規定的搭接長度就可以了。但機械接頭和焊接接頭的質量不太容易控制。
“規範”對綁紮接頭和焊接接頭的使用是有限制的。
“規範”第8.4.2軸心受科及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋不得采用綁紮搭接;其他構件中的鋼筋採用綁紮搭接時,受拉鋼筋直徑不宜大於25mm,受壓鋼筋直徑不宜大於28mm。
“規範”第8.4.9需進行疲勞驗算的構件,其縱向受拉鋼筋不得采用綁紮搭接接頭,也不宜採用焊接接頭。
二、鋼筋接頭設定原則
不管是何種鋼筋接頭形式,均按《混凝土結構設計規範》(GB 50010-2010)(以下簡稱“規範”)第8.4.1的規定:混凝土結構中受力鋼筋的連線接頭宜設定在受力較小處。在同一根受力鋼筋上宜少設接頭。在結構的重要構件和關鍵傳力部位,縱向受力鋼筋不宜設定連線接頭。
這是鋼筋接頭設定位置的總原則。
為什麼對鋼筋接頭位置作出如此之多的嚴格限制?因為接頭終究是薄弱點,鋼筋接頭的傳力效能(強度、變形、恢復力、破壞狀態等)均不如直接傳力的整根鋼筋,任何形式的鋼筋連線均會削弱其傳力效能。
套筒接頭透過鋼筋與連線件的機械咬合作用將一根鋼筋的力傳遞至另一根鋼筋的連線方式。即使接頭質量合格,也不如鋼筋原本身。所以,規範限制接頭位置、接頭數量和接頭百分率。
由於在受力最大處受拉鋼筋傳力的重要性,接頭宜設定在受力較小處。同時,接頭宜避開關鍵受力部位,如抗震結構的柱端、梁端的箍筋加密區。這些是理論上要求,用的是“宜”,說明非強制,如果實在避不開也就算了。
受力最大與最小處是根據構件彎矩包絡圖中彎矩大小判斷。
三、鋼筋接頭位置爭議
規範上“宜”、“不宜”用語都不屬於強制性要求,允許稍有選擇,可這樣,也可不這樣,在條件許可時首先應該這樣做。這執行起來就有彈性,易引起分歧、爭議、扯皮。如果是表示非如此不可,沒有任何選擇餘地,則採用“必須”、“嚴禁”這樣的詞。
不管是“規範”還是《鋼筋機械連線技術規程》(JGJ107-2016)(以下簡稱“規程”),對鋼筋接頭位置都沒有任何強制性條文。然而,在實際施工時,遇到一些較真或一知半解的監理,死扣規範條文,教條地理解規範,錯誤地解讀條文。接頭不能位於受力最大處,現在你套筒接頭在受力最大處,這這麼行呢,快給我返工,否則不簽字,云云,跟你死嗑到底。搞施工的表示很苦很無奈。
這不是接頭的是事,是人的問題。往往不是施工錯了,而是監理錯了。
理論上,只要接頭質量合格,在任何置都可以,不合格在任何位置都不可以。
套筒連線件破壞包括:套筒拉斷、套筒縱向開裂、鋼筋從套筒中拔出等。
“規程”第7.0.8 對封閉環形鋼筋接頭、鋼筋籠接頭、地下連續牆預埋套筒接頭、不鏽鋼鋼筋接頭,可見證取樣,在已加工並檢驗合格的鋼筋絲頭成品中隨機割取鋼筋試件。
接頭鋼筋套筒質量再好,也不可能提高鋼筋母材強度,所以,接頭合格的前提是鋼筋合格。
四、鋼筋接頭等級
根據“規程”第3.0.4 接頭應根據極限抗拉強度、殘餘變形、最大力下總伸長率以及高應力和大變形條件下反覆拉壓效能,分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級三個等級。
Ⅰ級接頭,連線件極限抗拉強度大於或等於被連線鋼筋抗拉強度標準值1.10倍,殘餘變形小並具有高延性及反覆拉壓效能。
Ⅱ級接頭:連線件極限抗拉強度不小於被連線鋼筋極限抗拉強度標準值,殘餘變形小並具有高延性及反覆拉壓效能。
Ⅲ級接頭:連線件極限抗拉強度不小於被連線鋼筋屈服強度標準值1.25倍,殘餘變形小並具有一定延性及反覆拉壓效能。
套筒根據接頭受力效能進行分級,有利於結構的重要性、接頭在結構中所處位置、接頭面積百分率等不同的應用場景合理選用接頭等級。
最高質量等級為I級接頭。必要時,這類接頭允許在結構中除有抗震設防要求的框架樑端、柱端箍筋加密區外的任何部位使用,且接頭百分率不受限制。
如果接頭達不到一級接頭的話,那就降為二級使用、驗收,一般構築物按二級標準驗收就足夠,除非有特殊抗震要求,或者承受動力荷載的構築物,可以按一級接頭驗收。
五、鋼筋接頭面積百分率
根據“規程”4.0.1當在同一連線區段內鋼筋接頭面積百分率為100%時,應選用I級接頭。
所謂接頭百分率為同一連線區段內有套筒接頭的縱向受力鋼筋截面積與全部縱筋截面積的比值。當直徑不同的鋼筋連線時,按直徑較小的鋼筋面積計算。
當接頭百分率為100%時,不得選用Ⅱ接頭和Ⅲ級接頭,只能選用I級接頭。Ⅰ級接頭允許在同一構件截面中100%連線。
“規程”4.0.3 第2條:接頭宜避開有抗震要求的框架的梁端、柱端箍筋加密區;當無法避開時,應採用Ⅱ級接頭或I級接頭,且接頭面積百分率不應在大於50%。
抗震設計要求的框架結構的梁端和柱端的箍筋加密區,是受力關鍵位置,這些位置最好不設接頭。
如果套筒接頭實在無法避開這些關鍵部位時怎麼辦呢?就是提高接頭等級和減少接頭百分率。只要接頭面積百分率不大於50%,Ⅱ級接頭或Ⅰ級接頭可以在抗震結構中任何部位使用。
“規程”4.0.3 第3條 受拉鋼筋應力較小部位或縱向受壓鋼筋,接頭百分率可不受限制。
Ⅲ級接頭的接頭面積百分率不應大於 25%,Ⅱ級接頭的接頭面積百分率不應大於50%。
“規程”條文說明4.0.3:只要接頭面積百分率不大於50%,Ⅱ級接頭可以在抗震結構中的任何部位使用。
六、基礎套筒接頭位置分析
複合基礎或筏板基礎受力複雜,你也很難區分什麼地方受拉什麼位置受壓,也很難判斷什麼位置是受力最大處,什麼地方是受力最小處,所以,一般情況下不控制接頭位置,只要控制接頭百分率或接頭等級就要可以了。如接頭百分率25%,就沒有接頭位置和接頭等級限制,可以在任何位置設定接頭。
當然,如果你能大致地區分受小最小處和受力最大處,如梁板式筏板基礎,下部縱筋的受力最小處在跨中,受力最大處在支座;上部縱筋則相反。
七、結論
1、鋼筋接頭宜設在受力較小處;
2、避開有抗震根據柱端、梁端箍筋加密區位置;
3、如果避開不了有抗震要求的框架結構柱端、梁端箍筋加密區位置,則提高接頭等級和減少接頭百分率,採用Ⅰ級接頭或Ⅱ級接頭,接頭百分率不大於50%;
4、只要接頭面積百分率不大於50%,Ⅰ級接頭或Ⅱ級接頭可以在抗震結構中的任何部位使用;
5、當接頭百分率為25%時,可不考慮接頭位置;
6、當套筒為Ⅰ級接頭時,接頭百分率可以為100%。
以上幾條須相互參照。
一、鋼筋接頭形式
鋼筋接頭形式包括:綁紮連線、焊接連線、機械連線,機械連線又分為:直螺紋、錐螺紋、套筒擠壓、套筒灌漿等。現在施工工地常用的是綁紮連線和直螺紋套筒連線,綁紮連線用於小規格鋼筋,一般是直徑16以下的鋼筋,套筒連線用於直徑16以上(含)的鋼筋。經過試驗,剝肋滾軋直螺紋接頭的疲勞效能最好。
通常來說,套筒連線比綁紮連線、焊接連線具有更好的連線效能。但綁紮接頭的質量更好控制些,只要不少於規定的搭接長度就可以了。但機械接頭和焊接接頭的質量不太容易控制。
“規範”對綁紮接頭和焊接接頭的使用是有限制的。
“規範”第8.4.2軸心受科及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋不得采用綁紮搭接;其他構件中的鋼筋採用綁紮搭接時,受拉鋼筋直徑不宜大於25mm,受壓鋼筋直徑不宜大於28mm。
“規範”第8.4.9需進行疲勞驗算的構件,其縱向受拉鋼筋不得采用綁紮搭接接頭,也不宜採用焊接接頭。
二、鋼筋接頭設定原則
不管是何種鋼筋接頭形式,均按《混凝土結構設計規範》(GB 50010-2010)(以下簡稱“規範”)第8.4.1的規定:混凝土結構中受力鋼筋的連線接頭宜設定在受力較小處。在同一根受力鋼筋上宜少設接頭。在結構的重要構件和關鍵傳力部位,縱向受力鋼筋不宜設定連線接頭。
這是鋼筋接頭設定位置的總原則。
為什麼對鋼筋接頭位置作出如此之多的嚴格限制?因為接頭終究是薄弱點,鋼筋接頭的傳力效能(強度、變形、恢復力、破壞狀態等)均不如直接傳力的整根鋼筋,任何形式的鋼筋連線均會削弱其傳力效能。
套筒接頭透過鋼筋與連線件的機械咬合作用將一根鋼筋的力傳遞至另一根鋼筋的連線方式。即使接頭質量合格,也不如鋼筋原本身。所以,規範限制接頭位置、接頭數量和接頭百分率。
由於在受力最大處受拉鋼筋傳力的重要性,接頭宜設定在受力較小處。同時,接頭宜避開關鍵受力部位,如抗震結構的柱端、梁端的箍筋加密區。這些是理論上要求,用的是“宜”,說明非強制,如果實在避不開也就算了。
受力最大與最小處是根據構件彎矩包絡圖中彎矩大小判斷。
三、鋼筋接頭位置爭議
規範上“宜”、“不宜”用語都不屬於強制性要求,允許稍有選擇,可這樣,也可不這樣,在條件許可時首先應該這樣做。這執行起來就有彈性,易引起分歧、爭議、扯皮。如果是表示非如此不可,沒有任何選擇餘地,則採用“必須”、“嚴禁”這樣的詞。
不管是“規範”還是《鋼筋機械連線技術規程》(JGJ107-2016)(以下簡稱“規程”),對鋼筋接頭位置都沒有任何強制性條文。然而,在實際施工時,遇到一些較真或一知半解的監理,死扣規範條文,教條地理解規範,錯誤地解讀條文。接頭不能位於受力最大處,現在你套筒接頭在受力最大處,這這麼行呢,快給我返工,否則不簽字,云云,跟你死嗑到底。搞施工的表示很苦很無奈。
這不是接頭的是事,是人的問題。往往不是施工錯了,而是監理錯了。
理論上,只要接頭質量合格,在任何置都可以,不合格在任何位置都不可以。
套筒連線件破壞包括:套筒拉斷、套筒縱向開裂、鋼筋從套筒中拔出等。
“規程”第7.0.8 對封閉環形鋼筋接頭、鋼筋籠接頭、地下連續牆預埋套筒接頭、不鏽鋼鋼筋接頭,可見證取樣,在已加工並檢驗合格的鋼筋絲頭成品中隨機割取鋼筋試件。
接頭鋼筋套筒質量再好,也不可能提高鋼筋母材強度,所以,接頭合格的前提是鋼筋合格。
四、鋼筋接頭等級
根據“規程”第3.0.4 接頭應根據極限抗拉強度、殘餘變形、最大力下總伸長率以及高應力和大變形條件下反覆拉壓效能,分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級三個等級。
Ⅰ級接頭,連線件極限抗拉強度大於或等於被連線鋼筋抗拉強度標準值1.10倍,殘餘變形小並具有高延性及反覆拉壓效能。
Ⅱ級接頭:連線件極限抗拉強度不小於被連線鋼筋極限抗拉強度標準值,殘餘變形小並具有高延性及反覆拉壓效能。
Ⅲ級接頭:連線件極限抗拉強度不小於被連線鋼筋屈服強度標準值1.25倍,殘餘變形小並具有一定延性及反覆拉壓效能。
套筒根據接頭受力效能進行分級,有利於結構的重要性、接頭在結構中所處位置、接頭面積百分率等不同的應用場景合理選用接頭等級。
最高質量等級為I級接頭。必要時,這類接頭允許在結構中除有抗震設防要求的框架樑端、柱端箍筋加密區外的任何部位使用,且接頭百分率不受限制。
如果接頭達不到一級接頭的話,那就降為二級使用、驗收,一般構築物按二級標準驗收就足夠,除非有特殊抗震要求,或者承受動力荷載的構築物,可以按一級接頭驗收。
五、鋼筋接頭面積百分率
根據“規程”4.0.1當在同一連線區段內鋼筋接頭面積百分率為100%時,應選用I級接頭。
所謂接頭百分率為同一連線區段內有套筒接頭的縱向受力鋼筋截面積與全部縱筋截面積的比值。當直徑不同的鋼筋連線時,按直徑較小的鋼筋面積計算。
當接頭百分率為100%時,不得選用Ⅱ接頭和Ⅲ級接頭,只能選用I級接頭。Ⅰ級接頭允許在同一構件截面中100%連線。
“規程”4.0.3 第2條:接頭宜避開有抗震要求的框架的梁端、柱端箍筋加密區;當無法避開時,應採用Ⅱ級接頭或I級接頭,且接頭面積百分率不應在大於50%。
抗震設計要求的框架結構的梁端和柱端的箍筋加密區,是受力關鍵位置,這些位置最好不設接頭。
如果套筒接頭實在無法避開這些關鍵部位時怎麼辦呢?就是提高接頭等級和減少接頭百分率。只要接頭面積百分率不大於50%,Ⅱ級接頭或Ⅰ級接頭可以在抗震結構中任何部位使用。
“規程”4.0.3 第3條 受拉鋼筋應力較小部位或縱向受壓鋼筋,接頭百分率可不受限制。
Ⅲ級接頭的接頭面積百分率不應大於 25%,Ⅱ級接頭的接頭面積百分率不應大於50%。
“規程”條文說明4.0.3:只要接頭面積百分率不大於50%,Ⅱ級接頭可以在抗震結構中的任何部位使用。
六、基礎套筒接頭位置分析
複合基礎或筏板基礎受力複雜,你也很難區分什麼地方受拉什麼位置受壓,也很難判斷什麼位置是受力最大處,什麼地方是受力最小處,所以,一般情況下不控制接頭位置,只要控制接頭百分率或接頭等級就要可以了。如接頭百分率25%,就沒有接頭位置和接頭等級限制,可以在任何位置設定接頭。
當然,如果你能大致地區分受小最小處和受力最大處,如梁板式筏板基礎,下部縱筋的受力最小處在跨中,受力最大處在支座;上部縱筋則相反。
七、結論
1、鋼筋接頭宜設在受力較小處;
2、避開有抗震根據柱端、梁端箍筋加密區位置;
3、如果避開不了有抗震要求的框架結構柱端、梁端箍筋加密區位置,則提高接頭等級和減少接頭百分率,採用Ⅰ級接頭或Ⅱ級接頭,接頭百分率不大於50%;
4、只要接頭面積百分率不大於50%,Ⅰ級接頭或Ⅱ級接頭可以在抗震結構中的任何部位使用;
5、當接頭百分率為25%時,可不考慮接頭位置;
6、當套筒為Ⅰ級接頭時,接頭百分率可以為100%。
以上幾條須相互參照。