浅谈解决梁端钢筋过密的方法

仲怀峰 姜舟 张帆 陈才然 刘亚松

中建八局第三建设有限公司上海分公司 江苏 南京 210000

正文：

引言：钢筋混凝土结构考虑到具有塑性内力重分布这一特性，可以采用弯矩调幅方法来降低梁端节点处负筋配筋率。当钢筋混凝土结构（超静定结构）受荷载作用下，荷载首先使梁端形成塑性铰，此时结构并未完全破坏。由于结构发生塑性内力重分布，使得结构可以承受更大的荷载。结构设计时可调幅让梁端弯矩小一点，而增大梁跨中弯矩，充分发挥结构承载力储备，获得更大的经济效益。这样做还有一个优点就是梁端弯矩设计值减小后，可以减少梁柱节点处的配筋，不会因配筋过密致使混凝土无法浇注。梁端弯矩调幅的方法是：利用结构力学计算结构的内力分布情况，再把梁端弯矩乘以小于1的折减系数，最后利用结构力学进行内力调整，得到梁调幅后的弯矩分布情况。

1 梁端钢筋过密所带来的问题

梁端钢筋过密所带来的问题不仅仅是混凝土浇筑困难，而且会由此引起施工质量缺陷等问题：

1）梁端钢筋过密导致振捣棒无法顺利插入振捣，浪费大量人力资源且成型混凝土蜂窝麻面；

2）梁端过密的钢筋导致混凝土中的石子无法通过梁端节点到达柱子内部，造成混凝土离析，致使混凝土无法达到预期强度等级，且堆积在梁端节点处的石子阻碍混凝土顺利浇筑，浪费大量人力资源；

3）当构件的纵筋相互紧密接触时，会影响混凝土对钢筋的有效包裹，降低混凝土与钢筋之间的粘结作用，导致无法确保钢筋与混凝土的锚固强度；

2 塑性内力重分布分析

1）弯矩调幅适用于钢筋混凝土多跨连续梁和连续单向板。值得注意的是，只有钢筋混凝土结构在自重荷载作用下产生的内力，才可以通过弯矩调幅对梁端弯矩进行适度降低，再利用结构力学原理求出对应的跨中弯矩。对于风荷载、地震作用等水平荷载，在结构中产生的弯矩是非对称的，无法进行梁端弯矩调幅。

2）当采用塑性内力重分布分析方法进行结构、构件设计时，其内部钢筋（普通钢筋及预应力钢筋）在最大拉力作用下的总伸长率不应小于规范规定数值。通过有效的构造措施，使得构件的裂缝宽度及变形程度符合规范要求。

结构、构件处于具有侵蚀性等环境恶略的条件下时，规范规定严禁使用弯矩调幅设计方法，以防止结构、构件产生裂缝，造成构件内部钢筋腐蚀。当动荷载直接作用在结构、构件上时（桥梁、厂房吊车梁等），由于生产活动对结构、构件变形要求比较严格，亦严禁使用弯矩调幅设计方法。

3）规范对钢筋混凝土梁端以及钢筋混凝土板的负弯矩调幅幅度进行了限定，确保构件的变形不会超过规范规定。为防止构件发生脆性破坏（超筋梁、少筋梁），规范对弯矩调幅后的梁截面相对受压区高度进行了限定。

3 保证充分内力重分布的条件

3.1 相对受压区高度

相对受压区高度与构件配筋率直接相关，混凝土的抗压强度是一定值，构件截面受拉区配筋越多，其能承受的拉力就越大，只有增加截面的受压区高度，才能够抵抗钢筋产生的拉力，使得整个截面处于平衡状态。本条提出控制相对受压区高度的最大值，就是控制构件的配筋率的最大值。其目的在于防止形成超筋梁发生脆性破坏，脆性破坏在破坏之前只有很小的变形，更不会发生塑性内力重分布，所以要想保证充分内力重分布，相对受压区高度一定要小于规定值。

3.2 钢筋混凝土梁端以及钢筋混凝土板的负弯矩调幅幅度不宜过大

弯矩调幅幅度过大时，梁端负弯矩值设计值会很小，而梁跨中弯矩设计值会很大，导致梁端早早形成塑性铰，而跨中却很难形成塑性铰，荷载较大时，梁端会出现明显的裂缝，影响结构正常使用，且梁端容易发生断裂。

3.3 宜用HRB235和HRB335级钢筋，C20-C45级混凝土

热轧带肋钢筋与混凝土之间有更强的咬合力，且低等级的钢筋与混凝土拥有更好的塑性变形能力，更有利于发挥钢筋混凝土结构的塑性内力重分布这一特性，充分发挥结构、构件的承载力，获得更大的经济效益。

4 解决梁端钢筋过密的措施

密集的梁端支座钢筋，给施工带来极大的困扰的同时也浪费了大量成本，造成工程质量缺陷。可以通过完善结构设计和提高施工技术来解决梁端钢筋过密这一工程问题。

4.1 结构设计上可采取以下措施

1）当结构、构件配筋较多时，采用大直径钢筋，减少钢筋根数（注意验算梁支座处裂缝宽度），可以有效降低钢筋密集程度，使混凝土浇筑流畅；

2）将弯矩调幅系数降至0.8或0.75，降低弯矩调幅系数，直接影响结构、构件的钢筋分布，使钢筋在各截面分布更加均匀，有利于结构、构件产生塑性内力重分布，充分发挥其承载能力；

3）现浇钢筋混凝土结构设计时梁端、柱端均按刚域考虑，可减少梁的计算长度，改善梁端配筋过于密集这一问题。

4.2 施工技术上可采取以下措施

1）使用自密实混凝土代替普通混凝土，自密实混凝土更适用于钢筋较为密集的结构施工，解决了由于振捣棒无法插入振捣这一施工困难，且脱模后的混凝土不存在蜂窝麻面，减少了由于振捣对模板、钢筋位置的扰动，提升了施工质量，节约大量劳动力；

2）当由于材料供应等问题，无法提供自密实混凝土时，采用小振捣棒振捣，在方便振捣的同时，也可以降低振捣棒对模板钢筋的扰动；

3）框架梁端支座处，由于梁筋（柱筋）弯锚造成钢筋过密，弯锚钢筋不但增加节点配筋量，而且给施工带来极大困扰，梁筋（柱筋）采用机械锚固技术，取消弯钩长度，通常节省50%的空间，在大幅度提高施工效率的同时节约钢材。

5 结语

科技蓬勃的今天，施工现场由于梁端钢筋过密造成施工困难、质量缺陷显得格格不入，拖缓了工程进度，降低了工程质量。利用钢筋混凝土结构塑性内力重分布这一特征，对梁端进行弯矩调幅，可以改善梁端钢筋过密这一工程问题，同时可以充分发挥结构承载能力，获得更大的经济效益。在施工技术上，采用自密实混凝土、机械锚固等新材料、新技术解决梁端钢筋过密这一工程问题，提高施工现场科技水平，紧跟时代步伐。