浅析建筑结构板钢筋支撑措施放置间距

鲁邓淳 王 亮 窦建龙

中建安装集团有限公司 江苏 南京 210000

板筋结构具有重量轻、承载力高、抗弯能力强、占用空间小的特点，经合理设计可以起到支撑、防护、构架联接的作用，广泛应用于航空航天、船舶、汽车、建筑、能源交通等领域。在现场实际施工中为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求，需对上、下层钢筋进行支撑。马镫钢筋一般设计图纸上不会单独注明，尤其是布置间距，位置及制作方法，现场实际施工中大多由项目工程师在施工方案中进行规定[1]，并根据实际情况详细标明规格、长度间距及制作方法。但时至今日没有具体的理论依据和数据，没有通用的计算标准和规范，往往是凭经验和直觉。故本文重点阐述建筑结构中板面钢筋支撑措施放置间距。

1 建筑结构板面钢筋概述

根据结构设计要求，现阶段大部分建筑结构板面及筏形基础钢筋设计为双层双向布置，板钢筋双层双向布置的交叉钢筋能有效增强整个板的受力性能，从而使其具有更好的抗弯强度，且双向布置的钢筋能够平衡不同方向的受力，从而提高结构整体的稳定性。板面钢筋在板的承载能力和抗裂性能方面起着重要的作用。合理布置和施工负板面钢筋，能够提高板的整体性能，确保结构的安全和稳定。

2 板筋支撑措施

结构构件中钢筋外边缘至构件表面范围用于保护钢筋的混凝土，简称保护层[2]。保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。在现场实际施工中，为保证钢筋保护层厚度，需对上、下层钢筋进行支撑。根据目前现场施工工艺，一般上层采用钢筋马凳作为措施筋进行支撑，下层钢筋则采用同标号的混凝土垫块。

马凳筋作为板的措施钢筋是必不可少的，当基础厚度较大时一般采用用支架更稳定和牢固而不采用马凳。板厚很小时可采用与结构同标号的水泥垫块或者塑料马凳支撑，不配置钢筋马镫。马镫钢筋一般设计图纸上不会单独注明，尤其是布置间距，位置及制作方法，现场实际施工中大多由项目工程师在施工方案中进行规定，并根据实际情况详细标明规格、长度间距及制作方法。根据经验分析，通常钢筋马镫所使用的钢筋规格会比板受力筋小一个型号，例如板筋型号ф20可用采用型号ф18的钢筋做为马镫使用，当然也可与板筋相同亦或是大于板筋型号。

总之马镫设置的本质是固定支撑钢筋网，确保钢筋的保护层在规范规定的范围内。马镫不是个简单概念，但时至今日没有具体的理论依据和数据，没有通用的计算标准和规范，往往是凭经验和直觉。故本文重点阐述建筑结构中板面钢筋支撑措施放置间距。

3 论述计算切入点

钢筋具有良好的机械性能，特别是抗拉强度和弯曲强度，同时还具有较高的硬度和韧性。且钢筋自重较大，故在钢筋支撑于两支点时，会在自重的作用下在中部弯矩最大处向下弯矩，产生挠度变形。所谓挠度是指在变形时其轴线上各点在该点处轴线法平面内的位移量。物体上各点挠度随位置和时间变化的规律称为挠度函数或位移函数。通过求挠度函数来计算应变和应力是固体力学的研究方法之一[3]。该变形挠度值不应大于钢筋保护层厚度的允许偏差，结合两者关系，可确定钢筋支撑措施放置间距。

4 计算过程

4.1 挠度计算

挠度是结构在受到力的作用下，因为受到曲率的影响而产生的变形量。挠度是结构弯曲的基本概念之一，也是结构设计中非常重要的参数之一。通过计算和控制钢筋的挠度，可以保证钢筋保护层厚度在允许偏差之内。一般来说，计算结构的挠度，首先应确定结构的边界条件，包括结构的支撑方式、受力位置和受力方向等，本文中受力为钢筋自身重力作用，受向下力；其次确定结构的受力情况，包括受力大小、受力方向和受力位置等；然后计算结构的刚度，包括弹性模量和截面惯性矩等，截面惯性矩按照圆形截面计算，弹性模量可根据钢筋的材料性能选取；最后计算结构的挠度，在确定结构的边界条件、受力情况和刚度之后，可以通过公式计算结构的挠度。钢筋的弯曲挠度应按照下式计算：

δ：钢筋的弯曲挠度(mm)；

q：均布荷载标准值(kN/m)；

l：支撑措施放置间距(mm)；

E：钢筋的弹性模量(N/mm²)，由表1取；

表1 钢筋的弹性模量(×105 N/mm²)

I：截面惯性矩(mm4)

4.2 钢筋的理论重量计算

钢筋理论重量是一种描述钢筋的直径与每米重量的参考值。钢筋的理论重量应按照下式计算：

G：单根钢筋理论重量(kN/m)

m：钢筋的质量(kg/m)；单根钢筋的理论质量由表2选取；

表2 钢筋的直径及理论重量

g：重力加速度(N/kg)，取10N/kg

按照双向钢筋，纵横向钢筋大小型号相同计算，横向钢筋上方垂直布置等间距纵向钢筋，计算时亦按照均布荷载计算，故q=2G。

4.3 截面惯性矩计算

截面惯性矩是截面各微元面积与各微元至截面上某一指定轴线距离二次方乘积的积分，衡量截面抗弯能力的一个几何参数。任意截面图形内取微面积dA与其搭配z轴的距离y的平方的乘积y²dA定义为微面积对z轴的惯性矩，在整个图形范围内的积分则称为此截面对z轴的惯性矩Iz。截面各微元面积与各微元至截面上某一指定轴线距离二次方乘积的积分。惯性矩平移公式：这里，Iz是对于z-轴的面积惯性矩、Ix是对于平面质心轴的面积惯性矩、A是面积、d是z轴与质心轴的垂直距离。钢筋的截面惯性矩应按照下式计算：

I：钢筋的截面惯性矩（mm4）

d：钢筋直径（cm）

4.4 钢筋弯曲挠度值取值范围

钢筋保护层厚度检验时，钢筋弯曲变形挠度值不应大于钢筋保护层厚度的允许偏差，结合两者关系，可确定钢筋弯曲挠度的取值范围。纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差应符合下表。

表3 结构实体纵向受力钢筋保护层厚度的允许偏差

钢筋的弯曲挠度值取值范围应按照下式计算：

δ：钢筋的弯曲挠度(mm)；

a：钢筋保护层厚度的允许偏差(mm)。

表4 上层钢筋支撑措施布置间距

表5 下层钢筋支撑措施布置间距

5 计算结果

钢筋弯曲变形挠度值不应大于钢筋保护层厚度的允许偏差，以最大允许偏差作为临界值，可计算出各型号钢筋支撑措施的布置间距，钢筋受自身作用向下进行挠度变形，上层钢筋会在自身重力作用下使钢筋保护层厚度变大，下层钢筋会在自身重力作用下使钢筋保护层厚度变小，因此上层钢筋的极限允许偏差应为8mm，下层钢筋的极限允许偏差应为5mm。对各钢筋型号进行计算结果见下表。

6 结果分析

根据计算结果可以分析出钢筋型号越大支撑措施间距可越大，此结果应结合两个因素综合考虑后应用于实际，即施工荷载和支撑措施承载力。实际施工过程中产生的临时荷载尤其是工人施工时踩踏及半成品堆放极有可能造成钢筋不可逆变形。根据现场经验，施工时支撑措施纵向和横向的间距一般为1000mm～2000mm。不过具体问题还得具体对待，如果是双层双向的板筋为ф8，钢筋刚度较低，需要缩小马镫之间的距离，如间距为@800*800，如果是双层双向的板筋为ф6马镫间距则为@500*500。故钢筋规格型号6～10钢筋一般为500mm～1000mm。此外随着钢筋型号变大，重量增加，间距变大，对支撑措施的承载力要求更高。马凳要有一定的刚度，尤其是采用塑料马凳和型号较小的钢筋马凳，需要能承受钢筋结构重量及施工临时荷载，避免板上部钢筋扭曲和下陷。

在部分省份建筑工程工程量清单计价定额中亦对马凳筋的计算有明确规定，但大多数情况下计算结果只能用于预算和结算而不能用于现场实际施工时的布置依据，因为它仅仅是个重量，而不是从它本身的功能和受力特征来计算。故在设置马凳使既要符合够用适度的原则又能做到节约成本产生增效作用。

7 结语

钢筋施工是建筑施工中重要的一项工作。施工前应组织项目人员认真学习有关的规范、规程或规定，在指导施工的过程中做到有据可依。施工前认真查阅结构施工图纸，提前明确各部位的节点做法，做到合理，正确，优化。认真进行技术交底。由项目技术负责人或工程技术人员逐级进行书面技术交底，确保作业人员掌握各项施工工艺及操作要点、质量标准，技术交底对各负责人要签认。同时做好施工现场的检查记录，对错误的地方及问题及时提出整改要求，确保现场施工符合图纸及方案。对于板面钢筋施工通过前期准备、测量与标定、钢筋加工与预制、板钢筋安装、板钢筋支撑固定、验收与整理等工艺流程的有序进行，可以确保板钢筋的质量和施工效果。钢筋绑扎好后，操作人员严禁随意踩踏钢筋；不得在钢筋上面任意踩踏，堆放重物，钢筋绑扎完成后不得随意拆解绑扣和搬动钢筋；同时，施工过程中需要严格按照施工图纸规范及方案要求进行操作，确保施工安全和工程质量。通过合理的施工工艺流程，可以提高板钢筋施工的效率和质量，为建筑工程的顺利进行提供保障。钢筋支撑使用时需要注意施工现场的平整程度，使用时要确保钢筋能够平稳地放置在钢筋支撑上。钢筋支撑需要按照规定的固定数量和位置放置，不能够随意移动。在使用钢筋支撑时，需要注意对现场人员和设备的安全保护，要求管控施工现场。使用钢筋支撑时，应结合施工临时荷载和支撑措施承载力两个因素综合考虑后应用于实际。确保钢筋的保护层在规范规定的范围内。