梁柱节点区钢筋锚固的研究分析

华庆

摘要：近年来，随着通用规范的相继发布，2022年9月，22G101系列图集开始正式实施。作为建筑行业最重要的参考图集，其不仅在很大程度上节约了设计人员的工作量，同时也为工程质量守住了底线。但在实际的工程中，部分施工企业质量把控不严，施工人员技术欠缺，无法理解标准图集的构造要求，执行不了标准的质量控制点，从而为建筑结构埋下了极大的安全隐患。本文将结合实际工程，梳理工程施工中常见的钢筋构造误区，按照国家规范和国标图集，详细解析框架结构梁柱节点的钢筋锚固构造要求。

关键词：22G101系列图集  梁柱节点  钢筋构造  钢筋锚固

中图分类号：TU74

Research and Analysis of Steel Bar Anchorages in Beam-Column Joint Areas

HUA Qing

（Xuancheng Vocational and Technical College，Xuancheng，Anhui Province，242000 China）

Abstract： In recent years， with the successive release of general specifications， the 22G101 series of atlases began to be officially implemented in September 2022. As the most important reference atlas in the construction industry， it not only greatly saves the workload of designers， but also maintains the bottom line of engineering quality. However， in actual engineering， some construction companies lack strict quality control， and due to the lack of techniques， the construction personnel cannot understand the construction requirements of the standard atlas and cannot execute standard quality control points， which buries great safety hazards for the building structure. This article will combine practical engineering to sort out the common misunderstanding of steel bar construction， and detailedly analyze construction requirements for the steel bar anchorage of the beam-column joints of the frame structure in accordance with national regulations and national standard atlases.

Key Words： 22G101 series of atlases; Beam-column joint; Steel bar construction; Anchoring of steel bars

22G101系列图集是建筑结构施工中最为重要的参考标准，此图集中，框架结构钢筋构造，是应用最为广泛的版块。然而，笔者在工程验收过程中，多次发现施工单位在梁柱节点区域的钢筋做法与标准图集相违背，如框架梁弯锚平直段的取值问题、顶梁边柱钢筋连接形式及长度等。本文将结合工程实践，对实际工程中长期存在的错误做法予以梳理，结合22G101图集中的梁柱节点钢筋构造进行解读，有针对性的剖析梁柱钢筋的具体构造做法[1-4]。

1 锚固基本原理与工程基本信息

锚固基本原理

所谓锚固，即是钢筋以某种形态伸入混凝土内一定的长度，从而保证钢筋混凝土构件在外荷载作用下能有效工作。钢筋的形态即为锚固形式，可分为3种：直锚、弯锚和锚板。一定的长度即为锚固长度。锚固形式的选择，一般来说，能直锚则直锚，不能直锚则弯锚，弯锚不足加锚板，需要根据具体工程及构件去选择对应的锚固形式。

锚固长度的确定其实是近似受力临界状态的长度修正。在钢筋混凝土构件中，混凝土主要用来承压，钢筋主要用来受拉。随着拉力的增大，可能出：3种情况：一是锚固长度较短，钢在拉力的作用下，筋与混凝土黏结迅速失效，钢筋从混凝土中快速脱离出来；二是锚固长度较长，钢筋与混凝土黏结比较牢固，直至钢筋被拉断；三是钢筋与混凝土出现临界状态，失效脱离与钢筋断裂同时发生。显然，情况一不安全，情况二不经济，情况三在控制外荷载的条件下，该长度即可作为基本锚固长度Lab[5]。

根据混凝土设计规范，基本锚固长度的计算公式：

（1）

式（1）中：为钢筋外形系数；为钢筋抗拉强度设计值； 为混凝土抗拉强度设计值；为受拉钢筋的直径。相关系数的取值可参见混凝土设计规范。

特殊情况下的钢筋锚固，还应根据实际情况对基本锚固长度进行修正，如钢筋表面有环氧树脂，施工中出现不可避免的扰动等因素，修正后的锚固长度为。

对于有抗震设计要求的钢筋，还应根据抗震等级进行修正，修正后的抗震锚固长度，。

1.2工程基本信息

某中学教学楼，三级抗震，混凝土强度等级C30，钢筋为三级钢HRB400，框架柱截面尺寸500×500，框架梁截面尺寸250×500，构件基本信息如表1所示。

根据国标22G101-1第2-2页、2-3页查表可知，本工程抗震设计时受拉钢筋基本锚固长度=37D，受拉钢筋抗震锚固长度=37D，即==37D。

2楼层框架梁端支座纵向钢筋锚固

2.1 端支座钢筋直锚

在构件尺寸满足直锚要求的时候，一般是优先选择直锚的，如图1所示。根据22G101-1第2-33页的规定，直锚长度X是由两个条件控制的。

条件1：≧Lae

条件2：≧0.5hc+5D2

可以看出，条件1是钢筋直锚必须满足的长度。条件2是要求钢筋必须到达的位置。如何判断构件截面宽度是否能满足直锚条件呢。对于1.2节的基本信息，可知柱宽-柱保护层=500-25=475（mm），Lae=37d=37×25mm=925，显然Lae>（柱宽-保护层），此时如果钢筋直锚的话，则直锚端部会伸到柱外，故此判断不能采用直锚。

由此我们可以得到，钢筋能否直锚取决于锚固长度Lae与（构件截面宽度-保护层）的数值大小关系。若构件截面宽度大于Lae，则可以直锚，否则应弯锚。

2.2 端支座上部钢筋弯锚

若不能直锚，则应弯锚，且工程中框架梁钢筋在柱内的锚固形式多为弯锚[6-7]，如图2所示。其中X1、X2为锚固平直段长度，弯锚端部皆为15D。

根据22G101-1第2-33页的规定，X1的长度是由两个条件控制的。

条件1：伸至柱外侧纵筋内侧；

条件2：且≧0.4Labe；

其中条件1是要求钢筋必须到达的位置，条件2是钢筋必须满足的长度。通过对图1的分析，我们可以发现，梁的上部钢筋伸至柱外侧纵筋内侧，且和柱外侧纵筋保持了S的净距。所以根据条件1可以计算X1的长度为：

X1= hc- c1- d1- D1- s=415 mm （2）

式（2）中：hc为柱宽；c1为柱保护层；d1为柱箍筋；D1为柱纵筋；s为梁柱钢筋净距。

根据条件1计算的弯锚平直段长度X1尚应满足条件2，即X1要与0.4Labe比较。0.4Labe=0.4×37×25=370（mm），显然415 mm>370 mm，满足要求。

然而，施工现场在计算钢筋弯锚平直段长度时，往往直接取值0.4Labe，这样是否正确呢？据《混凝土结构设计规范》 （GB 50010-2010）第9.3.4-3）条，其原文为“梁上部纵向钢筋应伸至柱外侧纵向钢筋内边并向节点内弯折”，结合条文说明我们可以明确，梁的上部钢筋弯锚时应伸至柱外侧纵筋的边上再弯折，伸至对边是先决条件，而≧0.4Labe仅为验算条件。

综上所述，可以做如下总结，梁上部纵筋端支座弯锚时，其锚固平直段X1是通过条件1延伸的公式（2）来计算的。其计算结果应与0.4Labe进行比较，且必须满足X1≧0.4Labe，若不能满足，则需要调整柱宽或梁筋。施工中直接采用0.4Labe作为平直段长度，是错误的。

2.3 端支座下部钢筋弯锚

根据22G101-1第2-33页的规定，X2的长度是由两个条件控制的。

条件1：伸至梁上部纵筋弯钩内侧或柱外侧纵筋内侧。

条件2：且≧0.4Labe。

通过上述的分析，我们得知，X2的长度计算是由条件1控制的，而条件2仅为验算条件。所以，根据条件1中的“伸至梁上部纵筋弯钩内侧”可以计算X2的长度为：

X2= hc- c1- d1- D1-s-D2-S=365 mm （3）

式（2）中：hc为柱宽；c1为柱保护层；d1为柱箍筋；D1为柱纵筋；s为梁柱钢筋净距；D2为梁上部钢筋直径；S为梁上、下钢筋净距。

条件2计算0.4Labe=370 mm，比较可以发现X2<0.4Labe，不满足要求。结合条件1中后半句的表述，梁的下部钢筋也可以伸至柱外侧纵筋的内侧，即下部钢筋平直段X2可以等于上部钢筋平直段X1。此时X2可取415 mm，即可满足≧0.4Labe的验算条件。我们可以发现，当梁下部钢筋的平直段长度不能满足“伸至梁上部纵筋弯钩内侧”时，X2可取：0.4Labe≦X2≦X1。

综上所述，我们可以总结，框架梁下部钢筋应尽量“伸至梁上部纵筋弯钩内侧”，这样柱筋、梁上部钢筋、梁下部钢筋会有明显的层次，简洁明了，施工方便。若“伸至梁上部纵筋弯钩内侧”不能满足X2≧0.4Labe时，则下部钢筋可以伸至与上部钢筋相同的位置，也可以伸至0.4Labe～X1之间的某个位置。

3屋面框架梁端支座纵向钢筋构造

框架柱边柱和角柱柱顶钢筋具有一定的特殊性，在施工过程中极易出错。在现场验收过程中，甚至发现边柱和角柱的柱顶钢筋按中柱柱顶钢筋施工的情况，这是极大的安全隐患[8-9]。本节以角柱为例，根据角柱钢筋的位置不同，将其柱筋分为a、b、c三类，按国标图集一一注解各个位置处的柱筋构造要求。如图3所示。

a号钢筋，位于角柱外侧，且在梁宽度范围内。b号钢筋，位于角柱外侧，不在梁宽度范围内。c号钢筋，位于角柱内侧。

根据22G101-1第2-14页/2-15页的规定，a号钢筋有三种做法，分别为柱筋插梁，梁筋插柱，柱筋做梁筋用。本次仅介绍常用的前两种做法。柱筋插梁钢筋构造详见图4，梁筋插柱钢筋构造详见图5。

通过图4可知，a号钢筋采用柱筋插梁的做法时，柱筋伸入梁内，梁筋伸至梁底，两者的搭接长度不小于1.5Labe。

通过5可知，a号钢筋采用梁筋插柱的做法时，柱筋伸至柱顶，梁筋伸入柱内，两者的搭接长度不小于1.7Labe。

通过图6可知，b号钢筋伸至柱内边弯折8D。

c号钢筋做法通过上图可以看出，无论是边柱还是角柱的内侧钢筋，均同中柱柱顶的钢筋做法，即弯锚时伸至柱顶弯折12D。

4结论及建议

通过对22G101图集中关于框架梁柱节点钢筋构造的剖析，我们可以得到以下结论：（1）框架梁钢梁应优先选择直锚，不能满足直锚条件时，则选择弯锚；（2）框架梁上部钢筋弯锚时，平直段的长度应由“伸至柱外侧纵筋内侧”计算，而0.4Labe仅为设计人员的验算条件。（3）框架梁的下部钢筋弯锚时，应优先选择“伸至梁上部纵筋弯钩内侧”，当此时不能满足平直段≧0.4Labe时，可以选择“伸至柱外侧纵筋内侧”；（4）顶梁边柱、顶梁角柱的柱筋根据所在的位置不同，应分别采用不同的构造形式。

22G101系列图集，既是结构设计人员绘制编制结构施工图的依据，也是施工现场各参与方理解设计意图、明确构造做法、完成建筑施工的重要保障。因此，研读图集规则，理解构造做法，执行国家标准，是每个工程人的责任。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局.工程结构通用规范：GB   55001-2021[S].北京：中国建筑工业出版社，2021

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局.建筑与市政工程抗震通用规范：GB 55002-2021[S].北京：中国建筑工业出版社，2021

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.混凝土结构设计规范：GB 50010-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2015

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑抗震设计规范：GB50011-2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016

[5] 中国建筑标准设计研究院.混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）：22G101-1[S].北京：中国标准出版社，2022

[6] 孟宪磊.基于智能建造背景的大型钢结构质量控制研究[D].石家庄：石家庄铁道大  学，2023.

[7] 于小洋.装配式方钢管柱-H型钢梁节点力学性能的研究[D].青岛：青岛理工大学，2023.