混凝土结构中钢筋锚固与施工技术.pdf

3 4 2 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 9卷第 6期 2 0 1 3年 1 2月 混凝土结构中钢筋锚固与施工技术 王军强 ( 江苏建筑职业技术学院， 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 ) 摘要： 对比了新规范 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0和原规范 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2以及新平法图集 l l G 1 0 1和原平法图集 G1 0 1中钢 筋锚固的变化， 主要包括钢筋锚固形式、 锚固技术要求、 锚固影响因素、 锚固构造做法等， 进一步对钢筋锚固的施工 技术措施提出了要求， 这些对于混凝土结构钢筋锚固区域的施工具有指导意义。 关键词： 钢筋混凝土结构； 锚固形式； 施工技术； 耐久性 中图分类号： T U 7 4 文献标志码： B 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 3 4 2 0 4 0 引 言 混凝土结构中钢筋的锚 固做法是个重要的结构 构造措施 ， 关系结构的可靠性和耐久性 ， 混凝土结构 中钢筋锚 固的施工则显得尤为重要。混凝土结构施 工 中， 锚 固是钢筋进入混凝土支座节点核心 区的部 分， 根据需要可以采用直锚和弯锚， 在混凝土节点核 心 区， 遇到钢筋密集 、 钢筋布置 困难时 ， 也可采取机 械锚固。随着钢筋强度的不断提高， 结构形式多样 性 的出现 ， 钢筋锚 固的条件也发生了较大变化 ， 文中 以 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 、 G B 5 0 0 1 1 2 O 1 O 建筑抗震设 计规 范 、 J G J 3 _2 0 1 0 高层建筑混凝土结构技术规程 等新规和新 的 1 1 G 1 0 1图集 1 1 G 1 0 11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 ) 、 1 1 G I O 1 2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 凝土板式楼梯) 和 1 1 G 1 0 1 3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( 独立基 础、 条形基础、 筏形基础及桩基承台) 为依据， 以混 凝土结构施工为对象 ， 对 比了新规范和 图集 等修订 后钢筋锚 固的变化 ， 分析了混凝土结构 中钢筋锚 固 施工技术 的变化 ， 对于混凝土结构施工有参考意义 。 1 钢筋锚 固长度 1 1 基本锚固长度 f 基本锚固长度 Z 取决于钢筋强度 及混凝 土 抗拉强度 ， 并与锚固钢筋 的直径 d和外形有关 ( 考 收稿 日期 ： 2 0 1 2 -0 4 -09 作者简介 ： 王军强( 1 9 7 3一) ， 男 ， 陕西渭南人 ， 副教授 ， 主要从 事钢筋 混凝土结构施工。 基金项 目： 江苏省“ 青蓝工程 ” ( 苏教 2 0 1 0 - 2 7 )； 江苏省建筑业 科研项 目( J G J H 2 0 0 9 - 0 9 ) Ema i l ： w a n g j u n q i a n g 7 3 9 9 1 6 3 c o m 虑钢筋的锚 固外形系数 O ) ， 基本锚 固长度 f 根据 f 公式 z 。 = 等d 来确定。 ， t 1 2 钢筋锚 固长度 Z 、 f 工程 中实际的锚 固长度 f 为钢筋基本 锚 固长 度 z 乘以锚固长度修正系数 后的数值 ， 根据公式 f = z 确定。为保证可靠锚固， 受拉钢筋的锚固长 度不能小于最小锚固长度， 其数值不应小于 0 6 l 及 2 0 0 mm， 这个 比原规范 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2的最小 锚固长度( 其数值不应小于 0 7 1 及 2 5 0 m m) 的要 求宽松一些。而 f 为考虑抗 震时纵 向受拉钢筋 的 锚固长度， 一、 二级抗震等级取 1 1 5 ， 三级抗震等 级取 1 0 5 ， 四级抗震等级取 Z 。 对框架柱 、 混凝土桁架上弦杆等受压构件 中钢 筋的锚固问题 ， 受压钢筋的锚 固长度 ， 当充分利用其 抗压强度时， 取抗拉锚 固长度 的 0 7倍 ， 这个规定 ， 新旧规范保持一致 。而美 国 A C I 规范规定 ： 受 拉钢 筋的锚固长度不应小于 3 0 0 mm， 受压钢筋锚 固长度 不应小于 2 0 0 mm。 1 3 钢筋锚固长度的修正 对 比 新 规 范G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 和 原 规 范 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 ， 对钢筋锚 固长度 的修正 ， 需要考虑 以下几个方面的变化 。 1 ) 混凝 土 强度 取值 变化 ， 原规 范 G B 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2中 取值的限值条件为混凝土强度等级不超 过 C 4 0 ， 新规范 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0中 取值的限值条 件是混凝土强度等级不超过 C 6 0 ， 修正后的做法可 以充分利用高强混凝土对钢筋锚固的有利作用。 2 ) 钢筋材料的变化， 增加5 0 0 M P a级钢筋， 淘汰 了2 3 5 M P a 级光圆钢筋， 以3 0 0 M P a级光圆钢筋代 替。 4 0 0 M P a 、 5 0 0 M P a级高强钢筋作为受力的主导 钢筋， 限制并准备淘汰3 3 5 M P a 级钢筋。抗震情况 下， 对钢筋的极限拉伸强度、 屈服强度、 伸长率等指 王军强 ： 混凝土结构中钢筋锚固与施工技术 3 4 3 标的要求进一步细化和明确。 3 ) 锚固钢筋的保护层厚度大于锚固钢筋直径 3 倍时， 锚固长度乘以修正系数 0 8 ， 锚固钢筋的保护 层厚度大于锚固钢筋直径的 5倍时 ， 锚 固长度乘 以 修正系数 0 7 ， 锚固钢筋的保护层厚度大于锚固钢 筋直径的3 5 倍时， 锚固长度的修正系数根据线性 内插取值。而旧规范 G B 5 0 0 l 0 2 0 0 2中， 要求保护 层厚度大于锚固钢筋直径的 3 倍且配有箍筋时， 其 锚 固长度乘 以修正 系数 0 8， 但对于箍 筋的设 置要 求没有说明， 划分没有新规范具体明确。 4 ) 粗直径钢筋 ( 直径超过 2 5 m m) 相对肋 高减 小对锚固作用降低的影响， 环氧树脂涂层钢筋对锚 固的影响 ， 施工扰动对钢筋锚固的影响， 以及实际配 筋与计算值的富裕影响 ， 新 旧规范的要求是一致 的。 5 ) 在规范 中明确 了梁 纵 向钢筋可 以采 用并筋 的做法 ， 对并筋的等效直径 、 保护层厚度 、 钢筋间距 、 设计 中配筋密集区域的钢筋布置以及施工中钢筋的 定位、 振捣、 浇筑带来了施工便利， 也利于指导施工。 6 ) 对于轻骨料混凝土 、 自密实混凝 土等 ， 规 范 尚未对锚 固的变化提 出要求 ， 需要结合施工实际情 况予以考虑。 2 混凝土结构中钢筋锚固形式 根据构件截 面相对尺寸、 支座宽度和钢筋锚 固 长度的实际情况 ， 钢筋可以采取直线锚固形式 、 弯钩 锚 固形 式 和机 械 锚 固形 式 ， 表 1对 比了新 规 范 G B 5 O 0 l O 2 0 l O和 原规 范 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2对 钢筋 锚固的形 式 和技术 要求。新规 范 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 采用弯钩或机械锚固措施时， 包括弯钩或锚固端头 在内的锚固长度取基本锚 固长度 Z 的 6 0 ， 而原规 范 G B 5 0 0 1 0 -2 0 0 2中， 锚固长度取计算锚 固长度 的 7 0 ， 这在施工 中需要注意。新规中丰富了机械锚 钢筋锚固、 连接接头等给出了具体的做法和要求 ， 给 固的形式， 更利于施工实践。 表 1 新 旧规范对钢筋锚 固形式和 技术 要求的对 比 3钢筋混凝土构件锚 固的做法 1 1 G 1 0 1系列 图集 ( 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) 中， 包括三个分册， 分别是 1 1 G1 0 11 ( 现浇混凝 土框架 、 剪力 墙 、 梁 、 板) 、 1 1 G 1 0 1 2( 现浇 混凝土板式楼梯 ) 和 1 1 G 1 0 1 3 ( 独立基础 、 条形基础 、 筏形 基础及桩基 承台) 。 结合 G B 5 0 0 1 l _ _ 2 0 1 0 建筑抗震设计规范 、 J G J 3 2 0 1 0 高层建筑混凝土结构混凝土结构技术规程 等 ， 对 比分析 了新 旧图集中梁 、 柱 、 板 、 楼梯等构件钢 筋锚 固做法的变化。 3 1 粱 抗震楼层框架梁， 新增加了端支座加锚头 ( 锚 板) 锚固， 梁纵向钢筋伸至柱外侧纵向钢筋内侧， 且 i 0 4 l 。非抗震楼层框架梁， 新增加了端支座加 锚头( 锚板) 锚固， 梁纵向钢筋伸至柱外侧纵向钢筋 内侧， 且I 0 4 1 做法分别如图1 和图2 所示。 图1抗震框架梁端支座加 图2非抗震框架梁端支座加 锚 头 ( 锚 板 ) 锚 固做法 锚头 ( 锚板 ) 锚固做法 非框架梁 ， 梁上部纵 向钢筋在端部支座的锚 固 做法 ， 设计按铰 接时 ： I0 3 5 ， 设计按 充分利用钢 筋抗拉强度时： 0 6 l b ， 这个和0 3 G 1 0 1 的做法是不 同的， 施工中需结合设计情况具体选用， 如图 3所 示 。 3 2柱 框架中柱柱顶纵向钢筋构造做法新增加了柱纵 向钢筋端头加锚头( 锚板) 做法， 要求伸至柱顶且 3 4 4 四川建筑科学研究 第3 9卷 设计按 充分利用钢筋的抗拉 图3 非框架梁端部钢筋锚固构造 0 5 l ( 适用于抗震情况 ， 非抗震情况 ， 取 I0 5 l ) 。 框架边柱和角柱纵向钢筋构造可采用节点组合的方 式进行钢筋设置， 方便了施工。在柱子变截面处理 方面 ， 当截面变化 比较大时， 不能采取钢筋弯折连续 通过做法时， 新图集要求下部钢筋伸至顶部水平弯 折 1 2 d ， 原 图集要求从变截面 内侧水平弯折 2 0 0 m m， 上部钢筋插入柱子内长度由原图集的 1 5 2 。 修 正为 1 2 Z E 。 3 3 板 1 1 G 1 0 11图集中板上部纵 向钢筋在端部支座 ( 梁、 圈梁) 的锚固要求 ， 当设计按铰接时， 平直段伸 至端部支座对边后弯折， 且平直段长度i 0 3 5 如 ， 弯 折段长度 1 5 d ； 当充分利用钢筋抗拉强度时， 平直段 伸至端部支座对边后弯折 ， 且平 直段长度 0 6 l 弯折段长度 1 5 d ， 施工时需要根据设计情况具体选 用 ( 图4 ) 。对于支座为剪力墙 的情况 ， 做法没有变 化。对于支座为砌体墙， 上部钢筋的做法按设计为 铰接时的情况考虑。而 0 4 G 1 0 1 4图集 中板在端部 混凝土梁 、 墙 中的做法 ， 上部钢筋锚人支座中的锚 固 长度( 直段长度和弯折部分) 总长要求是 f ， 当遇到 支座宽度 比较大的时候 ， 有时候不需要 弯折就能满 足要求 ， 这个和 1 1 G 1 0 1 1的要求明显是不 同的。 图4 有梁楼面板端部支座钢筋锚固构造 3 4 楼梯 以A T 楼梯为例， 1 l G 1 0 1 2图集增加了参与主 体结构抗震设计的楼梯 A t c ， 以及采取滑动措施( 如 采取预埋钢板， 在钢板之间铺满石墨粉的滑动措施 ， 和设置聚四氟乙烯垫板的措施) 减轻对框架结构影 响的楼梯 A T a和 A T b 。A T楼梯下部钢筋 的锚 固长 度 ， 取 I5 d， 且至少伸过支座中线 ， 上部纵 向钢筋锚 固长度 ， 当设计按铰接时 ， 平直段伸至端部支座对边 后弯折 ， 且平直段长度 0 3 5 l ， 弯折段长度 1 5 d； 当充分利用钢筋抗拉强度 时， 平直段伸至端部支座 对边后弯折 ， 且平直段长度 I0 6 l 弯折段长度 1 5 d ， 具体工程应根据设计要求采用。上部纵向钢筋若 有条件时可直接伸人平台板 内锚 固， 从支座边算起 总锚 固长度不小于 f 。而 0 3 G1 0 12图集 中， 下部 钢筋的锚 固长度 ， 取 5 d ， 且 h ( h为梯 板 的厚 度 ) ， 上部纵 向钢筋锚固长度 ， 低端梯梁处纵 向钢筋 锚固长度取 tl ( 总的长度 ， 包括水平段长度 和弯折 部分长度) ， 高端梯梁处钢筋锚固长度取I0 4 1 和 弯折 1 5 d的做法。 4钢筋锚固的施工技术措施 钢筋混凝土结构 的主要材料是 由钢筋和混凝土 组成 ， 钢筋和混凝 土共 同工作重要的前提是两者之 间能可靠的粘结和锚固， 而钢筋混凝土构件之间能 可靠传力， 也离不开构件问钢筋的锚固机制形成。 为了确保钢筋 昆 凝土结构的可靠性 ， 保证混凝土结 构 中钢筋的锚固质量显得尤为重要 。施工中正确选 用钢筋锚固形式， 保证锚固钢筋的加工质量和正确 安装 ， 做好锚固区域 昆 凝土的浇筑质量等 ， 制定钢筋 锚 固的施工技术措施是非常重要的。 4 1 锚 固形式的正确选择 对 于混凝土结构 ， 针对构件之间的相互支撑关 系， 理清构件之间的传力途径， 分析构件是否考虑抗 震 ， 确定节点类型和做法 ， 然后结合设计图纸和设计 意图， 正确选用钢筋的锚 固形式 ， 是采用直锚 、 弯钩 锚固还是机械锚固形式 。比如对 于框架梁 ， 分清是 楼层框架梁还是屋面框架梁， 是考虑抗震还是非抗 震 ， 是楼层端节点还是顶层端节点 ， 然后根据设计和 施工实际情况 ， 选用正确的锚 固形式。 4 2 锚固钢筋的加工 根据钢筋配料单 ， 进行锚 固钢筋的加工 ， 对于直 锚钢筋 ， 需要保证钢筋伸人锚 固区域的长度 ， 对于弯 钩锚固形式， 要保证弯钩加工的技术要求， 如对于末 端 1 3 5 。 弯钩， 要求弯钩内径 4 d ， 弯钩直段长度达到 5 d 。对于机械锚 固形式 ， 包括螺栓锚头和焊接锚板 两种 ， 要求螺栓锚头和焊接钢板锚头的承压 面积不 应小于锚固钢筋截面面积的4倍。焊接钢板锚头的 焊接质量， 焊接钢板的尺寸和钢板厚度应符合要求。 新规 G B 5 0 0 1 1 0 1 0从耐久性角度考虑 ， 以最外层 钢筋的外缘计算混凝土保护层厚度， 即保护层比原 规范实际厚度加大了， 也更合理了， 在钢筋加工时需 要考虑。 王军强： 混凝土结构中钢筋锚固与施工技术 3 4 5 4 3 锚固钢筋的安装 锚固钢筋的品种 、 规格 、 数量和锚固形式必须符 合设计要求 。锚 固钢筋安装 ， 对于直锚形式 的钢筋 ， 要保证直锚的长度、 钢筋之间的间距符合要求， 侧向 保护层厚度和配置的箍筋对于钢筋粘结和锚固作用 的发挥是有利的， 应注意核查。对于弯钩锚固形式 的钢筋 ， 要 检查 直 段 长度 ( 如 对 于 梁纵 向钢筋 0 6 1 或t0 6 1 曲 E ) 和弯钩长度( 如 9 0 。 为 1 2 d的要 求) ， 截面角部的弯钩宜朝向截面内侧。对于螺栓 锚头和焊接钢板锚头形式的锚固钢筋， 规范要求锚 头宜在纵横两个方向相互错开， 净间距不宜小于 4 d ， 这个在施工实践 中可能会存在 问题 ， 如钢筋直径 为 2 0 mm， 锚板尺寸如为方形钢板 ， 边长为 1 9 8 d ， 约为 4 0 mi l l ， 锚板净距为 4 d ， 为 8 0 m m， 则两根钢筋 的中心距离为 5 9 8 d ， 约为 1 2 0 m l T l ， 这个 对于梁纵 向钢筋的布置是否存在困难值得商榷。 4 4 锚 固区域混凝土的浇筑 锚固区域钢筋相对密集， 根数较多， 在混凝土浇 筑前 ， 需要认真进行锚固区域钢筋的隐蔽验收 ， 检查 锚固钢筋的形式、 尺寸、 位置、 朝向、 间距、 保护层厚 度和横 向箍筋配置等 ， 合格后方可按规定浇筑混凝 土 。新规对锚固区域钢筋锚 固形式 的选择 、 横 向箍 筋的设置要求更加明确， 当保护层厚度不大于 5 d 时， 需要在钢筋锚固区域配置箍筋或横向钢筋， 以防 止混凝土保护层开裂时钢筋突然失锚。施工中要认 真组织 ， 避免振捣造成锚 固钢筋的位置偏移和错位 ， 混凝土需要连续浇筑并振捣密实， 避免把施工缝留 在该区域 ， 形成薄弱环节 ， 影响钢 筋锚 固， 遇到梁柱 节点区域混凝土强度等级不一致时 ， 在节点 区域 ， 要 采用强度较高等级的混凝土等。锚固区域钢筋和混 凝土的质量是保证钢筋锚 固的重 要基础 ， 需 要在施 工过程 中重点控制。 4 5 混凝土保护层厚度的控制 过去对于保护层厚度的控制 ， 设计 、 施工与验收 中关注 比较 多 的是纵 向受力 钢筋 的保护层 厚度大 小 ， 现在 的保护层厚度是针对最外层钢筋 ， 如对于环 境类别一类 ， 混凝土等级 C 3 0 ， 梁的保护层厚度取 2 5 1T i m是针对梁纵 向受力钢筋 ， 那 么对 于梁 中的箍筋 直径如 1 0 fi lm的， 箍筋的保护层厚度最多就只有 l 5 fi l m， 如果施工有偏差 ， 箍筋的保护层厚度往往达不 到 1 0 iY l m 。而新的图集中的混凝土保护层厚度是指 最外层钢筋外边缘至混凝 土表面 的距离 ， 如对于梁 柱 ， 同样 的一类环境 ， 箍筋的保护层厚度取 2 0 i T l m， 明显比过去 的要求高 ( 1 01 5 1T i m) ， 这更有利于混 凝土中钢筋的锚 固和提高混凝土 的耐久性 ， 不过在 施工 中要注意箍筋的加工和安装等环节 ， 确保质量。 5 结 语 新规范和图集中钢筋的锚 固内容发生了较大变 化 ， 混凝土的抗拉强度 限值从 C 4 0提高到 C 6 0 ， 钢筋 级别新增加 了5 0 0 MP a钢筋 ， 钢筋锚 固形式新增 了 两侧贴面焊和螺栓锚头机械锚 固形式 ， 采用机械锚 固的长度限值从计算锚 固长度 的 7 0 修 订为为基 本锚固长度的 6 0 。新增加的机械锚固接头形式 ， 便于施工组织。采用并筋形式有利于混凝土的浇筑 和施工。现浇板钢筋的锚固要求 ， 需根据设计要求 的铰接或充分利用钢筋强度选择钢筋的锚固长度和 做法。在施工中， 需要结合实际， 比较规范和图集的 变化 ， 严格钢筋锚 固的做法和施工质量。 参 考 文 献 ： 1 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0混凝 土结构设计规范 s 2 G B 5 0 0 1 1 2 O 1 O建筑抗震设计规范 s 3 J G J 3 -2 0 1 0高层建筑混凝土结构技术规程 s 4 1 1 G 1 0 1 1 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) s 5 1 1 G 1 0 1 2 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( 现浇混凝土板式楼梯) s 6 1 1 G I O I 一 3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( 独立基础、 条形基础、 筏形基础及桩基承台) s