箍筋配筋率.doc

箍筋体积配筋率
　　体积配箍率(ρv)：箍筋体积与相应的混凝土构件体积的比率。
　　计算公式为：方格网式配筋：ρv=(n1×As1×l1+n2×As2×l2)/(Acor×s)；螺旋式配筋：ρv=(4×Ass1)/(dcor×s)（见《混凝土结构设计规范GB50010-2002》第90页）。
　　式中，l1和l2为混凝土核心面积内的长度，即需减去保护层厚度；计算复合箍的体积配筋率时，应扣除重叠部分的箍筋体积。
　　柱箍筋加密区最小配筋率计算公式为：ρv,min=λv×fc/fyv；λv为最小配箍特征值，fc为混凝土轴心抗压强度设计值，fyv为箍筋及拉筋抗拉强度设计值。其中，fc≥16.7N/mm^2（《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》均有此规定），fyv≤360N/mm^2（《混凝土结构设计规范》无此规定，《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》有此规定）。
箍筋面积配筋率
　　面积配筋率(ρsv)：
　　配置在同一截面(b×s，b为矩形截面构件宽度，s为箍筋间距)内箍筋各肢的全部截面面积与该截面面积的的比率。　其中，箍筋面积Asv＝单肢箍筋的截面面积Asv1×肢数n。　
　　计算公式为：ρsv＝Asv／(bs)=(n×Asv1)／(b×s)。　
　　最小配筋率：梁：ρsv,min＝0.24×ft／fyv；
　　弯剪扭构件：ρsv,min＝0.28×ft／fyv。

关于最小配筋率最大配筋率与梁高的取值
第一是最小配筋率，最小配筋率的确定理论原则应该是受弯构件的第一阶段末，即截面受拉区砼开裂临界状态，此时的配筋应能承担砼开裂后转嫁的全部拉应力，故与全截面有关，应用全截面。

第二是正常的配筋率或最大配筋率，针对的是受弯构件第三阶段，即极限破坏状态，此时截面只与有效高度有关，保护层多厚都无用，故采用有效高度。
______
配筋率首先要满足砼本身的要求，（参见大家上学时的混凝土教材正截面受压计算）。混凝土受压区高度不能无限增大，太大时会在钢筋屈服前压溃，超筋破坏。所以教材上是控制ξb  （常用材料在0.5附近），所以我们的受拉钢筋配筋梁受ξb不能超过一定值，这个值随着截面尺寸  砼等级  钢筋等级  保护层厚度的不同，值也不同。我通过列表计算得出的结论是：对于常用材料和截面，梁的配筋率（即有效截面配筋率，不要搞错配筋率概念）一般在2.0％，全截面配筋率一般在2.0％以下（这句话相对于上句话似乎是废话，呵呵，但对于实际配筋时有很大方便）。 

对于抗震梁（常见的为框架梁） ，除了控制上面的第二条外。还需要满足，砼规11.3.1可知框架梁配筋率宜满足  
            1.≤2.5％  
            2.ρ≤α1ζbfc/fy ρ＝（As'-As）/bho  
              ξb＝0.35（二、三级框架）  
                ＝0.25（一级框架） 考虑受压区钢筋作用  
______
抗震框架梁梁端最大配筋率只是2.5%吗?
抗震规范中,强规6.3.3条:
6.3.3　梁的钢筋配置，应符合下列各项要求：
　　1　梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5％，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于 0.25，二、三级不应大于 0.35。
　　2　梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于 0.5，二、三级不应小于 0.3。高规中6.3.2条也有强制规定。
        注意 文中”且计入受压钢筋的。。。。。。“，这里关键一个“且”字，故“梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5％”，只是必要条件，不能认为梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率就是 2.5％。而应加上“且”后面的话，才是充分必要条件。
       在求x/h0时，应注意是计入受压钢筋的。
       所以，在梁端纵向受拉钢筋的配筋率问题上，应注意三个问题：
一、不能认为梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率就是 2.5％，实际设计中和一些资料手册中，就有这个问题。是不全面的，从而导致错误。
二、抗震时用公式pmax=Sb*a1*fc/fy,（其中，sb一级为0.25,二、三级为0.35）也是不对的，因为没有考虑受压钢筋的作用。而梁端有加密箍筋，6.3.3条第二款又保证了足够的受压筋，故不能忽约。
三、更不能套用非抗震时的最大配筋率。
______
在钢筋混凝土构件的设计中，提起“配筋率”，行内人士想必都不陌生，这里我主要说的配筋率是钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的配筋百分率。在设计过程中，最初本人对它的概念比较模糊，并发现工作多年的同行朋友对此理解也有误区，所以在这里整理一下自己的理解，和大家分享。
      在《混凝土结构设计规范》中9.5.1注解第3条，受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按构件的全截面面积计算。
这句话我读了几十遍，照字面理解，我们计算配筋率的时候，分母应该取全截面面积，即b·h，但是我看校对人员帮我看图的时候，验算配筋率，用As/（b·h。）。有人说h和h。的差距在实际工程中的意义不大，我看未必，单排配筋时h。=h-35，差距还不算大，而双排或双排以上配筋时h。=h-60，如此说来，我们还真的应该抠一下到底用h还是h。
这个问题纵说纷议，我查阅资料和规范得出如下看法：
     《建筑结构设计规范应用图解手册》明确指明受弯构件最小配筋率是按有效高度计算，受压构件按全截面。PKPM对受弯构件也是按有效高度计算的。我同意这个说法的一部分，并且这样理解：对于大偏心或受弯构件在计算配筋时都不考虑受拉区一侧砼抗拉强度，仅考虑有效截面积，所以应该采用As/b*h。来计算，在小偏心或轴压构件不存在砼抗拉情况，应按全截面来计算As/b*h来计算。
      照此说来，9.5.1的注解3仿佛没有说清楚h和h。的问题，对于受弯构件，从理论上说，计算最小配筋率也应该用h。，这在规范组编制的《混凝土结构计算算例》中有提及，而且，美国ACI规范也是如此规定的。这和计算最大配筋率等的概念一致，从受力图形上就可以明白，不再赘述。设计和考试的时候，仍应按规范条文规定计算，也就是说，该用H的时候用H。，据说没有改变过来，是因为修订规范时想改，但是担心整本规范安全度提得高了，钢筋用量偏大，部里不同意，于是就降了一些其他指标，但是把最小配筋率又提了点。
      说了这么多，我怕把大家说糊涂了，就概括一下：实际工程中：1.当你计算梁的配筋率的时候，验算是否达到最小配筋率，请用b·h来做乘数，验算最大配筋率的时候，分子请用b·h。，这样偏安全。2.计算柱子配筋率时，全用b·h。
上面是根据《混凝土结构设计规范》9.5.1引发的思考，下面我们看《建筑抗震设计规范》第52页6.3.3中第1条：梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%，且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。 
      对这句强规开始重视是有一次同事的图梁端配筋率已经大于2.5%了，被审图中心提出意见，说违反强规。这里控制的是梁端受拉钢筋，而对于梁跨中下部纵向受拉钢筋很多人也按2.5%来控制，这样正确吗？可能是这个2.5%给大家印象太深刻了吧，实际上在规范上对于梁中间段下部纵向受拉钢筋的控制仅限于ξ=x/h。≤ξb，也就是受相对受压区高度限制的。但是梁是有经济配筋率的，控制1%-1.5%比较合适吧。
      举个例子，昨天给校对看了份图，有个250X600的梁，上面是2个18，下面是7个25，校对给写了个：超筋！违反强规！根据什么说我超筋呢？我计算：C30混凝土，HRB335级钢筋：由α1fcbx=fyAs-fy’As’算出X=（300X3436-300X509）/（14.3X250）=245.6mm，ξ=X/h。=245.6/540=0.45<0.55,那么照此看来，我并没有超筋，只是梁配筋并不经济。
这是我最近对配筋率的一点个人理解，希望各位同仁给予指点，加以评论。并且感谢丁页和荣立2位结构工程师的帮助。
______
 《混凝土结构设计规范》
10.4.5　框架顶层端节点处梁上部纵向钢筋的截面面积 As 应符合下列规定：
　　As ≤ 0.35*βc*fc*bb*ho/fy (10.4.5)
式中　bb－－－梁腹板宽度；
　　　h0－－－梁截面有效高度。
　　梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在节点角部的弯弧内半径，当钢筋直径 d≤25mm 时，不宜小于 6d ；当钢筋直径 d＞25mm 时，不宜小于 8d 。

条文说明：
10.4.5　试验表明，当梁上部和柱外侧钢筋配筋率过高时，将引起顶层端节点核心区混凝土的斜压破坏，故应通过本条规定对相应的配筋率作出限制。
　　试验表明，当梁上部钢筋和柱外侧钢筋在顶层端节点外上角的弯弧半径过小时，弯弧下的混凝土可能发生局部受压破坏，故对钢筋的弯弧半径最小值做了相应规定。

　　根据 式 10.4.5 ，框架顶层端节点处梁上部纵筋的最大配筋率 ρmax ＝ As / bb / ho ＝0.35*βc*fc/fy ，当 fy = 300 时，有：
C20：ρmax ＝1.12%
C25：ρmax ＝1.39%
C30：ρmax ＝1.67%
关于前面的那个excel表格中的方法应该是这么得到的,
公式的原形是混凝土规范式 7.2.1-2，略去受压纵筋、预应力钢筋部分为：
α1×fc×b×x ＝fy×As　　（7.2.1-2）
等式均除以 （fy×b×ho）
As/（b×ho）＝α1×fc×b×x /（fy×b×ho）
将 ρ＝As/（b×ho）、ζ ＝x / ho 代入上式：
ρ＝α1×fc×ζ / fy
非抗震设计，ζ 取 ζb、抗震设计根据混凝土规范第 11.3.1 条：
11.3.1　考虑地震作用组合的框架梁，其正截面抗震受弯承载力应按本规范第 7.2 节的规定计算，但在受弯承载力计算公式右边应除以相应的承载力抗震调整系数 γRE。
　　在计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度应符合下列要求：
　　一级抗震等级
x≤0.25h0　　　　（11.3.1-1）
　　二、三级抗震等级
x≤0.35h0　　　　（11.3.1-2）
　　且梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于 2.5％。

　　即一级 ζ 取 0.25、二、三级 ζ 取 0.35。

　　应该注意的是，对于一～三级框架梁，在计算中，当没有地震作用参与组合的情况下，最大配筋率可以超过上述规定，但应满足 ζ≤ζb、≤2.5%。
　　另外，一级框架梁混凝土不应低于 C30。
 最大配筋率应该由下列条件控制：