宽扁梁配筋构造要求.doc

宽扁梁配筋构造要求

（发稿时间：2011-3-24  阅读次数：441）

     框架梁的截面高度与跨度之比为1/16-1/22且不小于板厚的2.5倍时，称之为扁梁。梁的宽度大于矩形柱的截面尺寸，大于圆形柱直径的80%称为宽扁梁。宽扁梁应双向布置，抗震等级为一级的框架不宜采用宽扁梁。宽扁梁中的纵向受力钢筋应有一定比例在柱内贯通，并在端柱的节点核心区内可靠的锚固，穿过中柱的纵向受力钢筋的直径，对于抗震设防等级为一、二级时，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20；不能在柱截面内通过的纵向受力钢筋，要在边框架梁中可靠的锚固；宽扁梁节点的内、外核心区均视为梁的支座。节点外核心区系指两向宽扁梁相交面积扣除柱截面面积部分。在节点外核心区可配置附加水平箍筋及竖向拉筋，拉筋勾住宽扁梁纵向钢筋并与之绑扎。
1、  宽扁梁纵向钢筋宜单层放置，间距不宜大于100mm；箍筋的肢距不宜大于200mm。
2、  宽扁梁端的截面内要有60%的上部纵向受力钢筋穿过柱截面，并在端柱的节点核心区内可靠的锚固；未穿过柱截面的纵向钢筋应可靠的锚固在边框架梁内。
3、  当纵向钢筋在端支座采用弯折锚固时，弯折端竖直段钢筋外砼保护层厚度不应小于50mm。
关于扁平梁（宽扁梁）
　　普通矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～3.5；当梁宽大于梁高时，梁就称为扁梁（或称宽扁梁、扁平梁、框架扁粱）。
　　框架扁粱的外形特点是扁梁的宽度通常超过柱子横截面宽度，这种梁一般是因建筑净空的要求，在结构上来说并不经济。采用相同断面积，扁平梁比正常梁惯性矩小，承载力低且挠度大，但可以节省空间，一般配筋量也稍多些，所以可以采用无粘结预应力扁平梁等技术。根据建筑平面尺寸及结构平面布置，扁梁有单向、双向正交或斜交楼盖结构，此外还有变截面宽度即横向加脓的预应力混凝土框架扁粱。
　　在高层结构中，随着层高的减少，为了获得更多的使用空间，可设计成扁梁，按下列公式预估尺寸：
h=(1/18～1/25)l；b=(1～3)h；　　l为跨度，h为扁梁梁高，b为扁梁梁宽。
　　板带：板带实际上是板的一种表现形式，通常应用于无梁楼盖板中。柱上板带指布置在框架柱上的板带，结构形式类似梁，通常也被称为扁平梁。
　　《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)对扁梁的规定：
6.3.2 采用梁宽大于柱宽的扁梁时，楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合，扁梁应双向布置，且不宜用于一级框架结构。扁梁的截面尺寸应符合下列要求，并应满足现行有关规范对挠度和裂缝宽度的规定：
　　bb≤2bc
　　bb≤bc+hb
　　hb≥16d
　　式中bc——柱截面宽度，圆形截面取柱直径的0.8倍；bb、hb——分别为梁截面宽度和高度；d——柱纵筋直径。

宽扁梁的设计：
　　对于宽扁梁的设计，《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001)仅对其截面有规定，并没有详述的细则。参考国内外的文摘和论文，国外的学者认为：节点区的所有力平衡是关键，宽梁的部分筋若在柱外侧通过时，在斜压杆的上下端就没有能起平衡作用的竖向压力，在柱外的那部分梁可能被剪坏。他们据此提出两种解决方法：
1、将梁的上部钢筋全部配置在柱宽范围内；2、配置竖向筋以承担压杆推力产生的竖向分力。
　　参考国内的文献，前种方法仅适用于梁比柱稍宽一点的情况，否则，柱内钢筋将密得无法施工，若以牺牲梁的有效高度而设置多排筋，显然也不合理，但我们要求有70%左右的钢筋通过柱子。对第二种方法，国内有不少的专门论述。有关实验指出，宽扁梁在静载和低周反复荷载作用下，破坏区域基本在节点外核心区。在外核心区设置箍筋可以起到保护内核，转移塑性铰的作用，而且有必要设穿过柱内的垂直钢筋，以增强外核心区的强度。
　　综上所述，节点设计中，节点外核心区抗扭是宽扁梁的核心所在。
(1) 框架节点核心区水平抗剪箍筋配置：
　　宽扁梁框架节点核心区水平抗剪箍筋除在内核心区柱内按现行混凝土结构设计规范要求设置外，还应在外核心区周边设置，其构造要求为：
　　一级抗震等级　　≥φ12@100
　　二、三级抗震等级　　≥φ10@100
　　非抗震等级　　≥φ10@200
　　双向宽扁梁节点，可利用宽扁梁腰筋双向贯通构成。单向宽扁梁节点，可利用宽扁梁腰筋双向贯通附加另向水平拉结筋构成。
(2) 框架节点外核区抗扭纵筋配置：
　　双向宽扁梁梁高相等时，宜通过按计算要求增加框架梁纵向钢筋构成；双向宽扁梁梁高不等时，可在矮宽扁梁方向外核心区底部加设朝上开口箍筋构成底部抗扭纵筋；单向宽扁梁时，可通过设置节点核心区附加封闭箍筋构成（形式上相当于宽扁梁箍筋延伸进节点核心区）。
　　当采用附加封闭箍筋形式时，其构造要求为：
　　一级抗震等级   ≥φ12@100
　　二、三级抗震等级 ≥φ10@100
　　非抗震等级 ≥φ8@100
(3) 框架节点外核心区周边抗扭封闭箍筋配置：
　　按计算要求通过附加外核心区角部垂直拉筋与节点外核心区宽扁梁纵向钢筋焊接或搭接构成。
　　附加垂直拉筋的构造要求为：
　　一级抗震等级   ≥φ12@100
　　二、三级抗震等级 ≥φ10@100
　　非抗震等级 ≥φ8@100
(4) 框架节点外核心区垂直抗剪箍筋配置：
　　宽扁梁框架节点外核心区内部还应设置垂直抗剪拉筋作抗剪箍筋，勾住进入外核心区的宽扁梁纵向钢筋并与之绑扎，其构造要求为：
　　一级抗震等级   ≥φ10@100
　　二、三级抗震等级 ≥φ8@100
　　非抗震等级 ≥φ8@100
　　SATWE计算程序未考虑这点，故应复核。验算是否满足承载力及构造要求。宽扁梁框架节点水平剪力设计值按现行混凝土结构设计规范执行。若扁宽梁为框架边梁，除必须满足配置协调抗扭需要的抗扭钢筋外，尚需考虑由另一方向扁梁传至框架边梁的附加剪力，在该范围内应适当加强。
设计中应注意的几个问题：
　　在对宽扁梁的裂缝进行大量的计算后发现，一般由强度控制的梁，如果配筋率较大时，则裂缝宽度难以满足，须加大配筋。根据经验，当配筋率达到2%左右时，就应注意裂缝问题。
　　验算宽扁梁的挠度时，在支撑情况和跨度一定时，其刚度就起着决定性作用，短期刚度公式如下：
　　Bs=(Es)(As)[(H0)^2]/[1.15Ψ+0.2+6(αE)ρ/(1+3.5γ’f)]　　　　（s、0、E、f为脚标）
　　翼缘作用（γ’f）(f为脚标)经常是我们容易忽略的，实际上其影响很大。另外，宽扁梁不宜布置双排筋。H0(0为脚标)的增多或减少都较明显的影响结果。规范规定：“受弯构件的挠度应按荷载的短期效应组合并考虑荷载长期效应组合影响的长期刚度BL进行计算。”在长期刚度公式中：BL=(MS)(BS)/[(ML)(θ-1)+(MS)]　　（S、L为脚标）。恒载所占比例越大，则BL相对就越小，挠度就越大。所以对屋顶层恒荷载相对较大而活荷载很小时，更应验算梁板挠度。
　　在计算以宽扁梁为支座的板时，当按弹性计算时，对多跨连续板计算跨度用如下公式：
　　边跨： L=L0+a/2+b/2
　　L≤L0+h/2+b/2
　　中间跨： L=L0+b
　　L≤1.1L0
　　实际上，此公式对宽扁梁结构是不合理的。研究表明，与宽扁梁重合部分的板，其作用机理已与纯板完全不同，与梁共同作用并相互协调。考虑板的内力塑性重分布，一般对四周与梁整体连接的板中间跨的跨中截面，计算弯距可减少20%。实际上连续板跨中由于正弯距作用截面下部开裂，支座由于负弯距作用截面上部开裂，使得板的实际轴线成拱形，拱形支座位于梁边附近。根据以上理论依据，我们对板的计算跨度取值为L=L0+h（h为板厚）。
　　在计算板配筋时，一般构造手册都规定双向板负筋的长度取值为L1/4（从轴线计），对一般的梁板体系，负弯距基本上能被包络住。但对宽扁梁，如果还按这种取值，显然欠合理。我们认为合理的取值为L0/4+b/2（L0为板净跨）。
附一篇文章：