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设计规范对钢筋连接的基本规定

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鉴于钢筋接头传力性能在混凝土结构中的重要作用,《混凝土结构设计规范》(2015年版)(GB 50010-2010)在第8章“构造规定”中专门单独列出第8.4部分“钢筋的连接”做出相应的规定。并且在该节开头的第8.4.1条及后面相应的条款中,提出了钢筋连接的基本原则,其中主要的内容如下。

 

设计规范对钢筋连接的基本规定插图

 

(1)接头位置。由于钢筋接头的传力性能在任何情况下均不如整体钢筋,所以《混凝土结构设计规范》(2015年版)明确规定:“混凝土结构中受力钢筋的连接接头宜设置在受力较小处”。一般情况下,最适当的位置是在反弯点附近。由于作为构件中主要内力的弯矩,在反弯点处弯矩为零。而在靠近反弯点的区域,弯矩数值较小。我国传统习惯往往在柱脚和梁端处布置钢筋的连接接头。因为在地震时这里正是梁、柱弯矩最大的区域,所以这是很不妥当的做法。震害调查已经一再表明,柱端和梁端箍筋加密区也正是地震时最易遭受破坏的地方。如果考虑施工的方便,将钢筋接头移到柱端和梁端箍筋加密区以外的地方实现连接,也并不是太困难的做法。

 

对此,提醒设计、施工人员应当特别注意:最好不要在柱端和梁端箍筋加密区处设置钢筋的连接接头,包括机械连接接头。

 

设计规范对钢筋连接的基本规定插图1

 

(2)接头数量。因为钢筋连接接头是对传力性能的削弱,所以不希望在同一根受力钢筋上有过多的连接接头。规范规定:“在同一根受力钢筋上宜少设接头”。通常情况下,在梁的同一跨度和柱的同一层高的纵向范围内,不宜设置2个以上的钢筋连接接头,避免对构件的结构性能造成不利的影响。

 

(3)接头面积百分率。同样,因为钢筋连接接头对传力性能的不利影响,所以在构件横向范围的同一连接区段内,也应当对钢筋连接接头的面积百分率加以控制。《混凝土结构设计规范》(2015年版)规定了不同连接式连接区段的范围,以及处于同一连接区段范围内,钢筋连接接头面积百分率的限制。通常情况下,焊接和机械连接接头面积百分率限制均为50%,即全部钢筋应当分两批实现连接。而对于绑扎搭接连接,则有更详细的规定。在工程中,只有对于装配式结构预制构件的连接节点,因为只能采用全部钢筋连接的形式(接头面积百分率100%),则在采取更为严格构造措施的情况下,可作为个案,例外处理。

 

设计规范对钢筋连接的基本规定插图2

 

(4)回避原则。设计时特别应当注意的是:受力钢筋的连接接头要避免设置在受力的关键部位。《混凝土结构设计规范》(2015年版)特别强调:“在结构的重要构件和关键传力部位,纵向受力钢筋不宜设置连接接头”。这是因为如果钢筋在受力的要害处传力出现问题,将会引起严重后果。尤其是抗震框架结构的柱端和梁端,这是在地震作用下最可能出现塑性铰的要害区域,设置钢筋的连接接头将改变该处的“抗力”,大大不利于结构的抗震性能。

 

设计规范对钢筋连接的基本规定插图3

 

还应当指出的是:“抗力”不只是“强度”,还包括“延性”;接头的强度太高,并不完全有利。如果在梁端的连接接头“超强”(例如镦粗直螺纹接头),且不说对延性的影响,还很可能引起塑性铰的转移,从而影响抗震结构“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的延性设计原则。如果塑性铰转移到柱端,还有可能会引起更严重的后果一一结构倒塌。为此在结构的抗震设计中,还以强制性条文的形式对抗震钢筋的“超强比”做出严格的限制。对于钢筋的连接接头,也有同样的要求。因此,片面追求连接接头的“高强”或者“超高强”,不仅无益,甚至还是有害的。

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