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最小配筋率、配筋率、超筋率定義與分析

配筋率:橋樑工程中,一般指的是面積配筋率,即受拉鋼筋面積與主樑面積之比。

超筋率:即主樑的配筋率如果達到或超過此引數後(一般為2.5),會產生超筋破壞的危險。

鋼筋砼重量:素砼密度設計一般採用25(kN/m3),鋼筋為78(kN/m3),計算樑重時,一般綜合採用26(kN/m3)。

【問】關於配筋率的定義
鋼筋混凝土結構設計規程等規程上,語焉不詳的地方很多。就拿配筋率來說,
1.  樑的配筋率:是採用鋼筋面積除以樑寬與有效高度的成績。但是樑的最低配筋率卻不採用有效高度,而採用包含混凝土保護層厚度在內的樑高。而樑的最高配筋率(防止樑超筋)則又是採用有效高度。感覺很混亂。
問題:混凝土規範11.3受拉鋼筋配筋率的表格裡,是採用樑的有效高度嗎?“當樑的縱向受拉鋼筋配筋率超過2%時候,箍筋的直徑增加2毫米”,這裡的配筋率也是採用樑的有效高度嗎?
2.  對於箍筋,《鋼筋混凝土規範》上僅僅提到箍筋配筋率:拿箍筋的面積除以樑寬度和箍筋間距的乘積。而在《高層混凝土結構技術規程》上,則分為箍筋的面積配筋率和箍筋的體積配筋率。面積配筋率定義和《鋼筋混凝土規範》的符號以及定義一致,此外又多出來一個箍筋的體積配筋率。但是沒有找到定義,一些一級註冊考試輔導書上定義是採用Acor,即拿箍筋的體積除以除去保護層厚度的所謂核心區寬度與箍筋間距的乘積。這樣顯然比前面的面積配筋率稍稍低一些,道理如同配筋率採用全高的結果比採用有效高度略微小一些一樣。
如果是工程應用,有些時候這些細微的區別倒影響不大。但是要命的是一級註冊考試,這些細微的差別可能就會導致選項錯誤。

最近仔細鑽研這些規程,發現很多地方用一個圖能解釋得很清楚的地方,這些老傢伙們非要用語言來表達,而用的語言又之乎者也的,很難懂。還有需要給出個定義的地方,偏偏不給定義,你雖然大致知道什麼意思,但是你不知道準確的定義,應用就比較麻煩(譬如配筋率)。此外,還有一些係數,也是很生僻的,因為前面有了,後面再用他就不說了,如果你規範不是特別熟悉,考試時候你查這一個係數,就夠你忙個10分鐘!我現在的辦法是,在自己買的規範上最大量筆記。

對以上涉及到的各種配筋率的定義,誰很清楚,麻煩總結總結。
 
【答】
對於箍筋,我的理解如下:
1、樑類構件:因無軸向壓力(或者說軸向壓力很小),各類規範都是按面積配箍率計算的,主要是防止抗剪少筋破壞;
2、柱類構件(包括剪力牆邊緣構件):因此類構件軸向壓力很大,配置箍筋的目的之一是為了增強對核心區混凝土的約束,滿足地震作用下的延性要求。因此各類規範都是按照體積配箍率控制的。
 
【答】
1.面積配筋率與體積配筋率:面積配筋率是算樑類構件的一個指標,體積配筋率是算柱類構件的指標,分開了就好理解了;面積配筋率用的是全截面面積,體積配筋率用的是核心區的體積
2.最小配筋率與最大配筋率:按不利來確定是計算全截面還是有效截面,誰不利用誰;最小配筋率,是防止少筋破壞,鋼筋用的少不好,於是用全截面算的最小配筋要多,就選全截面;最大配筋率,是防止超筋破壞,鋼筋用的多反而不好,用有效截面截面算的鋼筋少,選有效截面
 
【答】
在鋼筋混凝土構件的設計中,提起“配筋率”,行內人士想必都不陌生,這裡我主要說的配筋率是鋼筋混凝土結構構件中縱向受力鋼筋的配筋百分率。在設計過程中,最初本人對它的概念比較模糊,並發現工作多年的同行朋友對此理解也有誤區,所以在這裡整理一下自己的理解,和大家分享。
  在《混凝土結構設計規範》中9.5.1註解第3條,受壓構件的全部縱向鋼筋和一側縱向鋼筋的配筋率以及軸心受拉構件和小偏心受拉構件一側受拉鋼筋的配筋率應按構件的全截面面積計算。
  這句話我讀了幾十遍,照字面理解,我們計算配筋率的時候,分母應該取全截面面積,即b·h,但是我看校對人員幫我看圖的時候,驗算配筋率,用As/(b·h。)。有人說h和h。的差距在實際工程中的意義不大,我看未必,單排配筋時h。=h-35,差距還不算大,而雙排或雙排以上配筋時h。=h-60,如此說來,我們還真的應該摳一下到底用h還是h。
   這個問題縱說紛議,我查閱資料和規範得出如下看法:
  《建築結構設計規範應用圖解手冊》明確指明受彎構件最小配筋率是按有效高度計算,受壓構件按全截面。PKPM對受彎構件也是按有效高度計算的。我同意這個說法的一部分,並且這樣理解:對於大偏心或受彎構件在計算配筋時都不考慮受拉區一側砼抗拉強度,僅考慮有效截面積,所以應該採用As/b*h。來計算,在小偏心或軸壓構件不存在砼抗拉情況,應按全截面來計算As/b*h來計算。
  照此說來,9.5.1的註解3彷彿沒有說清楚h和h。的問題,對於受彎構件,從理論上說,計算最小配筋率也應該用h。,這在規範組編制的《混凝土結構計算算例》中有提及,而且,美國ACI規範也是如此規定的。這和計算最大配筋率等的概念一致,從受力圖形上就可以明白,不再贅述。設計和考試的時候,仍應按規範條文規定計算,也就是說,該用H的時候用H。,據說沒有改變過來,是因為修訂規範時想改,但是擔心整本規範安全度提得高了,鋼筋用量偏大,部裡不同意,於是就降了一些其他指標,但是把最小配筋率又提了點。
  說了這麼多,我怕把大家說糊塗了,就概括一下:實際工程中:1.當你計算樑的配筋率的時候,驗算是否達到最小配筋率,請用b·h來做乘數,驗算最大配筋率的時候,分子請用b·h。,這樣偏安全。2.計算柱子配筋率時,全用b·h。
  上面是根據《混凝土結構設計規範》9.5.1引發的思考,下面我們看《建築抗震設計規範》第52頁6.3.3中第1條:樑端縱向受拉鋼筋的配筋率不應大於2.5%,且計入受壓鋼筋的樑端混凝土受壓區高度和有效高度之比,一級不應大於0.25,二、三級不應大於0.35。
   對這句強規開始重視是有一次同事的圖樑端配筋率已經大於2.5%了,被審圖中心提出意見,說違反強規。這裡控制的是樑端受拉鋼筋,而對於樑跨中下部縱向受拉鋼筋很多人也按2.5%來控制,這樣正確嗎?可能是這個2.5%給大家印象太深刻了吧,實際上在規範上對於樑中間段下部縱向受拉鋼筋的控制僅限於ξ=x/h。≤ξb,也就是受相對受壓區高度限制的。但是樑是有經濟配筋率的,控制1%-1.5%比較合適吧。
  舉個例子,昨天給校對看了份圖,有個250X600的樑,上面是2個18,下面是7個25,校對給寫了個:超筋!違反強規!根據什麼說我超筋呢?我計算:C30混凝土,HRB335級鋼筋:由α1fcbx=fyAs-fy’As’算出X=(300X3436-300X509)/(14.3X250)=245.6mm,ξ=X/h。=245.6/540=0.45<0.55,那麼照此看來,我並沒有超筋,只是樑配筋並不經濟。
  這是我最近對配筋率的一點個人理解,希望各位同仁給予指點,加以評論。

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