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第4章 混凝土工程
三、钢筋的配料与代换
1.钢筋配料
设计图中注明的钢筋尺寸是钢筋外轮廓尺寸（从钢筋外皮到外皮尺寸），称为钢筋外包尺寸。
钢筋弯曲后的特点是：弯曲处 内皮收缩、外皮延伸、轴线长度不变。
钢筋弯曲段外包尺寸大于轴线长度，二者之间存在一个差值，称量度差值。
如下料长度按外包尺寸总和来计算，则加工后钢筋尺寸会大于设计要求尺寸；只有按轴线长度下料加工，才能使钢筋形状尺寸符合设计要求。
4、钢筋工程
钢筋外包尺寸示意图
下料长度=外包尺寸-量度差值
下料长度=外包尺寸+端部弯钩增加值-量度差值
因此，钢筋下料时，其下料长度应为各段外包尺寸之和，减去量度差值，再加上两端弯钩增加长度。即：
钢筋下料长度 = 外包尺寸+端部弯钩增加值
- 量度差值
箍筋下料长度 = 箍筋周长+箍筋调整值
但箍筋下料长度也可按一般钢筋下料长度计算，仅是计算上繁琐一些。
（1）钢筋中间部位弯曲量度差
为计算简便，取量度差近似值如下：
当弯30°时，取0.3d；当弯45°时，取0.5d；
当弯60°时，取0.85d；当弯90°时，取2d；
当弯135°时，取3d。
（2）钢筋末端弯钩增加值
当弯180°时，增长值=0.5π(D+d)-(0.5D+d)+平直长度
当弯135°时，增长值=0.37π(D+d)-(0.5D+d)+平直长度
当弯90°时，增长值=0.25π(D+d)-(0.5D+d)+ 平直长度
1）HPB300级钢筋末端应作180°弯钩，其弯弧内直径D=2.5d，平直段长度为3d，故每弯钩增长值为6.25d。
2）钢筋末端作135°弯钩时，HRB400级钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍，平直部分长度应符合设计要求；
钢筋作不大于90°的弯折时，弯折处的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5倍。
所以，当弯90°时，下料长度为2d+平直段长；当弯135°时，为3d+平直段长。
3）焊接封闭环式箍筋外，箍筋末端应作弯钩。
A）设计无具体要求时，箍筋弯钩的弯弧内径应满足前规定外，尚应不小于受力钢筋直径；
B）箍筋弯钩弯折角度：
对一般结构，不应小于90°；
对有抗震等要求结构，应为135°；
C）箍筋弯后平直部分长度：
对一般结构不宜小于箍筋直径的5倍；
对有抗震等要求的结构，不应小于箍筋直径的10倍。其末端弯曲增长仍可按前式计算。
（3）箍筋下料长度计算
目前混凝土结构设计大都有抗震要求。下料长度可按抗震要求钢筋计算，但为简化计算一般先按外包或内包尺寸计算出周长，查表后，再加上相应的调整值即可。
表：箍筋下料长度调整值
【例1】某工程共有8根相同型号的钢筋混凝土外伸梁L1，混凝土等级为C30，环境类别为一类，抗震结构，梁配筋如图，钢筋级别为HPB300级（光圆钢筋）。求各种钢筋下料长度并填写钢筋配料单。
（选择例题）
【解】钢筋下料长度计算：
①号筋(φ20)：（6400-50）+2×6.25×20
= 6600 mm。
②号筋(φ20)：（6000+400+1300-50+350-25-8+200-50-2×8）+2×6.25×22-2×2×20
= 8296mm。
③号筋(φ20)：（1400+400-25+350-25-8）+2×6.25×20 - 2×20 = 2302 mm。
④号筋(φ20)：（1400+400+1300-25+200-50-2×8）+2×6.25×20-2×20 = 3419 mm。
⑤号筋(φ20)：2200+2×6.25×20 = 2450 mm。
⑥号筋(φ8)：（250-50+500-50）×2+140
=1440 mm。
箍筋根数：（800/100+1）×2+（4000/200-1）
=37(根)。
⑦号筋(φ14)：6400-50+2×6.25×14 = 6525mm。
⑧号筋(φ8)：250-50+2×6.25×8 = 300 mm。
架立筋根数：（6400/400）+1 = 17（根）
⑨号筋(φ14)：1284+400-25+2×6.25×14-0.35×14 = 1829 mm。
⑩号筋(φ8)：（250-50+350-50）×2+140
=1140 mm。（仅以最左侧箍筋为例）
箍筋根数：（1300/100）+1 = 14(根)。
【例题】某工程共有5根L1梁，梁的配筋如图所示，试作钢筋配料单（保护层厚度取25 mm，弯起筋弯起角度为45°，6箍筋量外包尺寸调整值为50㎜，外包尺寸调整值100㎜，梁截面尺寸450×200㎜）。
【解】 L1梁各钢筋下料长度计算如下：
①号钢筋为HPB300级钢筋，两端需作180°弯钩，则下料长度为：
6000－2×25 + 2×6.25×22
= 6225（㎜）
②号钢筋下料长度为：
6000－2×25 + 2×6.25×10
= 6075（㎜）
②与①号钢筋的差别是由于直径不同造成的！
③号钢筋为弯起钢筋，分段计算其长度。
端部平直段长为：400－25 = 375 ㎜
斜段长为：（梁高－2倍保护层厚度-2倍箍筋直径 ）×1.414 =（450－2×25-2×6）×1.414 = 549 ㎜
中间平直段长为：6000－2×400－2×（450－2×25 － 2×6）= 4424 ㎜
则③号钢筋下料长度为：375×2 + 549×2 +4424－4×0.5×22 + 2×6.25×22 = 6503㎜
④号钢筋为弯起钢筋，分段计算其长度。
端部平直段长为：400+500－25 = 875（㎜）
（大于③钢筋）
斜段长：（450－2×25 － 2×6）×1.414
= 549（㎜）（与③钢筋相同）
中间平直段长为：6000－2×（400+500）－2×（450－2×25-2×6）= 3424（㎜）
则④号钢筋下料长度为：875×2 + 549×2 +3424 - 4×0.5×22 + 2×6.25×22
= 6503（㎜）（与③钢筋相同）
⑤号钢筋为箍筋，可用三种方法计算，三者之间存在一定的误差，但均可满足工程要求。
方法1：以外包尺寸为基础
箍筋调整值为50mm，箍筋外包尺寸为：
宽度 =（梁宽－2倍保护层厚度 ）
= 200－2×25 =150 ㎜
高度 = （梁高－2倍保护层厚度 ）
= 450－2×25 = 400 ㎜
则⑤号箍筋的下料长度为：
（150 + 400）×2 + 50 = 1150 ㎜
方法2：以内皮尺寸为基础
箍筋调整值为100mm，箍筋内皮尺寸为：
宽度 = （梁宽－2倍保护层厚度-2倍箍筋直径 ）= 200－2×25 － 2×6 = 138 ㎜
高度 = （梁高－2倍保护层厚度-2倍箍筋直径 ）= 450－2×25 － 2×6 = 388 ㎜
则⑤号箍筋的下料长度为：
（138 + 388）×2 + 100 = 1152 mm
方法3：按普通钢筋计算
箍筋外包尺寸为：（宽度+高度）×2
=[（200－2×25）+（450－2×25）]×2
= 1100 ㎜
则⑤号箍筋的下料长度为：
1100－3×2×6（3个90°弯折）－2×3×6 （2个135°弯折）+ 2×10×6（2个弯钩平直段）
= 1148 ㎜ 【三种方法结果误差仅2㎜】
箍筋根数为：（构件长 - 2倍保护层厚度）/箍筋间距 + 1 =（6000－2×25）/200+1 = 30.75（根）。
实际下料时取31根。
2.钢筋代换
当钢筋品种、级别或规格需作变更时，应办理设计变更文件，在征得设计部门同意后，可按代换原则进行。
（1）等强度代换：当构件受强度控制时，钢筋可按强度相等原则进行代换。
（2）等面积代换：当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等原则进行代换。
（3）当构件受裂缝宽度或挠度控制时，代换后应进行裂缝宽度或挠度验算。
等强代换：
公式为：
上式有两种特例：
1）当代换钢筋强度相同、直径不同的钢筋代换：
2）当代换钢筋直径相同、强度设计值不同的钢筋代换：
（3）代换注意事项
1）对重要构件，如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦等，不宜用光圆钢筋代替带肋钢筋。
2）钢筋代换后应满足配筋构造规定，如钢筋最小直径、间距、根数、锚固长度等。
3）同一截面内可采用不同种类和直径的代换钢筋，但钢筋的拉力差不应过大（如同品种钢筋直径差值一般不大于5mm），以免构件受力不匀。
4）梁纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换，以保证正截面与斜截面强度。
5）偏心受压构件（如框架柱、有吊车厂房柱、桁架上弦等）或偏心受拉构件钢筋代换时，不取整个截面配筋量计算，应按受力面（受压或受拉）分别代换。
6）钢筋代换后，有时由于受力钢筋直径加大或根数增多而需要增加排数，则构件截面有效高度减小，截面强度降低。通常对这种影响可凭经验适当增加钢筋面积，然后可根据弯矩相等原则再作截面强度复核。
7）当构件受裂缝宽度控制时，如以小直径钢筋代换大直径钢筋，强度等级低的钢筋代替强度等级高的钢筋，则可不作裂缝宽度验算。

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