浅析混凝土结构施工中构件钢筋的代换

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在混凝土结构施工中，经常会遇到同一构件或截面上配置不同种类或规格的钢筋，由于钢筋级别的不全或直径的不齐而需要进行代换时常发生。下面就如何进行代换及计算问题进行讨论。

1.应满足现行的设计与施工规范要求

当需要钢筋代换时，应先取得设计单位的同意。在未知内力设计的情况下，一般只能以构件或截面承载力相等或略大于原设计的承载力为基本原则，同时还应满足混凝土结构的构造要求、施工条件并进行正常使用极限状态的有关验算。

钢筋代换一般根据图纸中的构件及截面尺寸，混凝土强度等级、实际配筋来进行，且必须满足《混凝土结构设计》规范和《混凝土结构施工质量验收规范》中的有关要求，主要是：

1.1不同种类钢筋的代换，应满足钢筋受拉承载力相等的原则。

1.2当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂，裂缝宽度或挠度验算。

1.3对重要受力构件，不宜用Ⅰ级代换Ⅱ、Ⅲ级钢筋。

1.4对抗震有要求的框架结构，不宜用强度等级较高的钢筋代替原设计中的钢筋，当必须代换时，对一、二级抗震等级其代换的钢筋检测所得的实际强度尚应符合下列要求：钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与钢筋的强度标准值的比值不应大于1.3。

1.5梁的纵向受力钢筋、弯起钢筋与箍筋应分别代换。

钢筋代换常遇到下列情形：同一钢筋级别条件下的钢筋直径代换；不同钢筋级别钢筋的代换，包括全部代换或部分代换。

2.钢筋代换计算

2.1按正截面承载力代换

对受弯构件应满足M2≥M1，其中M2为代换后构件受弯承载力设计值，M1为原构件受弯承载力设计值。

对受压或手拉构件应满足N2≥N1，其中N2为代换后构件轴向承载力设计值，N1为原构件轴向力设计值。

以上受弯、受压或受拉承载力设计值，应按《混凝土结构设计规范》中的有关公式计算钢筋面积。

2.2按斜截面受剪承载力代换

一般应满足V2≥V1，其中V2为代换后构件斜截面上的最大剪力设计值，V1为原构件斜截面上的最大剪力设计值。

在代换中应注意：在原构件中箍筋间距或直径改变的位置分为几个区段，这是为了适应剪力设计值变化而形成的，在代换中应作为相应的考虑；无论是静力，还是抗震设计，箍筋适量超配代换对结构总是有利的。

在受剪承载力设计值相同的区段内，可直接采用以下公式进行代换：

1.25fyv2·h0+0.8fy2Asb2×sinan≥1.25fyv1·h0+0.8fy1Asb1×sinan

式中的h0为截面的有效高度；an为斜截面上非预应力弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角；Asv1、Asv2分别为原设计的和代换后的配置在同一截面箍筋各肢的全部截面面积；S1、S2分别为原设计的和代换后的箍筋间距；fy1、fy2分别为原设计的和代换后的箍筋抗拉强度设计值；Asb1和Asb2分别为原设计的和代换后的同一弯起平面内的非预应力弯起钢筋的截面面积。

上述计算公式适用于箍筋与弯起钢筋各自承担剪力之间的调配，在可能的情况下，甚至可由箍筋代替弯起钢筋来承担剪力。当箍筋的级别不变时，仅是改变箍筋的直径、间距，肢数，等。箍筋与弯起钢筋并存时，代换应满足《混凝土结构设计规范》的构造要求，且箍筋的形式不宜改变。

对抗震有要求的框架梁、柱钢筋的代换，应按《混凝土结构设计规范》相关内容进行计算，取得设计单位认可进行代换。

3.钢筋代换后的正常使用性能验算

混凝土构件的纵向受力钢筋按正截面承载力代换后，还应对构件的裂缝控制验算和受弯构件挠度验算，具体计算方法详见《混凝土结构设计规范》第8章内容，以达到原设计的要求。

（作者单位：沈阳市政基础工程有限公司）