建筑钢筋工程的设计和施工在保证质量的前提下,如能合理设计,合理加工配制用料,合理代换,采用合理的施工方法,积极推广使用新技术、新工艺,可以减少整个工程中钢筋的用量,降低工程成本、提高经济效益。
1、合理设计
目前,在建筑工程结构设计中,因考虑到计算、施工的简便和施工条件的限制,在构件的配筋上存在“有多不用少,有大不用小”的现象,如高柱的配筋,按柱各部位的受力计算柱根部用多根大直径钢筋,向上逐步减少钢筋根数并缩小钢筋直径,以减少钢筋用量,但目前有些设计只算出柱根部配筋,不论柱多高,受力怎样,从柱底部到顶部都统一配筋,据统计有10%~20%的配筋在柱内属多用,如一个电梯井框架柱,采用了不同直径的钢筋对焊新工艺后,从柱底部配筋Á32开始,向上逐步变换Á28、Á25、Á22、Á20、Á18,比不变配筋且绑扎的设计少用30%的钢筋用量。再如,在一些刚性梁、圈梁、过梁不同位置的配筋中,也可做相应改变,都可节省一定数量的钢筋。
虽然使用电算CAD计算多层框架可免去大量人工计算,加快出图速度,但通过多项多层框架工程的设计后发现,多层框架的电算仍需要进行人工调整,有些梁、柱的最后配筋凭有经验施工人员来定,可以节省部分配筋。
图纸设计者根据教科书建议的梁、柱截面尺寸的取值范围,结合自己的经验先对所有构件的大小初步确定一个尺寸,此时须注意尽可能使柱的线刚度ic与梁的线刚度Ib的比值大于1,这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑性铰时,柱端仍可处于非弹性工作状态而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段的目的,即“强柱弱梁强节点”,将初步确定的尺寸输入计算机进行试算,一般可得到下述2种结果:
(1)、部分梁、柱仅为构造配筋,比时,可根据电算显示的梁的裂缝宽度和柱的轴压比大小适当减少梁、柱的截面尺寸,和钢筋再试算。
(2)、部分梁显示超筋或裂缝宽度大于0.3mm,部分柱的轴压比超限或配筋率过大(试算时可控制柱的配筋率不大于3%),此时,可适当减少配筋,放大部分截面尺寸再试算,笔者建议:对于框架梁,其纵向受拉筋的配筋取0.4%~1.5%较适宜,对于框架柱,其全部纵向受力钢筋的配筋率取1%~3%较适宜,这样钢筋含量较经济。
2、合理加工配制用料
合理加工配制用料采用低强度钢筋可节约材料。在普通钢筋混凝土结构中采用低强度钢筋而不采用高强度钢筋,因为使用高强度钢筋发挥不了其本身的材料强度,只能将其作为低强度钢筋来用,因而也就失去了采用高强度钢筋的意义,达不到节约钢筋的目的,反而造成了浪费,两者的极限抗拉应变相差悬殊,混凝土产生裂缝时的极限抗拉应变为:(0.1~0.15)×10-3,而混凝土即将出现裂缝的钢筋应力仅为20~30N/mm2,即使在使用时允许出现最大裂缝宽度[Wmax]=0.2~0.3mm的构件,钢筋的应力也只不过是150~250N/mm2,由此看出,用高强度钢筋没有达到节省钢筋的目的。
目前,有些施工单位由于进料困难,并受加工条件的限制等原因,在钢筋加工配料方法和合理用料上,都存在一些弊病,如果采用合理的加工配料方法,先将钢筋按级别、规格分类,不同直径的钢筋都进行长线冷拉后,再经计算,合理下料,下料时采用先长后短,余头下预埋铁件用料的程序,可把钢筋损耗率降低在1%以内,利用率提高2%左右,如本人曾经施工过的城建培训楼中,非预应力钢筋全部经冷拉后合理下料,即盘圆钢筋长线按3%的冷拉率冷拉,做到了料尽其用,取得了良好的效果,700余吨钢筋工程量施工完毕后,现场基本无短废料,并节省钢筋9余吨。
3、合理代换
施工现场如材料充足,在构件允许而钢筋密度又小的情况下,如考虑用Ⅲ级钢筋代换Ⅱ级钢筋,Ⅱ级钢筋代换Ⅰ级钢筋的等强度代换方案。可节省钢筋用量,如某商住楼在工程施工中经设计院同意,采用了这种代换方案,节省钢筋7余吨。
4、合理的施工方案
提高混凝土的强度等级可以减少钢筋锚固长度,为了保证钢筋混凝土结构可靠地工作,纵向受力钢筋必须伸入按计算充分利用其抗拉强度的受力截面一定长度,以便借助于这个长度上的粘结力把钢筋锚固在混凝土中,该锚固长度ln是决定纵向钢筋的截断延伸长度影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要有混凝土强度、钢筋表面特征、钢筋保护层厚度与钢筋直径的比值等,当钢筋种类及保护层厚度已确定时,那么决定其粘结强度的主要因素就是混凝土强度等级了,混凝土强度等级的降低,将减少钢筋与混凝土之间的粘结强度,这时就要增大钢筋的锚固长度。
混凝土强度等级对钢筋强度充分利用时锚固长度ln的影响,受拉强度充分利用的钢筋,如钢筋混凝土悬臂梁上部纵向受力钢筋,伸入支座的最小锚固长度ln,当混凝土强度等级由C20降低到C30时,Ⅰ级钢筋要由30d减少到20d,Ⅱ级钢筋要由40d减少到30d,混凝土强度等级升高可以减少的锚固长度,这样节省钢筋,抗拉强度未充分利用的钢筋,如钢筋混凝土简支梁的下部纵向受力钢筋,因梁简支端正截面的弯矩M=0,按正截面受弯承载力要求,纵向钢筋适当伸入支座即可,但在主拉应力作用下,如果没有提高混凝土强度,即支座附近沿支座开始出现斜裂缝时,则与裂缝相交的纵向钢筋所受拉力明显增加,这时纵向钢筋在支座处的锚固长度不均不可以减少而且还显得尤其重要,从上面分析充分说明,提高混凝土强度等级不均可以节省部分钢筋,而且可以提高构件性能。
目前有些设计单位为使支撑容易定位而在基础、梁中设置了钢筋焊片,加长柱筋、板墙筋至基础底部,这样将有一定数量的钢筋只是为了施工时的临时定位支撑而浪费掉,若搭设临时支架代替焊片,可节省钢筋,如火力发电厂工程在施工一个大型锅炉基础时,采用了搭设临时支架代替钢筋焊片支撑定位,节省钢筋5t。
柱筋多为大直径钢筋,按设计规范规定,柱筋插入基础内的长度只要满足锚固长度就行,但为了施工定位支撑方便,不论基础多深,都要有20%~40%的柱筋插至底板造成浪费,为了节省这部分钢筋,某商业楼中几幢工程采用了小直径钢筋与柱的大直径钢筋对焊的方法,满足了施工时支撑定位要求,在几个基础的柱根钢筋施工中少用钢筋5t多。
建筑钢筋工程的设计和施工在保证质量的前提下,如能合理设计,合理加工配制用料,合理代换,采用合理的施工方法,积极推广使用新技术、新工艺,可以减少整个工程中钢筋的用量,降低工程成本、提高经济效益。目前,在建筑工程结构设计中,因考虑到计算、施工的简便和施工条件的限制,在构件的配筋上存在“有多不用少,有大不用小”的现象,如高柱的配筋,按柱各部位的受力计算柱根部用多根大直径钢筋,向上逐步减少钢筋根数并缩小钢筋直径,以减少钢筋用量,但目前有些设计只算出柱根部配筋,不论柱多高,受力怎样,从柱底部到顶部都统一配筋,据统计有10%~20%的配筋在柱内属多用,如一个电梯井框架柱,采用了不同直径的钢筋对焊新工艺后,从柱底部配筋Á32开始,向上逐步变换Á2
8.Á2
5.Á2
2.Á20、Á18,比不变配筋且绑扎的设计少用30%的钢筋用量。
虽然使用电算CAD计算多层框架可免去大量人工计算,加快出图速度,但通过多项多层框架工程的设计后发现,多层框架的电算仍需要进行人工调整,有些梁、柱的最后配筋凭有经验施工人员来定,可以节省部分配筋。图纸设计者根据教科书建议的梁、柱截面尺寸的取值范围,结合自己的经验先对所有构件的大小初步确定一个尺寸,此时须注意尽可能使柱的线刚度ic与梁的线刚度Ib的比值大于1,这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑性铰时,柱端仍可处于非弹性工作状态而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段的目的,即“强柱弱梁强节点”,将初步确定的尺寸输入计算机进行试算,一般可得到下述2种结果:(1)、 部分梁、柱仅为构造配筋,比时,可根据电算显示的梁的裂缝宽度和柱的轴压比大小适当减少梁、柱的截面尺寸,和钢筋再试算。(2)、 部分梁显示超筋或裂缝宽度大于0.3mm,部分柱的轴压比超限或配筋率过大(试算时可控制柱的配筋率不大于3%),此时,可适当减少配筋,放大部分截面尺寸再试算,笔者建议:对于框架梁,其纵向受拉筋的配筋取0.4%~1.5%较适宜,对于框架柱,其全部纵向受力钢筋的配筋率取1%~3%较适宜,这样钢筋含量较经济。合理加工配制用料采用低强度钢筋可节约材料。
在普通钢筋混凝土结构中采用低强度钢筋而不采用高强度钢筋,因为使用高强度钢筋发挥不了其本身的材料强度,只能将其作为低强度钢筋来用,因而也就失去了采用高强度钢筋的意义,达不到节约钢筋的目的,反而造成了浪费,两者的极限抗拉应变相差悬殊,混凝土产生裂缝时的极限抗拉应变为:(0.1~0.15)×10-3,而混凝土即将出现裂缝的钢筋应力仅为20~30N/mm2,即使在使用时允许出现最大裂缝宽度[Wmax]=0.2~0.3mm的构件,钢筋的应力也只不过是150~250N/mm2,由此看出,用高强度钢筋没有达到节省钢筋的目的。目前,有些施工单位由于进料困难,并受加工条件的限制等原因,在钢筋加工配料方法和合理用料上,都存在一些弊病,如果采用合理的加工配料方法,先将钢筋按级别、规格分类,不同直径的钢筋都进行长线冷拉后,再经计算,合理下料,下料时采用先长后短,余头下预埋铁件用料的程序,可把钢筋损耗率降低在1%以内,利用率提高2%左右,如本人曾经施工过的城建培训楼中,非预应力钢筋全部经冷拉后合理下料,即盘圆钢筋长线按3%的冷拉率冷拉,做到了料尽其用,取得了良好的效果,700余吨钢筋工程量施工完毕后,现场基本无短废料,并节省钢筋9余吨。施工现场如材料充足,在构件允许而钢筋密度又小的情况下,如考虑用Ⅲ级钢筋代换Ⅱ级钢筋,Ⅱ级钢筋代换Ⅰ级钢筋的等强度代换方案。
可节省钢筋用量,如某商住楼在工程施工中经设计院同意,采用了这种代换方案,节省钢筋7余吨。提高混凝土的强度等级可以减少钢筋锚固长度,为了保证钢筋混凝土结构可靠地工作,纵向受力钢筋必须伸入按计算充分利用其抗拉强度的受力截面一定长度,以便借助于这个长度上的粘结力把钢筋锚固在混凝土中,该锚固长度ln是决定纵向钢筋的截断延伸长度影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多,其中主要有混凝土强度、钢筋表面特征、钢筋保护层厚度与钢筋直径的比值等,当钢筋种类及保护层厚度已确定时,那么决定其粘结强度的主要因素就是混凝土强度等级了,混凝土强度等级的降低,将减少钢筋与混凝土之间的粘结强度,这时就要增大钢筋的锚固长度。混凝土强度等级对钢筋强度充分利用时锚固长度ln的影响,受拉强度充分利用的钢筋,如钢筋混凝土悬臂梁上部纵向受力钢筋,伸入支座的最小锚固长度ln,当混凝土强度等级由C20降低到C30时,Ⅰ级钢筋要由30d减少到20d,Ⅱ级钢筋要由40d减少到30d,混凝土强度等级升高可以减少的锚固长度,这样节省钢筋,抗拉强度未充分利用的钢筋,如钢筋混凝土简支梁的下部纵向受力钢筋,因梁简支端正截面的弯矩M=0,按正截面受弯承载力要求,纵向钢筋适当伸入支座即可,但在主拉应力作用下,如果没有提高混凝土强度,即支座附近沿支座开始出现斜裂缝时,则与裂缝相交的纵向钢筋所受拉力明显增加,这时纵向钢筋在支座处的锚固长度不均不可以减少而且还显得尤其重要,从上面分析充分说明,提高混凝土强度等级不均可以节省部分钢筋,而且可以提高构件性能。
目前有些设计单位为使支撑容易定位而在基础、梁中设置了钢筋焊片,加长柱筋、板墙筋至基础底部,这样将有一定数量的钢筋只是为了施工时的临时定位支撑而浪费掉,若搭设临时支架代替焊片,可节省钢筋,如火力发电厂工程在施工一个大型锅炉基础时,采用了搭设临时支架代替钢筋焊片支撑定位,节省钢筋5t。柱筋多为大直径钢筋,按设计规范规定,柱筋插入基础内的长度只要满足锚固长度就行,但为了施工定位支撑方便,不论基础多深,都要有20%~40%的柱筋插至底板造成浪费,为了节省这部分钢筋,某商业楼中几幢工程采用了小直径钢筋与柱的大直径钢筋对焊的方法,满足了施工时支撑定位要求,在几个基础的柱根钢筋施工中少用钢筋5t多。
您好,1.建筑平面布置上力求方正,尽量避免出现平面不规则,控制平面长宽比,房间(板块)分隔不要相差太大,尽量避免出现平面不规则,这就可以少布置或不需要布置抗扭构件来降低钢筋的使用量; 控制平面长宽比:平面长宽比较大的建筑物,由于两主轴方向的整体刚度相差甚远,在水平力作用下,两向构件受力的不均匀性造成配筋不均,增加钢筋用量。房间(板块)分隔不要相差太大,相邻板块相差越大会导致计算负筋增大。
3.立面上尽量少作一些通过钢筋累积起来的复杂构架、外凸较大的线条大样等。对抗震及提高承载力没有任何帮助而只会提高钢筋止水螺杆用量的构件建议建筑通过配色或者简约的线条来实现建筑物的美观。或者通过设计一些二次装修的玻璃幕墙、玻璃顶棚、钢结构网架来完善建筑的功能和保持造型的新颖。4.采暖、通风、给排水、电力及建筑物的竖向运输设备等服务设施对结构设计在某些情况下也会有重大影响希望能够帮助到您,谢谢。
钢筋用量的控制必须在下料上精打细算,在保证质量和符合设计及规范要求的前提下,尽量减少废料。
建筑工程合同中钢筋损耗一般规定为2-3%。在实际施工中,钢筋损耗率可用下式计算:钢筋损耗率=(钢筋实际使用量-钢筋下料计算量)/钢筋下料计算量,这样算下来,一般为3%左右。
一.钢筋选择进料法采购钢筋时,针对下料单组合排列及工地实际情况,必须对钢筋的长度进行选择。例1:某大型加工楼大梁需用Ф25钢筋,料长9.83m,显然采购10m长钢筋废短头最少。例2:某大型加工楼基础桩主筋需用Ф12钢筋,料长2.23m×4=8.92m,2.23×5=11.15m,显然,采购9m长钢筋最合适。其具体作法是,以每根桩筋为9m/4=2.25m下料,其中1层柱钢筋缩短2cm即可。
例3:某2层框架楼,柱筋需对焊接长,二层地面已留出应有长度的钢筋接头,2层层高为4.4m。需对焊的柱筋下料,一般长度等同于层高,不需考虑对焊烧蚀余量,此处为4.4m。考虑在9m长整尺钢筋上易截取的4.5m长钢筋经对焊后,只是让3层地面露出的柱头长度比2层地面露出的柱头长度增加1cm,不仿碍2层主梁钢筋的放置,所以应选择9m长钢筋。
例4:基础主次梁的焊接接头不允许超过50%,因此,大梁主筋的起头除采购12m钢筋以外,还应采购一半9m长的钢筋。纠正:只有12m钢筋才是最优采购的观点!
二.钢筋长短料组合搭配下料法钢筋制作过程中,同一种规格钢筋往往有多种下料尺寸,不应按下料单中的先后顺序下料,而应根据组合排列的规律先截长料,再做短料,这是钢筋下料时节省钢筋的一项原则。例:某框架梁需用①号筋4.2m、 ②号筋 4.7m负弯矩筋,现场有9m长Ф25钢筋。
如果按下料单下料的顺序,截①号筋有600mm短头出现,截②号筋剩余4.3m,用搭配法下①②筋料,只有10cm短头。纠正:钢筋下料依据钢筋下料单编号逐一下料的观点!
三.相乘计算钢筋下料法例:某标准层主梁需用φ8箍筋3000个,单个箍筋料长1.9m。在调直机普遍使用前,盘条的调直加工一般是,用绞磨或卷杨机调直后,用大剪子或钢筋切断机随意先断长料然后截取箍筋,这样往往会出现大量短头。
正确的作法是,在盘条调直后,先计算1.9m×5=9.5(m),在调直后的钢筋上截取600根9.5m长直条,然后再截取1.9m长箍筋,不会有短头出现。纠正:不经过计算直接先截取9m或12m钢筋然后做箍筋的观点!
四.相加计算钢筋下料法例:某基础大梁需用5.7m、6.2m两种长度的Ф25钢筋,其数量相近,现场有12m长钢筋。
5.7m+6.2m=11.9m,显然,在1根12m长钢筋上可截取5.7m和6.2m长钢筋各一根,比分别截取两种钢筋,可减少短钢筋头。
五.混合计算钢筋下料法例:某框架楼需要3.8m、4.2m两种长度的Ф20负弯距筋,现场有12m的钢筋。
3.8×2+4.2m=11.8(m),在一根12m长钢筋上截取2根3.8m钢筋和1根4.2m长钢筋为最佳下料方案。在钢筋下料时,为了减少钢筋短头,需要经常采用相加法和混合法下料,这两种方法尤其适用于有多个下料尺寸、较粗钢筋的下料,是框架结构中经常采用的下料方法。
六.上下层钢筋结合下料法例:某框架楼层高4.2m,现需要对焊第二层柱筋。二层地面上已留出650mm长的钢筋柱头,但在常见的9m或12m整尺钢筋上截取4.2m柱筋,均有大量的废短头及焊接头出现。
如果把第二层柱与第三层柱结合推算,这两根柱筋加起来总长为4.2m+4.2m=8.4m,如果设计第二层柱筋取用4.5m(易从9m长整尺钢筋上取得),第三层柱筋取用4m(易从12m整尺钢筋上取得),则4.5m+4m=8.5m,经对焊后在第三层顶板上露出650mm+100mm-2×30mm=690mm长的钢筋柱头,结果既没有短头出现,也避免了短头钢筋再接长的焊接。
七.箍筋形式换用、不受力钢筋少用或不用的钢筋下料法例:预应力管桩桩心钢筋笼采用Ф8◎200水平箍筋,得到监理同意后采用螺旋箍筋,直径600mm的管桩每10m长桩心可节约大概10m长箍筋。例:预应力管桩桩心钢筋笼采用Ф12的三根钢筋焊接桩心受力主筋上,作用为架设在桩顶固定钢筋笼不下沉,考虑完全没有力学作用只把Ф12的3根钢筋插入箍筋定位,待桩心混凝土浇注完毕终凝后取出,四千多根管桩节约4000m钢筋。
八.一步到位钢筋下料法例:某小区每幢住宅楼外围均设有66根明柱,柱顶端在一层檐子底部标高为2.050m处封顶,且每根明柱配有6Ф16钢筋,现需要在基础工程中下料。
基础工程柱子的主筋下料,按照传统做法,即把每根柱子的主筋甩出防潮层以上,并错开搭接,待一层施工时再下料接长。如果认真查看柱子防潮层以上的情况就会发现,在防潮层以上甩出的较高柱筋的柱头距柱子顶端只有1.36m,所以柱筋下料从基础到顶端共有3.4m长,可以一步到位,不仅减少了接头,而且也省去了加密箍筋,预先绑扎柱骨架时应一次把箍筋绑完,节省人工,同时工程质量有保证。由此可见,柱筋采取一步到位法下料,其综合经济效益非常可观。
九.短尺定做钢筋下料法有的钢筋经销处能进长短不齐但质量合格的钢筋,长度大多在7m以下,可以根据需要截取各种长度的短料,价格也不贵。采购这种钢筋短料,不仅无短头,而且也省支了机械切断费用,所以当工程中需要钢筋短料时,可以根据下料单提前呈报、定做。
十.改接头钢筋下料法住宅楼的圈梁主筋接长常常采用绑扎搭接,如果采用焊接方法接长,既节省绑扎长度的钢筋,也节省加密箍筋。
综合来看,焊接钢筋需用人工费、电焊条等,与绑扎搭接需用的接头费用大致相抵,但可节省箍筋。十
一.废短钢筋头降格使用下料法例:某框架楼大梁端头需用Ф20负弯矩筋,料长1.88m,现场有直径Ф2
2.长2m左右的短钢筋头,可以截取长1.88mФ22短钢筋头代替Ф20钢筋使用。考虑这种作法会增大构件配筋率,为避免过量配筋,在具体实施时宜降低一个规格使用。十
二.无短头起头钢筋下料法例:某住宅楼基础网片为Ф12钢筋绑扎搭接,现场有12m长钢筋。
施工规范规定:绑扎接头在同一截面内的百分率不大于25%,所以网片钢筋起头至少以4根相差1.3倍搭接长度的钢筋为一组,然后平行排列。为避免出现短头,可按以下方法起头。先截取长度+后余长度=12m,⑴2m+10m=12m、⑵3m+9m=12m、⑶4m+8m=12m、⑷5m+7m=12m。
可任取两组,并成一组,也可以把12m整长钢筋作为每一组的第5根。但制作时并不与每一组起头捆在一起而单在布筋时单独排列。这种起头方法没有短钢筋头。在框架楼大梁起头时,如果现场只有一种长度的整尺钢筋,可以把整尺钢筋一分为二,与整尺钢筋各50%起头。
从正规的方法下来考虑的:
1.圆钢采用调直机调直,加大延伸率;也可以与设计联系,采用冷拨钢丝。
2.对二级钢或三级钢,在施工的时候,对下料的长度要与现场的整根钢筋的长度结合考虑,尽量减少丢料。
4.加强钢筋下料的审查及施工过程的控制,其实很多材料的浪费都是人为原因造成的,如下料不准确,下料不按要求,对余料乱丢。
1.建筑工程设计时,就要注意钢筋采用三级钢比二级钢性价比方面好一些。
2.钢筋采购时与钢筋供应商谈好:必须供应施工单位所要求的定尺寸的钢筋,避免浪费。
4.加强钢筋翻样工的管理,尽量少产生浪费。加强审查工作。
微信扫码关注公众号
获取更多考试热门资料