钢筋代换一般规则及方法.doc

钢筋代换一般规则及方法李承德二九年十月十九日目 录一、代换原则：3二、代换注意事项3三、常用代换方法：41、等强法42、等截面法43、等质量法54、半径简易法55、半径系数简易法5三、构件截面的有效高度影响5四、 钢筋代换实例6五、钢筋代换的验算：8一、代换原则：两个基本原则：、 钢筋代换应经设计同意原则；、 钢筋代换应遵照等强代换原则；十个必须遵照的原则：、当构件配筋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原则。、有抗震要求的梁、柱和框架，不宜以强度等级较高的钢筋代换原设计中的钢筋原则；、钢筋代换后的钢筋不混合原则；（即代换后不能形成不同级别的钢筋并肩工作现象）、钢筋代换后钢筋还应保持原有的平衡原则；（如梁下部原为2根16的钢筋，你不能用1根181根14）、钢筋代换后保证规范规定的最小、最大间距的原则；（如板米不少于三根，受力筋最大间距在不大于200，最小间距不小于50；梁箍筋最大不大于300，小于不小于50；梁主筋间距不小于25，等等）、钢筋代换后保证规范规定的最小钢筋直径要求的原则；、钢筋代时时应考虑特殊构件的特殊要求；（如吊环只能用级钢筋，吊车梁的钢筋不允许代换）、钢筋代换应按受力面代换原则；（如非正压柱，必须按单侧面钢筋进行代换）、构造钢筋、措施钢筋代换不能减少根数；（如挑檐角筋、温度控制筋、梁内侧面构造筋）、钢筋代换必须符合规范规定的最大、最小配筋率的要求原则。（代换后的钢筋用量不宜大于原设计用量的5%，也不低于2%）。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。二、代换注意事项钢筋代换时，必须充分了解设计意图和代换材料性能，并严格遵守现行混凝土结构设计规范的各项规定；凡重要结构中的钢筋代换，应征得设计单位同意。1对某些重要构件，如吊车梁、薄腹梁、彬架下弦等，不宜用HPB235级光圆钢筋代替HRB335和HRB400级带肋钢筋。2钢筋代换后，应满足配筋构造规定，如钢筋的最小直径、间距、根数、锚固长度等。3同一截面内，可同时配有不同种类和直径的代换钢筋，但每根钢筋的拉力差不应过大（如同品种钢筋的直径差值一般不大于5mm），以免构件受力不匀。4梁的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）或偏心受拉构件作钢筋代换时，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。三、常用代换方法：1、等强法这是最基本的方法，其它方法都是在此基础派生出来的。基本式：计算式1：代换后单根筋截面面积根数设计强度代换前单根筋截面面积根数设计强度但也可以在有限范围内小于代换前（下同不再赘述）计算式2： 式中 n2代换钢筋根数；n1原设计钢筋根数；d2代换钢筋直径；d1原设计钢筋直径；fy2代换钢筋抗拉强度设计值（表9-28）；fy1原设计钢筋抗拉强度设计值。2、等截面法1前提条件是钢筋的级别相同(即设计强度相同、直径不同的钢筋代换)计算式1：代换后单根筋截面面积根数代换前单根筋截面面积根数计算式2： （9-12）2.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、等质量法前提条件是钢筋的级别相同代换后单根筋质量根数代换前单根筋质量根数4、半径简易法前提条件是钢筋的级别相同代换后单根筋半径平方根数代换前单根筋半径平方根数注：这种代换特别适合在施工现场使用，口算就能计算出来能不能代换。如你到工地现场有人问你设计是3根16现在有18能不能用2根18代3根16，你口算2根18的9981，乘2162；3根16的8864，乘3192，结论出来了不能代换。5、半径系数简易法前提条件是钢筋的级别不同，依据混凝土结构设计规范GB500102002第4.2条表4.2.3-1中的普通钢筋强度设计值，折算出系数210/300=0.7；360/300=1.2，记住常用的。然后用半径平方乘（或除）系数，这种代换也特别适合在施工现场使用，口算就能计算出来能不能代换。当然也可以用截面或质量乘（除）系数，但因数值比较零散必须用笔算或计算器计算。钢筋强度设计值（N/mm2） 表项次钢筋种类符号抗拉强度设计值fy抗压强度设计值fy1热轧钢筋HPB235210210HRB335300300HRB400360360RRB4003603602冷轧带肋钢筋LL550360360LL650430380LL800530380三、构件截面的有效高度影响钢筋代换后，有时由于受力钢筋直径加大或根数增多而需要增加排数，则构件截面的有效高度h0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，然后再作截面强度复核。对矩形截面的受弯构件，可根据弯矩相等，按下式复核截面强度。 （9-14）式中 N1原设计的钢筋拉力，等于As1fy1（As1原设计钢筋的截面面积，fy1原设计钢筋的抗拉强度设计值）；N2代换钢筋拉力，同上；h01原设计钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离；h02代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离；fc混凝土的抗压强度设计值，对C20混凝土为9.6N/mm2，对C25混凝土为11.9N/mm2，对C30混凝土为14.3N/mm2；b构件截面宽度。四、 钢筋代换实例例1 今有一块6m宽的现浇混凝土楼板，原设计的底部纵向受力钢筋采用HPB235级12钢筋120mm，共计50根。现拟改用HRB335级12钢筋，求所需12钢筋根数及其间距。解本题属于直径相同、强度等级不同的钢筋代换，采用公式（9-13）计算：n2=50210/300=35根，间距=12050/35=171.4取170mm例2 今有一根400mm宽的现浇混凝土梁，原设计的底部纵向受力钢筋采用HRB335级22钢筋，共计9根，分二排布置，底排为7根，上排为2根。现拟改用HRB400级25钢筋，求所需25钢筋根数及其布置。解 本题属于直径不同、强度等级不同的钢筋代换，采用公式（9-11）计算：5.81根，取6根。一排布置，增大了代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离h0，有利于提高构件的承载力。例3 已知梁的截面面积尺寸如图9-57a所示，采用C20混凝土制作，原设计的纵向受力钢筋采用HRB400级20钢筋，共计6根，单排布置，中间4根分别在二处弯起。现拟改用HRB335级22钢筋，求所需钢筋根数及其布置。图9-57 矩形梁钢筋代换（a）原设计钢筋；（b）代换钢筋解 1弯起钢筋与纵向受力钢筋分别代换，以220为单位，按公式（9-11）代换22钢筋，1.98，取2根。2代换后的钢筋根数不变，但直径增大，需要复核钢筋净间距s：s=（300-225-622）/5=23.625mm，需要布置为两排（底排4根、二排2根）。3代换后的构件截面有效高度h02减小，需要按公式（9-14）复核截面强度。4角部两根改为25钢筋，再复核截面强度小结：代换钢筋采用422225，按图9-57（b）布置，满足原设计要求。五、钢筋代换的其它验算：一、钢筋代换抗弯承载力（强度）验算：单筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算基本公式为：MMu=fyAs(ho-fyAs/2a1fcb)当砼强度等级超过C50，a1取1.0.钢筋代换后的截面强度：fy2As2(ho2-fy2As2/2fcb)fy1As1(ho1-fy1As1/2fcb)fy2-拟代换钢筋的抗拉强度设计值fy1-原设计钢筋的抗拉强度设计值As2-拟代换钢筋的截面面积As1-原设计钢筋的截面面积ho2-拟代换钢筋合力作用点至构件截面受压边缘的距离ho1-原设计钢筋合力作用点至构件截面受压边缘的距离fc-砼抗压强度设计值b-构件截面宽度二、钢筋代换抗剪承载力（强度）验算：钢筋砼受弯构件，当配有箍筋和弯起钢筋时，其：斜截面受剪承载力的计算公式为：v0.7ftbho+1.25fyvAsvho/s+0.8fyAstysins，s-斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴向的夹角，一般取s=45，当梁截面较高时取s=60即钢筋砼受弯斜截面所承受的剪力主要由三部分组成：1.砼承担的剪力；2、箍筋承担的剪力；3、弯起钢筋承担的剪力。其中：箍筋所承担的剪力为：vsv=1.25fyvAsvho/s，所以，（1）、箍筋代换应满足：fyv2Asv2/s2fyv1Asv1/s1fyv2-拟代箍筋换的抗拉强度设计值fyv1-原设计箍筋的抗拉强度设计值Asv2-拟代换箍筋截面积Asv1-原设计箍筋截面积s2-拟代换箍筋沿构件长度方向上的距离s1-原设计箍筋沿构件长度方向上的距离弯起钢筋所能承载的剪力为：vsb=0.8fyAsbsins，所以，（2）、弯起钢筋代换后应满足：fy2Asb2fy1Asb1fy2-拟代换弯起钢筋的抗拉强度设计值fy1-原设计弯起钢筋的抗拉强度设计值Asb2-同一弯起平面内拟代换弯起钢筋的截面积Asb1-同一弯起平面内原设计弯起钢筋的截面积当fy2Asb2fy1Asb1时，即拟代换弯起钢筋抗力小于原设计弯起钢筋的抗力时，可通过适当增强箍筋的方法补强。（3）、箍筋代换量计算：Fyv2Asv2/s2fyv1Asv1/s1+2vj/3hoFyv2-拟代换箍筋的抗拉强度设计值fyv1-原设计箍筋的抗拉强度设计值Asv2-拟代换箍筋截面积Asv1-原设计箍筋截面积s2-拟代换箍筋沿构件长度方向上的间距s1-原设计箍筋沿构件长度方向上的间距ho-构件截面有效高度vj-弯起钢筋代换引起斜截面抗剪承载力（强度）（4）、降低值的计算式：Vj=0.8(fy1Asb1-fy2Asb2)sins三、钢筋代换抗裂验算：构件最大裂缝宽度计算：max=crsk(1.9c+0.08deq/te)Esmax-构件最大裂缝宽度cr-构件受力特征系数（对受弯构件取cr=2.1）-裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数Es-钢筋弹性模量deq-受拉区纵向钢筋的等效直径，deq=nidi/n