今天来聊一个问题。这个问题在群里被热烈讨论着。是关于地脚锚栓与钢筋弯钩的问题。
预埋锚栓遇到的问题
随着多层钢结构建筑的增多,采用外露式钢结构柱脚形式的项目也变得越来越多。
在进行外露式钢结构柱脚设计时钢结构基础地脚螺栓钢结构基础地脚螺栓,常常会察觉到地脚锚栓的个数以及直径方面的情况,从抗震角度计算下来,可能会出现根数较多且直径较大的状况。关于这个问题产生的原因,在此不做详细阐述。这里主要是探讨此设计结果将会引发哪些实际的问题。
比如当某市《施工图审查常见问题释疑》提出这种要求时:
门式刚架柱脚下的混凝土短柱较长,并且在刚接的情况下承受的弯矩较大。(当是两对铰接螺栓连接时,实际上也会有弯矩产生。)而门式刚架的方向没有梁板,无法为混凝土短柱的竖向钢筋提供锚固之处。所以,适宜将门式刚架方向的混凝土柱中的竖筋相对弯入对边竖筋的内侧,或者进行搭接焊。钢筋的锚固长度需要满足《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)(2015 年版)中的第 8.3.2 条规定。
以上文字经个人理解后简短总结为:竖向钢筋需弯,要弯至对面竖向钢筋内侧。从纵筋水平弯折起始处算起,锚固长度需满足规范要求。
直接带来的问题为:竖向钢筋在柱顶范围内会与预埋的地脚锚栓发生碰撞。一旦出现碰撞情况,必定会首先保证地脚锚栓的位置,此时纵筋就需要错位放置,或者先截断纵筋然后再进行搭接。这些情况给施工带来了不少麻烦。
另外这种要求的前后逻辑缘由存在一些混乱。为什么会这样呢?首先来看这种节点的做法,看看纯混凝土结构是如何进行的。
柱顶竖筋为什么要弯
图集《22G101》给出了以下标准做法构造图,其针对的是混凝土框架结构的梁柱节点区域。
梁柱节点区域
伸出屋面的柱顶
从这些构造图能够看出,大部分钢筋呈现出弯折的状态。为何要进行这样的设计呢?
框架梁柱节点采用刚性连接,这就使得梁钢筋的拉力要传递给柱子钢筋。因此,梁柱各自的纵向钢筋都必须要满足锚固和搭接的要求。当理解了这个缘由后,就能更好地理解基础柱顶的钢筋处理方式了。
构造设计的主要目的是传递力。只有理解了力的传递路径,才能够明白构造的原理。其关键在于怎样确保各种力能够有效地传递。
图中给出了直锚方案。梁柱高度若满足钢筋的直线锚固长度要求,那么柱顶的受力钢筋就无需弯折。
基于这个逻辑,上面基础柱顶的钢筋弯了那么多,这是不是有点不合理呢?
基础短柱钢筋要不要弯呢?
弯与不弯需要通过设计来确定。看下面这张图,就能明白设计确定的原因。
设计要综合考虑多方面的关系,包括基础短柱的高度、竖向钢筋的锚固长度以及地脚螺栓的位置等。为了便于现场施工,能够在直钩、90°弯钩、180°弯钩这几种弯钩中进行挑选。
最终的传力路径如下:钢柱底板将力传给地脚锚栓,地脚锚栓借助混凝土把力传给钢筋,钢筋经由混凝土把力传给基础;同时,钢柱底板的压力部分直接通过底板传递给了混凝土。