1.3 框架柱柱身纵筋与箍筋构造
平法图集16G101-1中各种构件适用于抗震设防烈度为6~9度地区的现浇钢筋混凝土结构,我国绝大多数地区在建筑工程设计时均要考虑抗震设计,所以这里按抗震设计讨论框架柱钢筋构造情况。
抗震框架柱为偏心受压构件,地震时框架结构要承受往复水平地震力作用。地震力作用下使柱身产生弯矩和剪力,框架柱弯矩图形的反弯点通常在每层柱的中部,显然弯矩反弯点附近的内力较小,在此范围进行钢筋连接符合“受力钢筋连接应在内力较小处”的原则。所以在平法标准构造详图中,确定抗震框架柱在楼层上下节点附近为柱纵向受力钢筋的非连接区,同时该区域也是柱箍筋的加密区布置范围。除非连接区外,框架柱的其他部位为允许连接区,也是箍筋的非加密区。纵筋和箍筋在框架柱中的布置情况如图1-15所示。
图1-15 框架柱中纵筋和箍筋的布置情况
1.3.1 框架柱纵向钢筋连接构造
1.3.1.1 框架柱纵向钢筋一般连接构造
《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中规定,轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力构件不应采用绑扎搭接;其他构件中的钢筋采用绑扎搭接时,受拉钢筋直径不宜大于25mm,受压钢筋直径不宜大于28mm。由于绑扎搭接受条件限制,又浪费钢筋,目前工程中柱纵筋常采用机械连接或焊接连接。框架柱柱身纵向钢筋可以在非连接区以外的任意位置进行连接,柱相邻纵向钢筋连接接头相互错开,在同一连接区段内钢筋接头面积百分率不宜大于50%,如图1-16所示。其构造要求说明如下:
图1-16 框架柱纵向钢筋连接构造
① 柱纵向钢筋非连接区位置:地上一层(底层)柱下端非连接区高度≥Hn/3,是单控值;其他部位所有柱的上端和下端非连接区高度应≥Hn/6、≥hc、≥500mm,为“三控”值,即在三个控制值中取最大者。Hn表示框架柱所在楼层的柱净高,hc表示柱截面长边尺寸(圆柱为截面直径)。
② 当采用绑扎搭接时,搭接长度为llE(按较小钢筋直径计算),相邻纵筋连接点应错开0.3llE。
③ 当采用机械连接时,相邻纵筋连接点应错开≥35d(d为较大纵筋直径)。
④ 当采用焊接连接时,相邻纵筋连接点应错开≥35d和≥500mm。
1.3.1.2 地下室框架柱纵向钢筋连接构造
地下室框架柱(KZ)的纵向钢筋连接构造如图1-17所示,与无地下室框架柱(KZ)纵筋连接构造可以进行比较,这样学习更容易理解和记忆。其构造要点如下:
① 地下室的最上一层柱顶面标高,即为嵌固部位标高,嵌固部位由设计指定。地上一层柱下端(嵌固部位)非连接区高度≥Hn/3,是单控值。
② 地上一层柱上端和柱二层以上所有柱的上端和下端非连接区高度应≥Hn/6、≥hc、≥500mm,为“三控”值,与一般柱纵筋构造相同。
③ 地下室最下一层的柱底面标高即为基础顶面标高。地下室所有部位柱的上端和下端非连接区高度应≥Hn/6、≥hc、≥500mm,三者中取大值。
图1-17 地下室框架柱纵向钢筋连接构造
1.3.1.3 框架柱纵筋发生变化(上、下层配筋量不同)时连接构造
当框架柱上下层纵筋配筋量发生变化时,如柱上下层纵筋直径相同,但纵筋根数增加或减少的情况,或柱上下层纵筋根数相同,但纵筋直径不同时的情况,具体连接构造见表1-3。
1.4彩图
框架柱纵筋发生变化时连接构造
1.3.2 框架柱箍筋构造
1.3.2.1 框架柱箍筋加密区范围
(1)框架柱无地下室时,按抗震设计的箍筋加密区范围与柱纵筋非连接区范围相同,如图1-18所示。其具体构造要求为:底层柱下端(嵌固部位)箍筋加密区范围≥Hn/3,是单控值;底层柱上端和其他层柱的上端和下端箍筋加密区范围均满足≥Hn/6、≥hc、≥500mm,即三者中取大值。Hn表示框架柱所在楼层的柱净高,hc表示柱截面长边尺寸(圆柱为截面直径)。
(2)有地下室框架柱的箍筋加密区范围也与地下室框架柱纵筋非连接区范围相同,如图1-19所示。其具体构造要求为:地上一层柱下端(嵌固部位)箍筋加密区范围≥Hn/3,是单控值;地下室从基础顶面至嵌固部位所有柱的上端和下端箍筋加密区范围均满足≥Hn/6、≥hc、≥500mm,即三者中取大值。
表1-3 框架柱纵筋发生变化(上、下层配筋量不同)时连接构造
1.5 彩图框架柱箍筋布置与箍筋形式
图1-18 框架柱(KZ)箍筋加密区范围
图1-19 地下室框架柱(KZ)箍筋加密区范围
(3)当未设地下室的框架柱基础埋置较深,且在一层地面位置未设置地下框架梁,除满足底层柱下端箍筋加密至Hn/3高度,还应在距刚性地面上下各500mm范围设置箍筋加密区,如图1-20所示。
图1-20 底层刚性地面上下箍筋加密范围
(4)当框架柱纵筋采用搭接连接时,应在柱纵筋搭接长度范围内按≤5d(d为搭接钢筋较小直径)及≤100mm的间距加密箍筋。
(5)有些部位沿柱全高都需要箍筋加密,包括三种情况:①框架结构中一、二级抗震等级的角柱;②抗震框架柱Hn/hc≤4的短柱;③抗震转换柱。
1.3.2.2 框架柱箍筋的复合方式
根据构造要求,当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋根数多于3根时,或当柱截面短边尺寸小于400mm但各边纵向钢筋根数多于4根时,应设置复合箍筋。框架柱矩形截面箍筋的复合方式,如图1-21所示。设置复合箍筋的基本要求为:
图1-21 框架柱箍筋的复合方式
(1)截面周边为封闭箍筋,截面内的复合箍为小箍筋或拉筋。采用这种箍筋复合方式,沿封闭箍筋周边局部平行接触的箍筋不宜多于两道,因此用钢量最少。
(2)柱内复合箍也可以全部采用拉筋,拉筋应同时钩住纵向钢筋和外围封闭箍筋,该箍筋复合方式也可用于梁柱节点内。
(3)沿复合箍周边,箍筋局部重叠不宜多于两层。以复合箍筋最外围的封闭箍筋为基准,柱内的其他横向箍筋紧贴其设置在下(或在上),柱内的其他纵向箍筋紧贴其设置在上(或在下)。