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钢筋施工在抗震中的重要性

 海华集团 2017-12-03

 

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钢筋施工是建筑施工中不可缺少的一个环节,钢筋施工的重要性不容小觑。在施工中,钢筋的施工周期长,所涉及的工艺技术也更加复杂 ,细节问题比较容易被忽视,问题层出不穷。

 

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人类的历史其实是建筑的历史。

距今约5500~5300年的新石器时代晚期有巢氏是人类原始巢居的发明者和巢居文明的开拓者。人类从最早的洞穴发展出了形态各异的建筑文明。

根据罗马时代的建筑家维特鲁威所著的现存最早的建筑理论书《建筑十书》的记载,建筑包含的要素应兼备用(utilitas,实用)、强(firmitas,坚固)、美(venustas,美观)的特点。

由于史上超级城市化进程加速,中国建筑业总产值从2001年的15362亿上升到2016年为193567亿元,15年翻了12.6倍。


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现代建筑大量应用钢筋混凝土、砖、木、石等建筑材料,构成一种供人居住和使用的空间

建筑技术不仅是古老的技术,而且体量巨大,建筑形态也是千姿百态美轮美奂,然而,建筑质量特别是隐蔽工程却可能是有很大隐患的,也就是说“金玉其外败絮其中”,造成永久性“内伤”。

现代建筑以钢筋混凝土为主,钢筋混凝土结构的组成是钢筋与混凝土,从材料力学的方向上来看,钢筋抗压、抗拉的强度大,混凝土有很好的抗压强度,但抗拉强度低,没有韧性,钢筋与混凝土有接近的弹性模量,并且能够互相粘结,这样二者即能协同工作,又能将各自的受力性能很好的发挥出来,共同承担结构构件所承受的外部荷载。

混凝土由水泥黄砂、石子、水及添加剂根据混凝土设计强度等级按照一定比例配合而成,混凝土的生产、浇捣、养护相对来说比较简单,当然做好也不易。

 

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钢筋虽说不是世界性难题,但肯定是有中国特色的,不管是设计、翻样、加工还是绑扎,看上去粗大笨黑,十分低端,但就是不能解决它的质量问题。

钢筋施工的好坏对结构安全性和建筑抗震性能产生直接影响,是最不能掉以轻心的,然而,钢筋总是被忽视的。可能是因为钢筋是隐蔽工程,只要混凝土浇捣完毕,钢筋就被隐蔽了,谁还在意钢筋施工质量的优劣呢?

手机是高科技产品,很精密很复杂,诞生的时间也不长,但它的质量与稳定性很好,一部手机使用五年甚至十年一点问题都没有。然而钢筋却总是出错,随便翻开一份图纸,都能找到若干条错误;不管是谁翻样,错误总是层出不穷;管谁做钢筋加工,错误不可避免;不管谁绑扎钢筋,质量很少能真正过关。

这到底怎么啦?存在的都有存在的理由,我们要找出现象背后深层次的原因。

 

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设计错误多是因为许多设计院设计外包,也可能由于设计师水平参差不齐。

钢筋翻样错误多是因为钢筋数据海量,对海量数据的计算处理稍有不慎就会出错,也由于没有好的软件工具辅助减少出错率,甚至由于使用了翻样软件后似乎出错率更高了。这个问题至今无解,作为一个课题一直在研究,关键还是从软件着手。

股票市场每天有成千上万亿笔的交易与结算,但它分毫不差,如果有一点点的差错都是灾难性。以后研发出来的钢筋翻样软件就要具有这样的强大准确的数据处理能力。

钢筋加工错误与绑扎错误是由于钢筋工技术素质低,技术不熟练,不会是故意的,没有人故意把它做错。


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中国建筑业这么大的体量,其实与国内实际拥有的合格产业工人数量是完全不相匹配的。中国这么多的建筑是由农民工建造起来的,而农民工的身份是农民,早为田头郎,暮为建筑工。他们是农村破产者,流落到城市,从事建筑首先是为了解决自己的温饱问题和生存问题,无恒产者无恒心,都是抱着临时工的心态在干活,流动性大,缺少长期职业规划,缺乏工匠精神,甚至是没有工匠这一概念的。其次是没有经过技能培训,反正钢筋工程看上去简单,容易上手,一看就会。政府没有对农民工进行岗位培训的制度安排,更没有把农民工纳入城市产业工人的顶层设计,而建筑企业与劳务队也没有对民工进行技术培训的义务,所以,中国大量的建筑工人并不是训练有素的,而是“乌合之众”。一个连工人工资都不能按月发放甚至连生活费都没着落的行业,怎么可能生产出好的产品呢?别怪工人素质低,其实是制度环境更差。

有因必有果,所以,不能怪中国建筑质量差,而是没有一支训练有素的产业工人队伍。

以上都是从“道”的层面来分析,这是问题的根本,至于技术细节可以说是无法穷举,并且一个问题解决了,新的问题又产生了。也不是说“术”不重要,而是说停留在“术”的层面不能从根本上解决问题。


(7)

 

在钢筋施工中,无论是什么构件,除了与土接触的一面,钢筋应该总是尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如果出现位置错误或者钢筋保护层过大,轻则降低了构件的承载能力,重则会发生重大事故,但保护层过小又会容易露筋,保护层厚度控制对结构耐久性具有极端的重要性,然而在钢筋施工中却对此都不敏感,往往认为是无关紧要而被忽视。

其次,钢筋接头位置应该尽量位于受力最小处,因为钢筋接头是薄弱部分,如板上部纵筋接头应该在板跨中三分之一区域,但我们经常看到板上部纵筋全部在支座处搭接,这是错误的,板支座处上部钢筋是板负弯矩最大的地方,恰恰是最不应该断开的。

柱梁节点箍筋对结构安全与抗震具有极端重要性,但很少能安装到位的,不管是工人还是监理都熟视无睹,关键是不明白结构的受力与抗震原理。

柱梁节点是核心部位,混凝土结构设计原则是“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点,弱构件”。

“强柱弱梁”的本质指梁柱节点处,柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力。这是由框架结构的变形能力与其破坏机制决定的。让梁先屈服,即梁端先出现塑性铰,可使整个框架结构产生较大的内力重分布,从而增强结构的耗能能力和极限层间位移,提高抗震性能。若柱先屈服,则可能使整个结构变成几何可变体系,造成结构倒塌。如何保证“强柱弱梁”?就是增大柱端弯矩系数。

“强剪弱弯”的本质指梁、柱和剪力墙底部的斜截面实际受剪承载力大于实际受弯承载力。因为弯曲破坏是一种延性破坏,有一定的征兆,如裂缝、挠度等;而剪切破坏是脆性破坏,没有任何预兆突然破坏。所以要保证构件在发生弯曲破坏前不发生突然的剪切破坏。

《建筑抗震设计规范》第3.5.4条第2点:“混凝土结构构件应控制截面尺寸和受力钢筋、箍筋的设置,防止剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于钢筋破坏。”

如何保证“强剪弱弯”,就是增大箍筋直径,减小箍筋间距。必要时,某些构件的箍筋可全长加密,如连梁、短柱等。主次梁交接处,设置附加箍筋和弯起钢筋。

“强节点弱构件”的本质指节点区域的实际承载力大于构件的实际承载力。因为节点失效,与之相连的梁柱等构件全部失效,结构也坍塌失效。如何保证“强节点弱构件”?一般通过构造措施来解决,如规定梁纵筋的锚固长度、锚固形式等,增加梁柱节点箍筋对节点区混凝土的约束。

地震时产生的水平剪力主要靠箍筋来承担,梁纵筋主要用来承担竖向荷载产生的弯矩。通过箍筋加密提高构件延性。

从结构受力与抗震角度,我宁可让工人少绑一根梁纵筋也不要在柱梁节点少一个箍筋。当然一般情况下也不允许少绑梁钢筋,而是两害相权取其轻。不过,如果设计明显不合理,梁设计成超筋,甚至不能满足钢筋净距的要求,那么,少绑一根或几根钢筋未必是坏事,还可能避免混凝土的压溃先于钢筋的屈服。这个比较冒险,如没有绝对把握还是先与设计沟通。


这是钢筋工之友平台

 

 


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