施工技术与造价知识荟萃10-附加横向钢筋的作用及构造要求

内容介绍：

附加横向钢筋主要有附加箍筋和吊筋两种，本文通过分析梁在集中荷载作用下的内力情况，阐明梁附加横向钢筋的作用以及构造要求，并提出在施工和造价管理工作中的注意事项。

一、受集中荷载作用的梁的内力分析：

在房屋结构体系中，通常楼面板承受“面荷载”，次梁承受楼板传递的“线荷载”，主梁既要承受楼板传递的“线荷载”，同时还要承受次梁传递的“集中荷载”。

1、杆件内力分析：

简支梁集中荷载内力图

上图为集中荷载在简支梁中的剪力图和弯矩图，在集中荷载两边，有最大剪力；在集中荷载作用点，承受最大弯矩。

简支梁均布荷载内力图

上图为线荷载在简支梁中的剪力图和弯矩图，支座两端产生最大剪力，在跨中产生最大弯矩。

简支梁在集中荷载和均布荷载作用下的内力图

通过内力叠加，就得到了同时受集中荷载和线荷载的剪力图和弯矩图。以上是简支梁的内力分析，而房屋建筑结构中的梁没有真正意义上的简支梁，都是超静定的连续梁。

连续梁的A、B支座为刚性连接，不能转动，存在负弯矩。因为负弯矩的存在，造成梁内力重新分布，支座处的剪力会减小，跨中的弯矩也会减小，但内力方向不会变化。

在钢筋混凝土楼面梁中，构件内的剪力主要由箍筋承担，弯矩在梁受拉区产生的拉力由下部钢筋承担，弯矩在受压区产生的压力由上部钢筋和混凝土承担。荷载决定内力，内力决定配筋。

2、梁上表面作用集中荷载的内力分析：

在钢筋混凝土楼面梁中，构件内的剪力主要由箍筋承担，弯矩在梁受拉区产生的拉力由下部纵筋承担，弯矩在受压区产生的压力由上部纵筋和混凝土承担。荷载决定内力，内力决定配筋。

在结构力学中，假定杆件是没有厚度的，集中荷载作用在杆件的上表面（压）和下表面（拉），结果都是一样的。这是源于对材料性质的简化：连续均匀、各向同性。

而混凝土不具有连续均匀、各向同性，荷载作用的梁上表面和下表面或中部有非常大的不同，如下图：

集中荷载作用在梁上表面

作用力在上表面，荷载在整个梁截面内成一定角度扩散分布，整个扩散角度的大小由材料的“刚度”决定，叫做“刚性角”。材料刚度越大，刚性角就越大，分散角越大。理想的杆件的刚性角等于最大值90°，即：作用力不分散，上下表面一样大小。

在刚性角范围以外将在梁中产生与压力分散线垂直的斜拉力，造成斜截面破坏。在工程上就是设计箍筋或者弯起钢筋来避免斜截面破坏的。这也是为什么要在支座附近设置箍筋加密区的原因。

如果压力分散线超过了支座，那么就不存在斜截面破坏，这是材料刚度足够大的结果。这个道理和基础刚性角、桩基础刚性角的原理是一样的，保证刚性角就是保证应力扩散角度之下有支承，如果“空”了就会产生拉力，造成斜拉破坏。

3、梁中下部受集中荷载的内力分析：

次梁带来的集中荷载不是作用在梁上表面，而是作用在主梁的中部或者下部，在刚性角不变的前提下，相当于减小了梁高，同时减小了水平方面的扩散范围。如下图：

次梁反力示意图

很明显，反力区域比荷载作用在上表面要小得多，在压力分散线以外区域将受到拉力，而混凝土自身抗拉强度小，无法抵抗这个拉力，混凝土截面被撕裂。

这种情况下，必须增加梁的横向配筋来承受集中荷载，这就是附加横向钢筋的由来。实际上附加横向钢筋并不能孤立的产生作用，他们又是锚固在梁上部混凝土和纵筋之上的。说附加横向钢筋是来承受集中荷载或剪力的并不恰当。

可以这样理解：

附加横向钢筋是为了把主梁中下部的集中荷载转移到梁上表面，让梁的整个截面来分散集中荷载的作用力，附加横向钢筋是用来传递荷载而非承受荷载的。以达到下图的受力效果：

完全在主梁上部的次梁

如果主次梁之间的关系是上图那样的，整个梁截面分散了集中荷载，在荷载作用下，梁会先于正截面破坏，不会产生斜截面破坏，也就不用配置附加横向钢筋了。

现实中，这种主次梁结构布局是不能满足建筑功能要求的，通常房间要做到上表面标高一致。布局上避免不了，就只有在钢筋构造上想办法来避免斜截面破坏。

但是，也有类似的情况出现，比如：梁上柱。在梁上起柱，就是上表面承受集中荷载的一种情况，考虑到梁截面的应力分散作用，梁上起柱通常就没有额外配置附加横向钢筋。

二、附加横向钢筋的种类及构造要求：

1、附加横向钢筋的种类：

附加横向钢筋主要是附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋，当箍筋不足时可以增加吊筋。不允许用布置在集中荷载影响区的原梁内箍筋代替附加横向钢筋。此规定来源于《混凝土结构设计规范》（GB50010）9.2.11。

“混规”关于附加横向钢筋的要求

计算公式：

配筋面积计算公式

施工图集就是基于设计规范来进行编制的，图集是规范的延伸和具体表现。

2、附加箍筋的构造

2.1一般构造：

采用附加箍筋时，应在集中荷载两侧分别设置，每侧不少于2个，梁内原箍筋照常放置，具体构造以设计为准。

16G101-1关于附加箍筋的规定

施工中要完全保留主梁原箍筋

2.2相近两个集中荷载附加箍筋构造：

当主梁上不止一根次梁且次梁之间的间距较小时，两根次梁之间的箍筋需全加密。

两根次梁间距较小时附加箍筋布置规则

具体要以设计为准，比如：

某项目两根次梁之间的附件箍筋构造设计

3、吊筋的构造

附加横向钢筋优先配置附加箍筋，在仅布置附加箍筋不能满足计算要求时，应增设吊筋。吊筋就是把集中荷载，“吊”在主梁上，相当于把荷载作用位置由中下部转移至上部。因此，在上部的平直段长度非常重要，这是“吊点”强度的保障。

16G101-1中吊筋的构造规则

三、施工管理的注意事项

1、注意设计文件的审查：

熟读设计文件，附加横向钢筋一般在结构设计总说明或梁平法施工图中有相关的规定。一定要以设计为准，附加箍筋不一定就是每侧3，也不乏每侧2个的设计。

附加箍筋和吊筋要以设计为准，特别注意并不是所有主次梁相交处都要设置吊筋的。

2、钢筋施工中应注意钢筋配料，附加箍筋要和原梁箍筋一起加工、一起绑扎，在编制下料表时统一计算。

四、造价管理的注意事项：

1、软件设置：

在计算设置中可以修改吊筋和附加箍筋的数量和计算规则：

GTJ2021中附加横向钢筋的计算设置

2、软件建模：

GTJ2021中附加箍筋和吊筋的绘制

附件箍筋和吊筋都可以自动生成，输入设计数据就可以了，非常快捷。但在自动生成后要对照设计图再次检查。特别是吊筋，吊筋一般不是默认主次梁相交处都有，图纸上没有就不能设置。

总结：

1、附加横向钢筋分附加箍筋和吊筋两种，其作用是“转移”主梁中下部集中荷载产生的拉力。把次梁的作用力转换至主梁上表面进行重新分布，防止梁混凝土侧面拉裂。

2、附加横向钢筋必须额外增加，不得利用原梁配筋。优先配置附加箍筋，在附加箍筋不能保证承载力的情况下再设置吊筋。

3、附加横向钢筋看似不起眼，但对结构质量影响较大，涉及钢筋工程量较大（特别是井梁结构）。通常又不在梁的集中标注和原位标注中，而是在设计说明或梁平法大样图中，容易漏掉。一定要纳入钢筋工程量排查清单的必检项目。