利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构

技术领域

本发明涉及梁底钢筋结构领域，特别是涉及一种利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构。

背景技术

梁底垫块也就是砌体结构教材中所说的梁垫，其作用就是在梁端集中力作用与砌体局部时，梁端底部砌体局部受压强度不满足时，采用梁垫来扩大梁端与砌体所接触的面积来降低梁端集中力对砌体所造成的压应力，梁垫分为刚性和柔性两种，刚性需要直接放置在梁下，柔性梁垫就是在梁垫配置钢筋并与梁一同浇注。在混凝土浇筑过程中，经常出现梁底混凝土保护层因垫块设置的不规范，或因施工过程中的人为因素导致垫块偏位，结果造成梁底混凝土钢筋保护层厚度偏差过大的质量问题，而且这些质量问题还给后期修复造成困难。

发明内容

本发明提供一种结构简单，取消了梁底垫块，利用钢筋结构控制梁底钢筋保护层的厚度梁底钢筋结构。要解决的技术问题是：使用梁底垫块因很多不稳定因素造成梁底混凝土保护层厚度偏差过大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构，包括位于梁上端的梁受力筋、位于梁下端的架立筋以及将梁受力筋和架立筋固定在一起的箍筋，还包括钢筋支撑骨架，所述钢筋支撑骨架位于梁受力筋下方，钢筋支撑骨架通过垫块卡接在结构板底层边缘钢筋上，所述垫块底部支撑在梁侧混凝土保护层上方，所述钢筋支撑骨架的直径为18-25mm，所述钢筋支撑骨架的长度为0.5-0.9m，所述垫块为梅花形混凝土垫块。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构，进一步的，所述钢筋支撑骨架设置在主次梁的交接处。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构，进一步的，所述钢筋支撑骨架的间距为0-2m。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构，进一步的，所述垫块的高度为25-35mm。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的施工方法，包括如下步骤：

A、主次梁钢筋绑扎、模板搭建；

B、选取钢筋支撑骨架(4)：通过公式计算选用的钢筋支撑骨架的长度和直径；

式中：d为支撑钢筋的直径mm；

l为钢筋支撑骨架的长度m；

q为主梁所承受的载荷N/m；

f为梁的总挠度mm；

E为钢筋的弹性模量N/m²；

C、选取合适的垫块(5)并进行定位；

D、将钢筋支撑骨架(4)放入垫块(5)中固定，再将其放入主次梁的钢筋中，调整位置；

E、完成主次梁的混凝土浇筑。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的施工方法，进一步的，步骤B中钢筋支撑骨架(4)按照简支梁进行受力计算，满足梁的挠度受力要求。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的施工方法，进一步的，步骤B中钢筋支撑骨架(4)按照固定连续支座计算，其间距需经过验算。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的施工方法，进一步的，步骤C中垫块(5)的高度按照下述公式进行计算确定，

垫块的高度＝结构板厚度-梁上铁钢筋保护层厚度-次梁钢筋直径-主梁钢筋直径-支撑骨架钢筋直径。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的施工方法，进一步的，所述垫块(5)为梅花形的混凝土垫块，垫块的上部凹槽穿过钢筋支撑骨架(4)，垫块的下部凹槽穿过结构板底层边缘钢筋(6)。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明取消了梁底垫块的设置，在挠度变化最大的主次梁的交接处采用了钢筋支撑骨架，以梅花形混凝土垫块将钢筋支撑骨架卡接固定在结构板底层边缘钢筋上，并支垫在梁侧混凝土保护层上方，梅花形垫块上下插入卡接钢筋，固定稳固，位置不易移动，且梅花形垫块的上下左右的高度不同，可通过调转垫块方向以达到不同的施工要求，无需定做，施工方便，提高了垫块的利用率。本发明通过调整控制钢筋支撑骨架的直径、长度、间距以及垫块的高度来控制梁底混凝土保护层厚度，避免了因人为施工因素导致的梁底垫块移位、保护层厚度偏差过大的问题。

本发明通过推导出的函数计算公式来计算施工中不同的梁的横截面下，面对不同自重的配筋，选取合适直径和长度的钢筋支撑骨架，使得钢筋支撑骨架的长度和直径与钢筋的受力挠度满足一定的函数关系，使得梁的受力达到相关规定的安全要求。适用范围较大，如果仅调控其中一项参数的话，适用的范围将收到较大的影响，梁的横截面较大的情况将不再适用。

下面结合附图对本发明的利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构作进一步说明。

附图说明

图1为本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的结构示意图；

图2为均布荷载下多跨连续静定梁受力模型；

图3为具体实施方式中某建筑结构体系的示意图。

附图标记：

1-梁受力筋；2-架立筋；3-箍筋；4-钢筋支撑骨架；5-垫块；6-结构板底层边缘钢筋。

具体实施方式

如图1所示，本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构包括位于梁上端的梁受力筋1、位于梁下端的架立筋2以及将梁受力筋1和架立筋2固定在一起的箍筋3，还包括钢筋支撑骨架4，钢筋支撑骨架4位于梁受力筋1下方，钢筋支撑骨架4通过垫块5卡接在结构板底层边缘钢筋6上，垫块5底部支撑在梁侧混凝土保护层上方，一般钢筋支撑骨架4设置在主次梁的交接处，钢筋支撑骨架4的直径为18-25mm，钢筋支撑骨架4的长度为0.5-0.9m，垫块5为梅花形混凝土垫块，垫块5的高度为25-35mm。

本发明利用钢筋支撑骨架控制钢筋保护层厚度的梁底钢筋结构的施工方法如下：

A、主次梁钢筋绑扎、模板搭建；

B、选取钢筋支撑骨架4：

钢筋支撑骨架4的直径、长度以及间距的选取，按照如下方法进行：

依据GB50204-2015规范中的5.2.5规定梁受力钢筋保护层厚度允许偏差为±5mm；GB50010-2010《混凝土结构设计规范》中规定三级钢钢筋弹性模量取值为E_s＝2.0×10¹¹N/m²。

如图2所示，跨度未知的任意连续多跨梁静定结构，在梁上端等间距布置支撑骨架钢筋混凝土垫块，通过建立均布荷载作用下静定多跨连续梁变形，利用叠加法给出满足精度要求的简化计算公式。根据梁内任一点应力与应变一一对应原理，在计算梁的变形时可以运用叠加原理，即分别计算每种荷载单独作用下产生的位移，并将叠加进行求和。如图2所示，受均布荷载下多跨连续静定梁受力模型，其中任意一跨的变形计算可以分为a、b和c三个部分组成：

由材料力学相关内容可知：

图2中a所示受力状态下的挠度计算公式为：

$f_1=\frac{5{\mathrm{ql}}^4}{384EI}\mathrm{...}\left(1\right)$

图2中a所示受力状态下的挠度计算公式为：

图2中a所示受力状态下的挠度计算公式为：

根据叠加原理梁的总变形挠度为公式(4)所示，

式中：f为梁的总挠度；

q为主梁所承受的载荷N/m；

l为钢筋支撑骨架的长度m；

M_左为多跨连续梁均布荷载下左弯矩；

M_右为多跨连续梁均布荷载下右弯矩；

E为钢筋的弹性模量N/m²；

I为I为梁纵向钢筋的截面惯性矩。

另EI＝K，则式(4)可转变如下形式：

某建筑结构体系如图3所示，对主梁进行分析计算，主梁所受荷载为板上部钢筋荷载、次梁荷载、以及主梁钢筋自重，对上述荷载进行分析，并验算挠度是否符合要求。

主梁所受板上部钢筋荷载为：

q₁＝8×0.00617×8²×10×2/2＝31.59N/m

楼面施工活荷载为：

q₂＝2×2×2/4/2＝0.5KN/m

每米水平受力钢筋的重量，箍筋3重量为：

q₄＝64×[(0.35+0.55+0.1)×2+(0.15+0.55+0.1)×2]×0.00617×8²×10/8＝113.73N/m

纵筋钢筋重量为：

q₆＝8×0.00617×25²×10+6×0.00617×14²×10＝381.06N/m

恒载为:

q₇＝q₁+q₄+q₆＝912.65N/m

进行荷载组合可得主梁承受的总载荷为：

q＝1.2q₇+1.4q₂＝1795.18N/m

当M_左与M_右相等时公式(5)是精确求解，当M_左和M_右中有一个为零时，该公式存在最大误差。所以极限情况下进行跨中挠度计算。

由公式(6)

$I=\frac{{\mathrm{\pi d}}^4}{64}\mathrm{...}\left(6\right)$

式中：I为梁纵向钢筋的截面惯性矩；

d为支撑钢筋的直径mm；

将公式(6)代入公式(5)中，计算得到：

$d=\sqrt[4]{\frac{64I}{\pi }}=l\times \sqrt[4]{\frac{64\times 5q}{384\pi fE}}\mathrm{...}\left(7\right)$

式中：d为支撑钢筋的直径mm；

l为钢筋支撑骨架的长度m；

q为主梁所承受的载荷N/m；

f为梁的总挠度；

E为钢筋的弹性模量N/m²。

由公式(4)可计算出具体施工要求中所适用的钢筋支撑骨架4的直径和长度。

依据GB50204-2015规范5.2.5规定梁受力钢筋保护层厚度允许偏差为±5mm，根据公式(7)计算可得钢筋支撑骨架4的直径、长度和受力挠度之间的函数关系如表1所示。

表1钢筋支撑骨架的直径、长度和受力挠度的函数关系

根据表1可知，钢筋支撑骨架的直径取值范围为18-25mm为最佳，长度取值范围为0.5-0.9m为宜。

以此为基础验算多跨连续梁钢筋支撑骨架之间的间距L，根据《实用建筑结构静力计算手册》323页表4.9中的相关规定：

$w_1=\frac{0.632{\mathrm{ql}}^4}{100EI}\mathrm{...}\left(8\right)$

式中：w₁为静载四跨等跨连续梁中点最大挠度m；

l为钢筋支撑骨架的长度m；

q为主梁所承受的载荷N/m；

E为钢筋的弹性模量N/m²；

I为梁纵向钢筋的截面惯性矩。

从安全和经济的角度考虑，当为四跨连续梁时，

依据GB50204-2015规范中的5.2.5规定梁受力钢筋保护层厚度允许偏差为±5mm，即w¹为0-5mm，四跨连续梁符合受力和安全要求。而此时多跨连续梁支撑骨架钢筋之间的间距L取值范围为0-2m，从经济价值的角度考虑，L取值可为2m。由上述知四跨连续梁挠度知已接近极限，三跨连续梁不再验算。

C、选取合适的垫块5并进行定位：

混凝土垫块高度的选择，具体计算方法如下：

垫块的高度＝结构板厚度—梁上铁钢筋保护层厚度—次梁钢筋直径—主梁钢筋直径—支撑骨架钢筋直径。

根据步骤B所示，计算得到钢筋支撑骨架的直径取值范围为18-25mm，计算可知垫块高度的取值范围为25-35mm。

强度验算由上述计算结果可知垫块的抗压强度不小于q/8，远小于规范要求混凝土垫块的抗压强度不小于该层混凝土的强度C30即26.8MPa。

D、将钢筋支撑骨架4放入垫块5中固定，再将其放入主次梁的钢筋中，垫块5下方卡接在结构板底层边缘钢筋6上，垫块5底部支撑在梁侧混凝土保护层上方，并调整位置；

E、进行主次梁的混凝土浇筑。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。