柱钢筋工程量计算方法

1)柱的分类

在建筑工程中,通常将柱分为框架柱、转换柱、梁上柱、墙上柱、芯柱等,不同的柱放在不同的位置在结构中起着不同的作用,而其钢筋的绑扎方式也会有所不同,不同类型的柱其钢筋工程量计算的主要区别在于锚固长度的取值不同。本节主要介绍框架柱钢筋工程量计算。

2)基础插筋

一般基础和柱是分开施工的,这时柱钢筋如果直接留在基础里,因为钢筋很长不方便施工,所以就伸出一段钢筋用于柱钢筋搭接用,大小和根数和柱的相同,至于基础内的箍筋,一般是2~3道,用于固定插筋用,出了基础顶面就是柱的箍筋,按照图纸施工,伸入上层的钢筋长度要满足搭接或焊接要求,图6.42为独立基础柱插筋示意图。

图6.42　独立基础柱插筋示意图

查平法图集16G101—3第66页“柱纵向钢筋在基础中的构造”可知,基础高度不同时,基础插筋的锚固不同,因此,基础插筋在基础内的弯折长度取值需要根据基础深度确定。

当hj-c<laE时,弯锚,弯折长度为15d;

当hj-c≥laE时,直锚,弯折长度为max(6d,150mm);

式中　hj——基础高度;

c——基础保护层厚度;

d——纵筋直径。

基础插筋非连接区长度构造查平法图集16G101—1第63页,计算式如下(默认基础上部为嵌固部位,采用绑扎搭接连接,如果是机械连接或焊接连接,则不需要加搭接长度):

当hj-c<laE时,基础插筋长度L=Hc/3+hj-c-D+15d+搭接长度

当hj-c≥laE时,基础插筋长度L=Hc/3+hj-c-D+max(6d,150mm)+搭接长度

式中　Hc——柱所在楼层净高(不包含梁高);

hj——基础高度;

c——基础保护层厚度;

D——基础纵筋直径;

d——柱纵筋直径。

3)首层及中间楼层纵筋长度计算

纵筋构造查平法图集16G101—1第63页,可知首层纵筋起点为基础插筋的顶端,终点为二层的非连接区,因此首层纵筋的长度为(机械连接或焊接连接,则不需要加搭接长度):

纵筋长度=层高-基础插筋非连接区长度+二层非连接区长度+搭接长接

中间间层纵筋长=层高-本层非连接区长度+上层非连接区长度+搭接长接

嵌固部位非连接区长度

非嵌固部位非连接区长度=max(Hn/6,hc,500mm)

4)顶层纵筋长度计算

柱纵筋在顶层锚固长度因受力不同有所区别,因此要区分中柱、边柱、角柱。

(1)中柱锚固

如图6.43所示,中柱柱顶纵向钢筋构造分4种构造做法,施工人员应根据各种做法要求的条件正确选用。当选择③节点时,需要设计提供锚板规格尺寸。

图6.43　中柱柱顶纵向钢筋构造

当伸至柱顶且≥laE时,如图6.43中④节点所示采用直锚,即梁高-c≥laE时,锚固长度=梁高-c。

否则选用①/②节点,即梁高-c<laE时,锚固长度=梁高-c+12d。

由此可得中柱纵筋长度计算式为:

中柱纵筋长度=顶层净高-顶层下部非连接区长度+锚固长度

(2)边角柱纵筋长度计算

在计算边角柱之前,要区分边角柱的内侧纵筋和外侧纵筋,划分方式如图6.44所示。边角柱内侧纵筋构造与中柱纵筋构造相同,外侧纵筋构造查平法图集16G101—1第67页。①节点是梁柱钢筋贯通布置,一般现场很少用,因为不便于施工。②、③节点是俗称的柱包梁,柱子钢筋伸到梁里。④节点是用于未伸入梁内的柱外侧纵筋锚固。⑤节点是梁包柱。一般情况下,柱的截面比梁的截面要大,因此会出现顶层柱边角筋伸不到梁中的构造,需要②+④或③+④或①+②+④或①+③+④配合使用,柱梁钢筋能通则通,不能通则多节点配合使用。

图6.44　边角柱内外侧钢筋划分示意图

节点①柱筋作为梁上部钢筋使用,则柱外侧纵筋长度=顶层层高-顶层下部非连接区长度-保护层+弯入梁内的长度。

如图6.45所示,节点②从梁底算起1.5labE超过柱内侧边缘时,边柱外侧伸入顶梁≥1.5labE,与梁上部纵筋搭接。当柱外侧纵向钢筋配筋率>1.2%时,柱外侧纵筋伸入顶梁1.5labE后,分两批截断,断点间距≥20d,d为纵筋直径。当配筋率≤1.2%时,柱外侧纵筋锚固长度为1.5labE。

当配筋率>1.2%时,柱外侧纵筋锚固长度分为两个部分,有1/2根数柱外侧纵筋锚固长度为1.5labE,另1/2根数柱外侧纵筋锚固长度为1.5labE+20d。柱内侧纵筋锚固同中柱。

顶层纵筋长度=顶层净高-顶层下部非连接区长度+锚固长度

图6.45　节点②从梁底算起1.5labE超过柱内侧边缘

如图6.46所示,节点③从梁底算起1.5labE未超过柱内侧边缘时,边柱外侧纵筋伸入顶梁≥1.5labE,与梁上部纵筋搭接。当柱外侧纵向钢筋配筋率>1.2%时,柱外侧纵筋伸入顶梁1.5labE后,分两批截断,断点间距≥20d,d为纵筋直径。当配筋率≤1.2%时,锚固长度为max(1.5labE,梁高-c+15d);当配筋率>1.2%时,锚固长度分为两部分:一半柱外侧纵筋锚固长度为max(1.5labE,梁高-c+15d),另一半柱外侧纵筋锚固长度为max(1.5labE,梁高-c+15d)+20d。

顶层纵筋长度=顶层净高-顶层下部非连接区长度+锚固长度

图6.46　节点③从梁底算起1.5labE未超过柱内侧边缘

节点④用于①、②、③节点为深入梁内的柱外侧钢筋锚固,柱顶第一层顶层纵筋长度=顶层层高-顶层下部非连接区长度-保护层+柱宽-2倍保护层+8d;柱顶第二层顶层纵筋长度与第一层的区别为没有8d(d表示纵筋直径)。

节点⑤梁上部纵筋伸入柱内锚固与柱纵向钢筋搭接接头沿节点外侧直线布置,则柱外侧纵筋长度=顶层层高-顶层下部非连接区长度-保护层。

(3)柱纵筋变截面长度计算

柱纵筋变截面如图6.47所示。

图6.47　柱纵筋变截面节点构造

当柱发生截面变化时,柱内纵筋布置原则能通则通,不能通则可截断弯锚。当变截面尺寸Δ与梁高hb的比值小于等于1/6时,柱纵筋无须截断,拉通布置;当变截面尺寸Δ与梁高hb的比值大于1/6时,柱纵筋需要截断弯锚,锚固值如图6.47所示,上柱纵筋插入下柱内1.2laE,下柱纵筋伸至柱顶弯折12d;当柱处于建筑物外边缘时,柱外侧纵筋伸至柱顶弯折变截面尺寸Δ-保护层+laE。

当柱同一构件相邻两个单元,应将规格大的钢筋单元伸入规格小的钢筋单元,钢筋根数多的单元伸入钢筋根数少的单元。

(4)柱箍筋根数及长度计算

柱箍筋在基础层的箍筋形式为非复合箍,箍筋从基础顶面往上起歩距离为50mm,箍筋从基础顶面往下起步距离为100mm。在上部楼层的箍筋形式多为复合箍。根据平法图集16G101—3第66页柱纵向钢筋在基础中的构造详图所示,基础层箍筋的根数与柱基础插筋的保护层厚度有关。柱箍筋类型分为7类,具体可查平法图集16G101—1第11页。

①柱箍筋根数计算步骤。

第一步,先计算出柱的净高,柱的净高对于中间楼层来说就是结构层高减去顶板梁的截面高度。

第二步,计算加密区高度,并按加密区间距计算加密区箍筋根数,每个楼层都有上下两个加密区。加密区取值等于柱纵筋非连接区取值,嵌固部位加密区取值Hn/3,非嵌固部位取max(Hn/6,hc,500mm),梁高范围始终加密。

第三步,计算非加密区高度,并按非加密区间距计算加密区箍筋根数。

②柱箍筋根数计算。

A.基础部分箍筋根数计算。柱基础插筋外(不含弯折段)保护层厚度≤5d(d为插筋最小直径),箍筋间距为min(5d,100mm)。

基础插筋箍筋根数=(基础高度-100-c)/min(5d,100mm)+1

柱基础插筋外(不含弯折段)保护层厚度>5d(d为插筋最小直径),箍筋间距为≤500mm,且不少于两道非复合箍筋。

基础插筋箍筋根数=max[(基础高度-100-c)/500+1,两道]

B.上部楼层柱箍筋根数计算。(www.xing528.com)

根据平法图集16G101—1第63页KZ钢筋连接构造,柱中间层的箍筋分为加密区和非加密区箍筋,根数为:

柱中间层箍筋根数=加密区箍筋根数+非加密区箍筋根数

加密区范围:本层底端非连接区、本层顶部非连接区、节点区(梁高)。

加密区的箍筋根数=本层上部加密区根数+本层底部加密区根数

底部箍筋加密区根数=(本层底端非连接区-起步距离50)/箍筋加密间距+1

上部箍筋加密区根数=(本层顶部非连接区+梁高)/箍筋加密间距+1

非加密区箍筋根数=(本层层高-梁高-本层顶部非连接区-底端非连接区)/箍筋非加密区间距-1

注意:箍筋根数取值原则向上取整+1。

其中,本层底端非连接区长度,若为嵌固部位时,长度为Hn/3;若为非嵌固部位时,长度为max(Hn/6,hc,500mm);本层顶部非连接区长度max(Hn/6,hc,500mm)。

③柱箍筋单根长度计算。

大箍筋长度=周长-8c-4d+[1.9d+max(10d,75mm)]×2

小箍筋长度=[h-2c+(b-2c)/n]×2-4d+[1.9d+max(10d,75mm)]×2或小箍筋长度=[(h-2c)/n+(b-2c)]×2-4d+[1.9d+max(10d,75mm)]×2

单肢箍筋长度=h-2c-d+[1.9d+max(10d,75mm)]×2或单肢箍筋长度=b-2c-d+[1.9d+max(10d,75mm)]×2

其中,h为柱长,b为柱宽,c为保护层厚度,d为箍筋直径,n为小箍短边长占相应柱边尺寸的几等分。

注意:《重庆市房屋建筑与装饰工程计价定额》(CQJZZSDE—2018)第一册规定,箍筋的计算为箍筋中轴线周长加23.8d。

【例6.21】　某工程为框架结构,抗震等级二级,抗震设防烈度7度。其中一层至顶层主体结构柱、梁、板、楼梯混凝土强度等级为C30,混凝土保护层厚度:柱30mm、基础40mm,独立基础厚度600mm;KZ1:截面为600mm×600mm,柱全部纵筋为1225,箍筋为8@100/200;钢筋机械连接,如图6.48所示,请计算1根角柱KZ1的钢筋工程量。

图6.48　某框架结构柱结构施工图(局部)

【解】　　　根据设计说明,查平法图集16G101—1得知,labE=laE=40d=40×25=1000(mm)。

1)KZ1纵筋工程量

(1)基础插筋长度

因为hj-c=600-40=560<LaE,所以弯折长度为15d;基础顶面为嵌固部位,基础顶面上露长度为Hn/3;钢筋为机械连接,故搭接长度为0。

基础插筋单根长度=15d+hj-c+Hn/3=15×25+600-40+(4100+900-700)/3=2368(mm)=2.368(m)

基础插筋总长度=2.368×12=28.56(m)

(2)中间层柱纵筋长度=4100+900-(4100+900-700)/3+max[(4200-700)/6,600,500]=5000-1433+600=4167(mm)=4.167(m)

二层纵筋单根长度=4200-max[(4200-700)/6,600,500]+max[(3600-700)/6,600,500]=4200-600+600=4200(mm)=4.2(m)

三层纵筋单根长度=3600-max[(3600-700)/6,600,500]+max[(3600-700)/6,600,500]=3600-600+600=4200(mm)=4.2(m)

中间层柱纵筋总长度=(4.167+4.2+4.2)×12=150.804(m)

(3)顶层柱纵筋长度

KZ1为角柱,纵筋一共12根,其中外侧纵筋7根、内侧纵筋5根。

配筋率=钢筋截面面积(外侧纵筋)/构件截面面积(柱)=π×(25/2)2×7/(600×600)×100%=0.95%<1.2%,柱外侧纵筋按一批截断计算。

①因为梁高-c=700-30=670mm<laE=1000mm,所以:

内侧纵筋单根长度=3600-max[(3600-700)/6,600,500]-30+12×25=3600-600-30+300=3270(mm)=3.27(m)

内侧纵筋总长度=3.27m×5=16.35(m)

1.5labE=1.5×1000=1500>梁高-c+柱宽-c=700-30+600-30=1240(mm)

柱外侧纵筋选用65%的②节点(5根)与35%的④节点(2根)计算:

a.65%的柱外侧纵筋单根长度=3600-max[(3600-700)/6,600,500]-700+max(700-30+15×25,1.5×825)=3537(mm)=3.537(m)

65%的柱外侧纵筋总长度=3.537×5=17.3(m)

b.35%的④节点2根,柱外侧纵筋长度:

第一层外侧纵筋=3600-max[(3600-700)/6,600,500]-30+600-2×30+8×25=3600-600-30+600-60+200=3770(mm)=3.77(m)

第二层外侧纵筋=3600-max[(3600-700)/6,600,500]-30+600-2×30=3600-600-30+600-60=3570(mm)=3.57(m)

KZ1柱纵筋工程量=钢筋总长度×0.00617d2=(28.56+150.804+16.35+17.685+3.77+3.57)×0.00617×252≈851.22(kg)

2)KZ1箍筋工程量

KZ1的箍筋8@100/200是复合箍筋,由一个封闭大箍和两个封闭小箍组成,所以先算箍筋的单根长度,再计算根数。

(1)大箍筋单根长度=2×[(600-2×30-8)+(600-2×30-8)]+23.8×8=2318(mm)=2.318(m)

小箍筋长度=2×(600-2×30-8)/3+2×(600-2×30-8)+23.8×8=1609(mm)=1.609(m)

因为柱截面b边和h边都是600mm,所以小箍筋长度相同。

(2)箍筋根数

①基础层箍筋根数=max[(600-100-40)/500+1,2]=2(根)

②中间层箍筋根数。

a.一层加密区箍筋根数=15+16+9=40(根)

一层底部箍筋加密区根数=[(4100+900-700)/3-50]/100+1=15(根)

一层上部箍筋加密区根数=[(4100+900-700)/6+700]/100+1=16(根)

一层非加密区根数=[4100+900-700-(4100+900-700)/3-(4100+900-700)/6]/200-1=9(根)

b.二层加密区箍筋根数=7+14+11=32(根)

二层底部加密区根数=[(4200-700)/6-50]/100+1=7(根)

二层上部加密区根数=[(4200-700)/6+700]/100+1=14(根)

二层非加密区根数=[4200-700-(4200-700)/6-(4200-700)/6]/200-1=11(根)

c.三层加密区箍筋根数=6+13+9=28(根)

三层底部加密区根数=[(3600-700)/6-50]/100+1=6(根)

三层上部加密区根数=[(3600-700)/6+700]/100+1=13(根)

三层非加密区根数=[3600-700-(3600-700)/6-(3600-700)/6]/200-1=9(根)

中间层总根数=40+32+28=100(根)

③顶层箍筋根数。顶层层高及梁高同第三层,所以箍筋计算同第三层,顶层总根数=28(根)。

(3)箍筋工程量

总长度=2.318×2+(2.318+1.609+1.609)×128=713.244(m)

箍筋工程量=总长度×0.00617d2=713.244×0.00617×82=281.54(kg)