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鋼筋施工在抗震中的重要性

 

(1)

 

鋼筋施工是建筑施工中不可缺少的一個環(huán)節(jié),鋼筋施工的重要性不容小覷。在施工中,鋼筋的施工周期長,所涉及的工藝技術(shù)也更加復(fù)雜 ,細節(jié)問題比較容易被忽視,問題層出不窮。

 

(2)

 

人類的歷史其實是建筑的歷史。

距今約5500~5300年的新石器時代晚期有巢氏是人類原始巢居的發(fā)明者和巢居文明的開拓者。人類從最早的洞穴發(fā)展出了形態(tài)各異的建筑文明。

根據(jù)羅馬時代的建筑家維特魯威所著的現(xiàn)存最早的建筑理論書《建筑十書》的記載,建筑包含的要素應(yīng)兼?zhèn)溆茫╱tilitas,實用)、強(firmitas,堅固)、美(venustas,美觀)的特點。

由于史上超級城市化進程加速,中國建筑業(yè)總產(chǎn)值從2001年的15362億上升到2016年為193567億元,15年翻了12.6倍。


(3)

 

現(xiàn)代建筑大量應(yīng)用鋼筋混凝土、磚、木、石等建筑材料,構(gòu)成一種供人居住和使用的空間

建筑技術(shù)不僅是古老的技術(shù),而且體量巨大,建筑形態(tài)也是千姿百態(tài)美輪美奐,然而,建筑質(zhì)量特別是隱蔽工程卻可能是有很大隱患的,也就是說“金玉其外敗絮其中”,造成永久性“內(nèi)傷”。

現(xiàn)代建筑以鋼筋混凝土為主,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的組成是鋼筋與混凝土,從材料力學的方向上來看,鋼筋抗壓、抗拉的強度大,混凝土有很好的抗壓強度,但抗拉強度低,沒有韌性,鋼筋與混凝土有接近的彈性模量,并且能夠互相粘結(jié),這樣二者即能協(xié)同工作,又能將各自的受力性能很好的發(fā)揮出來,共同承擔結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的外部荷載。

混凝土由水泥黃砂、石子、水及添加劑根據(jù)混凝土設(shè)計強度等級按照一定比例配合而成,混凝土的生產(chǎn)、澆搗、養(yǎng)護相對來說比較簡單,當然做好也不易。

 

(4)

 

鋼筋雖說不是世界性難題,但肯定是有中國特色的,不管是設(shè)計、翻樣、加工還是綁扎,看上去粗大笨黑,十分低端,但就是不能解決它的質(zhì)量問題。

鋼筋施工的好壞對結(jié)構(gòu)安全性和建筑抗震性能產(chǎn)生直接影響,是最不能掉以輕心的,然而,鋼筋總是被忽視的。可能是因為鋼筋是隱蔽工程,只要混凝土澆搗完畢,鋼筋就被隱蔽了,誰還在意鋼筋施工質(zhì)量的優(yōu)劣呢?

手機是高科技產(chǎn)品,很精密很復(fù)雜,誕生的時間也不長,但它的質(zhì)量與穩(wěn)定性很好,一部手機使用五年甚至十年一點問題都沒有。然而鋼筋卻總是出錯,隨便翻開一份圖紙,都能找到若干條錯誤;不管是誰翻樣,錯誤總是層出不窮;管誰做鋼筋加工,錯誤不可避免;不管誰綁扎鋼筋,質(zhì)量很少能真正過關(guān)。

這到底怎么啦?存在的都有存在的理由,我們要找出現(xiàn)象背后深層次的原因。

 

(5)

 

設(shè)計錯誤多是因為許多設(shè)計院設(shè)計外包,也可能由于設(shè)計師水平參差不齊。

鋼筋翻樣錯誤多是因為鋼筋數(shù)據(jù)海量,對海量數(shù)據(jù)的計算處理稍有不慎就會出錯,也由于沒有好的軟件工具輔助減少出錯率,甚至由于使用了翻樣軟件后似乎出錯率更高了。這個問題至今無解,作為一個課題一直在研究,關(guān)鍵還是從軟件著手。

股票市場每天有成千上萬億筆的交易與結(jié)算,但它分毫不差,如果有一點點的差錯都是災(zāi)難性。以后研發(fā)出來的鋼筋翻樣軟件就要具有這樣的強大準確的數(shù)據(jù)處理能力。

鋼筋加工錯誤與綁扎錯誤是由于鋼筋工技術(shù)素質(zhì)低,技術(shù)不熟練,不會是故意的,沒有人故意把它做錯。


(6)

 

中國建筑業(yè)這么大的體量,其實與國內(nèi)實際擁有的合格產(chǎn)業(yè)工人數(shù)量是完全不相匹配的。中國這么多的建筑是由農(nóng)民工建造起來的,而農(nóng)民工的身份是農(nóng)民,早為田頭郎,暮為建筑工。他們是農(nóng)村破產(chǎn)者,流落到城市,從事建筑首先是為了解決自己的溫飽問題和生存問題,無恒產(chǎn)者無恒心,都是抱著臨時工的心態(tài)在干活,流動性大,缺少長期職業(yè)規(guī)劃,缺乏工匠精神,甚至是沒有工匠這一概念的。其次是沒有經(jīng)過技能培訓,反正鋼筋工程看上去簡單,容易上手,一看就會。政府沒有對農(nóng)民工進行崗位培訓的制度安排,更沒有把農(nóng)民工納入城市產(chǎn)業(yè)工人的頂層設(shè)計,而建筑企業(yè)與勞務(wù)隊也沒有對民工進行技術(shù)培訓的義務(wù),所以,中國大量的建筑工人并不是訓練有素的,而是“烏合之眾”。一個連工人工資都不能按月發(fā)放甚至連生活費都沒著落的行業(yè),怎么可能生產(chǎn)出好的產(chǎn)品呢?別怪工人素質(zhì)低,其實是制度環(huán)境更差。

有因必有果,所以,不能怪中國建筑質(zhì)量差,而是沒有一支訓練有素的產(chǎn)業(yè)工人隊伍。

以上都是從“道”的層面來分析,這是問題的根本,至于技術(shù)細節(jié)可以說是無法窮舉,并且一個問題解決了,新的問題又產(chǎn)生了。也不是說“術(shù)”不重要,而是說停留在“術(shù)”的層面不能從根本上解決問題。


(7)

 

在鋼筋施工中,無論是什么構(gòu)件,除了與土接觸的一面,鋼筋應(yīng)該總是盡量靠近受拉一側(cè)混凝土構(gòu)件的邊緣。如果出現(xiàn)位置錯誤或者鋼筋保護層過大,輕則降低了構(gòu)件的承載能力,重則會發(fā)生重大事故,但保護層過小又會容易露筋,保護層厚度控制對結(jié)構(gòu)耐久性具有極端的重要性,然而在鋼筋施工中卻對此都不敏感,往往認為是無關(guān)緊要而被忽視。

其次,鋼筋接頭位置應(yīng)該盡量位于受力最小處,因為鋼筋接頭是薄弱部分,如板上部縱筋接頭應(yīng)該在板跨中三分之一區(qū)域,但我們經(jīng)常看到板上部縱筋全部在支座處搭接,這是錯誤的,板支座處上部鋼筋是板負彎矩最大的地方,恰恰是最不應(yīng)該斷開的。

柱梁節(jié)點箍筋對結(jié)構(gòu)安全與抗震具有極端重要性,但很少能安裝到位的,不管是工人還是監(jiān)理都熟視無睹,關(guān)鍵是不明白結(jié)構(gòu)的受力與抗震原理。

柱梁節(jié)點是核心部位,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原則是“強柱弱梁,強剪弱彎,強節(jié)點,弱構(gòu)件”。

“強柱弱梁”的本質(zhì)指梁柱節(jié)點處,柱端實際受彎承載力大于梁端實際受彎承載力。這是由框架結(jié)構(gòu)的變形能力與其破壞機制決定的。讓梁先屈服,即梁端先出現(xiàn)塑性鉸,可使整個框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的內(nèi)力重分布,從而增強結(jié)構(gòu)的耗能能力和極限層間位移,提高抗震性能。若柱先屈服,則可能使整個結(jié)構(gòu)變成幾何可變體系,造成結(jié)構(gòu)倒塌。如何保證“強柱弱梁”?就是增大柱端彎矩系數(shù)。

“強剪弱彎”的本質(zhì)指梁、柱和剪力墻底部的斜截面實際受剪承載力大于實際受彎承載力。因為彎曲破壞是一種延性破壞,有一定的征兆,如裂縫、撓度等;而剪切破壞是脆性破壞,沒有任何預(yù)兆突然破壞。所以要保證構(gòu)件在發(fā)生彎曲破壞前不發(fā)生突然的剪切破壞。

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第3.5.4條第2點:“混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)控制截面尺寸和受力鋼筋、箍筋的設(shè)置,防止剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結(jié)破壞先于鋼筋破壞。”

如何保證“強剪弱彎”,就是增大箍筋直徑,減小箍筋間距。必要時,某些構(gòu)件的箍筋可全長加密,如連梁、短柱等。主次梁交接處,設(shè)置附加箍筋和彎起鋼筋。

“強節(jié)點弱構(gòu)件”的本質(zhì)指節(jié)點區(qū)域的實際承載力大于構(gòu)件的實際承載力。因為節(jié)點失效,與之相連的梁柱等構(gòu)件全部失效,結(jié)構(gòu)也坍塌失效。如何保證“強節(jié)點弱構(gòu)件”?一般通過構(gòu)造措施來解決,如規(guī)定梁縱筋的錨固長度、錨固形式等,增加梁柱節(jié)點箍筋對節(jié)點區(qū)混凝土的約束。

地震時產(chǎn)生的水平剪力主要靠箍筋來承擔,梁縱筋主要用來承擔豎向荷載產(chǎn)生的彎矩。通過箍筋加密提高構(gòu)件延性。

從結(jié)構(gòu)受力與抗震角度,我寧可讓工人少綁一根梁縱筋也不要在柱梁節(jié)點少一個箍筋。當然一般情況下也不允許少綁梁鋼筋,而是兩害相權(quán)取其輕。不過,如果設(shè)計明顯不合理,梁設(shè)計成超筋,甚至不能滿足鋼筋凈距的要求,那么,少綁一根或幾根鋼筋未必是壞事,還可能避免混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服。這個比較冒險,如沒有絕對把握還是先與設(shè)計溝通。


這是鋼筋工之友平臺

 

 


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