2021 年 10 月 13 日住建部发布 9 本全文强制通用规范,自 2022 年 4 月 1 日起实施
2021年10月13日,住房和城乡建设部网站全文发布9项强制性通用规范,自2022年4月1日起施行。凡通用规范均为强制性建设规范,所有条款必须严格执行,工程建设标准中的相关强制性规定同时废止。现行工程建设标准中的相关规定与本规范不一致的,以本规范的规定为准。
此次发布的9个通用规范分别是:《既有建筑鉴定与加固通用规范》、《混凝土结构通用规范》、《工程测量通用规范》、《工程勘察通用规范》、《既有建筑维修改造通用规范》、《建筑给排水与节水通用规范》、《建筑环境通用规范》、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》和《建筑与市政工程无障碍通用规范》。

图1 强制性通用规范全文公布通知
抗震设计以强调“计算设计”为原则,注重结构整体和抗震概念设计。地震区结构应设计为延性结构,遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”、“强节点强锚固”的设计原则。在计算分析中,应根据结构的实际情况确定结构的计算模型,计算假设应与结构相一致。
“强节点、强锚固”是抗震的基本要求,但现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)(以下简称《混凝土规范》)、抗震规范、高层建筑规范均按一般规定给出了相关要求。规范对抗震区纵向受拉钢筋锚固长度、抗压钢筋锚固长度和纵向受拉钢筋锚固长度都提出了具体的要求。其中,抗震区纵向受拉钢筋锚固长度与抗震水准相关。实际设计中,很多设计人员在施工图阶段选择钢筋时,并不注重对锚固长度的要求。例如,计算中往往假定梁为刚接,但施工图所选钢筋直径不能满足锚固长度的要求;或者很多设计人员在计算时主、次梁均选择铰接连接,在施工图阶段就更不重视锚固长度的问题,审查机构在施工图审查时也很少关注这一问题,导致这一抗震设计原则并没有得到落实。
幸好,《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021(以下简称《混凝土通用规范》)对混凝土结构中以强筋形式存在的普通钢筋、预应力钢筋等提出了锚固长度的要求。相信“强节点、强锚固”的基本抗震理念可以在未来的设计中得到贯彻。锚固长度的要求已从现行规范上升为强制性条文,应引起设计人员和审阅人员的充分重视。
1.混凝土结构中普通钢筋锚固长度的通用规范要求
混凝土通用规范第4.4.5条规定了混凝土结构中纵向受拉钢筋的最小锚固长度要求,同时还应根据钢筋直径、钢筋及混凝土的抗拉强度、钢筋形状、钢筋锚固端形式、结构或结构构件的抗震水平等因素计算锚固长度。
当然,对于抗震地区结构,纵向受拉钢筋的锚固长度与抗震等级有关,相关锚固长度的具体要求还需要参考现行混凝土规范、抗震规范和高层规范。

图2 通用混凝土规范中普通钢筋锚固长度要求
2 现行混凝土规范对普通钢筋锚固长度的要求
现行混凝土规范第8.3.1条规定,在计算中充分考虑受拉钢筋的抗拉强度时,应计算受拉钢筋的基本锚固长度和纵向受拉钢筋的锚固长度。钢筋的锚固长度与锚固钢筋的直径、混凝土的抗拉强度、锚固钢筋的形状系数和锚固长度修正系数有关。同时,混凝土规范还要求受拉钢筋的锚固长度不宜小于200mm。同时,现行混凝土规范对几种情况下纵向受拉钢筋锚固长度修正系数的使用也做出了具体规定。


图3 现行混凝土规范对普通钢筋基本锚固长度的要求

图4 现行混凝土规范对抗拉钢筋锚固长度的要求

图5 现行混凝土规范对纵向受拉钢筋锚固长度修正系数的要求
对于地震区结构,现行混凝土规范对纵向拉钢筋的锚固长度均有要求,不仅要满足非抗震条件下的要求,还要考虑抗震等级的影响,纵向拉钢筋的锚固长度须乘以纵向拉钢筋的抗震锚固长度修正系数。

图6 现行混凝土规范对纵向受拉钢筋抗震锚固长度的要求
3.现行普通钢筋锚固长度要求较高
高层建筑规范对纵向拉钢筋锚固长度及抗震纵向拉钢筋锚固长度的要求与现行混凝土规范的要求一致,同时规定当剪力墙或核心筒墙与与其平面相交的楼面梁刚性连接时,抗震设计中要求锚固长度不小于0.4labE。


图7 高层建筑规范对剪力墙平面外刚性连接梁纵向拉筋锚固长度的要求
4.工程设计中常被忽视的锚固问题
工程设计中,主次梁连接、剪力墙面外梁连接等情况经常出现锚固长度不满足要求的情况,但在设计和施工图审查过程中常常被忽视。
图8为某结构顶层局部梁施工图,从图中可知该局部位置主梁截面为500mm×800mm,次梁截面为350mm×550mm,混凝土等级为C30,主梁抗震等级及抗震构造措施抗震等级均为二级,与其垂直的次梁钢筋为HRB400级,直径为25mm,计算中按主、次梁刚性连接假设进行内力分析。

图8 某结构顶层局部梁施工图
本结构中主、次梁连接设计为刚接连接,支座中端部支撑负筋的锚固长度应满足充分利用钢筋抗拉强度的要求,端部支撑水平段次梁支撑钢筋的锚固长度不宜小于0.6Lab,钢筋为HRB400,钢筋直径为25mm,混凝土等级为C30。当采用刚接连接时,次梁的锚固长度值为:
0.6Lab=0.6X35d=0.6X35X25=525mm
若次梁钢筋直径达到25mm,则刚接所需锚固长度为525mm,大于主梁宽度500,锚固长度要求不符合规范要求,若按照一般混凝土规范要求,则违反强固条款。
如图9所示为某结构某部位施工图,最左侧短梁与300mm厚外墙直接连接,内力分析设计按刚接假设,不做梁端铰定义。该结构横向矩形梁截面为550mm×1000mm,抗震等级及抗震构造措施均为2级,梁配筋为HRB400级,混凝土等级为C35。

图9 某结构部分施工图
一般情况下,次梁端部支座、支在混凝土墙面外的梁、一端支在无柱上的框架梁宜设计成铰接连接。但若设计成刚接连接,端部支座负筋在支座内的锚固长度应满足充分利用钢筋抗拉强度的要求,并在图纸中注明。上图左侧水平梁(抗震等级2级,C35)端部支座支在混凝土墙面外,计算书显示无点铰。梁端部支座负筋在支座内的锚固长度为:
0.4X37d=0.4X37X22=325.6毫米>300毫米
若严格控制锚固长度要求,施工图中梁的配筋选择不符合《混凝土施工规范》第7.1.6-5条的要求,按照一般混凝土规范的要求,属于违反强性条款。若设计中不能满足刚接假设锚固长度要求,可在计算假设中采用铰接假设,并保证所选钢筋直径满足锚固长度要求。
图10为框架结构的立体图,该结构一层平面图如图11所示。

图10 框架结构三维图

图11 框架结构一层平面图
针对一楼梁及相关信息进行了专门检查,主梁截面为350mmX600mm,次梁截面为200mmX500mm,如图12所示。主梁抗震等级为1级,主次梁主筋等级均为HRB400,混凝土等级均为C30。检查处两梁,其中左梁默认定义为梁端刚接,右梁定义为两端铰接。经过SATWE计算,检查处梁的计算配筋结果如图13所示。

图12 一楼检查位置的两根横梁

图13 一楼检查位置两根梁的配筋计算
注:右侧梁虽然两端铰接,但根据规范规定,当简支梁端部受约束时,梁端配筋不得小于简支梁跨中配筋的1/4。此梁跨中配筋为25cm2,按25/4=6.25cm2计算。

图14 一楼检查位置两梁施工图中的配筋情况
根据规范及图纸,计算两端刚梁的锚固长度,本次梁混凝土等级为C30,对应钢筋为HRB400级,钢筋直径为20mm,对应的受拉钢筋抗震锚固长度为:
0.6Lab=0.6X35d=0.6X35X20=420毫米>350毫米
显然,该结构在上述加固模式下,主梁截面为350mmX600mm无法满足锚固长度的要求。
根据规范及图纸,计算了铰接梁两端的锚固长度。此次梁混凝土等级为C30,对应钢筋为HRB400级,钢筋直径为14mm。此梁为非抗震梁,对应的受拉钢筋锚固长度为:
0.4La=0.35X35d=0.35X35X14=171.5毫米
当结构两端铰接时,主梁截面为350mmX600mm,上述配筋方式下,锚固长度要求均能满足,若次梁钢筋直径为25mm,0.35La=0.35X35d=0.35X35X25=306.25mm,锚固长度要求亦能满足,但若次梁钢筋直径为25mm,主梁截面为300mm,即使铰接梁也无法满足规范的锚固长度要求,按照一般混凝土规范的要求,属于违反强固条款。
从以上对比可以看出,设计时若在梁两端设置铰点,则后期施工图中锚固长度要求较容易满足;若按刚接假设计算,则后期施工图中锚固长度要求较难满足。但无论是铰接假设还是刚接假设,施工图阶段配筋选取均需在假设基础上满足相应的锚固长度要求。
5.标准图中锚固长度的要求
在16G101-1图集《整体平面表示方法及结构细部制图规则》中,按钢材类型、混凝土等级、抗震等级列出了受拉钢筋锚固长度、受拉钢筋抗震锚固长度的具体值。

图15 图中受拉钢筋锚固长度

图16 图中抗拉钢筋抗震锚固长度
同时,图集对非框架梁加固结构锚固长度给出了相关说明,当设计按铰接设计时,锚固长度大于0.35lab;当设计充分利用钢筋的抗拉强度时,锚固长度大于0.6lab。

图17 图中非框架梁加固构造
6、PKPM施工图软件在施工图阶段根据锚固长度要求选择钢筋
为了确保所选钢筋满足锚固长度的要求,PKPM软件在2021通用规范版本V1.3中增加了在梁配筋选择中自动考虑锚固的选项。您可以在混凝土梁施工图中的“设计参数”-“纵向钢筋参数”下选择“按直锚段长度调整配筋选择”。当设计人员选择该参数时,程序会根据用户计算模型中的端部连接关系(梁/柱/面外墙支撑)调整配筋选择结果,对应规范及图纸集合中的直锚段长度。

图18 施工图软件中梁配筋选择按直锚段长度要求进行调整
软件中处理锚固长度要求的原则如下:
对于WKL:端部下铁直锚段长度(抗震性能)≥0.4LabE;
KL/KZL(非抗震):端部铁直锚段长度≥0.4Lab;
KL/KZL(抗震):端部上铁直锚段长度≥0.4LabE;端部下铁直锚段长度≥0.4LabE;
铰接式端部:端部直铁锚段长度≥0.35Lab;
充分利用钢筋的抗拉强度lg梁:直锚段长度≥0.6Lab;
对于上例左侧梁,若不考虑锚固长度要求,生成的钢筋直径20mm无法满足锚固长度要求。若在施工图配筋选择过程中考虑了梁端锚固要求,程序会自动选择配筋,并自动生成如下施工图结果。可以看出lg2梁生成的支撑钢筋直径为14mm。

图19 根据直锚段长度要求调整梁配筋选择后施工图软件生成的配筋图
从软件自动生成的施工图结果中,根据规范及图纸,计算出两端刚梁的锚固长度。此次梁混凝土等级为C30,对应钢筋为HRB400级,钢筋直径为14mm,充分利用钢筋的抗拉强度。抗拉钢筋对应的抗震锚固长度为:
0.6Lab=0.6X35d=0.6X35X14=294mm
根据锚固长度要求在施工图软件中调整后选定的钢筋直径,能够充分利用钢筋抗拉强度对应锚固长度的要求,满足规范对锚固长度的要求。
7. 通用混凝土规范实施设计建议
通用混凝土规范实施后,对锚固长度的要求被提升到了一个新高度,设计人员在施工图设计阶段不仅需要重视钢筋的选择,还需要考虑锚固长度的要求,特别是对于两端刚接的次梁和剪力墙面外刚接的次梁。设计中建议注意以下几点:
(1)实际设计中,主、次梁铰的定义不仅要考虑受力要求,还要根据锚固长度的要求确定,计算假设必须与后期的结构处理一致,刚接假设必须满足刚接锚固长度要求,铰假设也必须满足锚固长度要求。
(2)施工图阶段选择钢筋时,不仅要满足计算要求,还应考虑是否能满足锚固长度的要求。
(3)剪力墙平面梁一般两端铰接,次梁应采用直径较小的钢筋,否则难以满足铰接锚固长度的要求。(例如,200mm厚的墙体,若梁钢筋为HBR400,混凝土等级为C30,铰接锚固长度要求为0.4Lab=0.4*35d,为满足锚固长度要求,所选梁直径不能超过14mm,0.4*35*14=196mm)
(4)计算时假定主、次梁为刚接连接,在施工图设计阶段往往很难满足锚固长度的要求。
(5)即使是两端铰接的梁,也必须满足锚固长度的要求。钢筋的选择也可能受到锚固长度的限制。应尽可能选择小直径钢筋。
(6)PKPM软件在2021通用规范V1.3版本中增加了梁配筋选择时自动考虑锚固的选项,可根据锚固长度要求调整框架梁和非框架梁的钢筋直径。
(7)对于次梁,若设计时不采用点铰处理,即充分利用钢筋的抗拉强度,则在施工图梁的参数设置中将非框架梁的名称前缀设置为Lg,按端铁直锚固段长度≥0.6Lab控制锚固长度。若设计时次梁两端均采用点铰处理,则在施工图中以代号L表示为非框架梁,按端铁直锚固段长度≥0.35Lab控制锚固长度。
(8)特别需要注意的是,对于承受扭转的非框架梁纵筋结构,若次梁两端铰接,其锚固长度要求不是≥0.35Lab,而是≥0.6La。(两端铰接的次梁可承受扭转)

图20 非框架梁扭转承载力纵向钢筋要求图集
8. 2021年通用规范使用须知
《混凝土通用规范》将于2022年4月1日开始实施。PKPM软件根据《混凝土通用规范》的相关要求对程序做了一系列的修改。根据《混凝土通用规范》的要求,《混凝土通用规范》的相关要求是底线要求,在设计中必须落实。

图21 通用规范实施后其他规范的实施
本文是对现行混凝土规范中锚固长度要求提升为通用混凝土规范中的一项重要条款的说明,结合规范、图集及工程案例,提醒设计人员在通用混凝土规范实施后,选择梁纵向钢筋时,应特别注意锚固长度的要求。后续将有系列文章介绍通用混凝土规范的其他变化及其对设计的影响,欢迎设计人员随时关注。
对于处于规范变更阶段的工程,设计人员需了解通用规范的变化,提前使用通用规范进行试算,避免因使用现行规范而导致重大变更。
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