1、单元7 柱钢筋识图与计算“碳中和碳中和”政策下的钢铁行业政策下的钢铁行业中国在第七十五届联合国大会一般性辩论中率先提出了“碳达峰、碳中和”目标。国家统计局数据显示，2020年中国粗钢产量10.53亿吨，约占世界总产量57%，是全球最大的钢铁生产国。中国钢铁行业碳排放量约占中国碳排放总量的15%，是碳排放量最高的制造行业，钢铁行业减碳对实现碳中和具有重要意义。目前国内钢铁产能的90%采用的是高碳排放的高炉转炉工艺，减碳任务艰巨。根据“十四五规划和2035远景目标”的要求，我国未来要“深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型”、“推进钢铁、石化、建材等行业绿色化改造”。这也意味着中央倒逼地方政府与企
2、业淘汰落后产能，实现产业转型，让企业主动节能降耗，实现碳中和。钢铁行业已经明确了十四五期间的减碳任务，即“完成5.3亿吨钢铁产能超低排放改造”，但这仅是实现碳中和的第一步，未来还需要在生产技术、产业链等方面进行深度改造。2第一节 柱平法施工图识读3柱平法施工图的表示方法柱平法施工图的表示方法 柱平法施工图系在柱平面布置图上采用列表注写方式或截面注写方式表达，并注明各结构层的楼面标高、结构层高及相应的结构层号，并注明上部结构嵌固部位位置。4列表注写方式列表注写方式列表注写方式，系在柱平面布置图上（一般只需采用适当比例绘制一张柱平面布置图，包括框架柱、框支柱、梁上柱和剪力墙上柱），分别在同一编号的
3、柱中选择一个或几个截面标注几何参数代号：在柱表中注写柱编号、柱段起止标高、几何尺寸（含柱截面对轴线的偏心情况）与配筋的具体数值，并配以各种柱截面形状及其箍筋类型图的方式，来表达柱平法施工图。5柱表注写内容规定柱表注写内容规定柱编号由类型代号和序号组成柱编号6柱类型代号序号框架柱KZxx转换柱ZHZxx芯柱XZxx梁上柱LZxx剪力墙上柱QZxx注:编号时，当柱的总高、分段截面尺寸和配筋均对应相同，仅截面与轴线的关系不同时，仍可将其编为同一柱号，但应在图中注明截面与轴线的关系。注写各段柱的起止标高注写各段柱的起止标高注写各段柱的起止标高，自柱根部往上以变截面位置或截面未变但配筋改变处为界分段注写
4、，如表所示。框架柱和转换柱的根部标高系指基础顶面标高；芯柱的根部标高系指根据结构实际需要而定的起始位置标高；梁上柱的根部标高系指梁顶面标高；剪力墙上柱的根部标高为墙顶面标高。7注写柱截面尺寸注写柱截面尺寸l 对于矩形柱，注写柱截面尺寸bh及与轴线关系的几何参数代号b1、b2和h1、h2的具体数值，需对应于各段柱分别注写。l 其中b=b1b2，h=h 1h2。l 当截面的某一边收缩变化至与轴线重合或偏到轴线的另一侧时，b1、b2、h1、h2中的某项为零或为负值。l 对于圆柱，表中bh一栏改用在圆柱直径数字前加d表示。为表达简单，圆柱截面与轴线的关系也用b1、b2和h1、h2表示，并使d=b1b2
5、=h1h2。8注写柱纵筋注写柱纵筋当柱纵筋直径相同，各边根数也相同时，将纵筋注写在“全部纵筋”一栏中；除此之外，柱纵筋分角筋、截面b边中部筋和h边中部筋三项分别注写，如表所示。对于采用对称配筋的矩形截面柱，可仅注写一侧中部筋，对称边省略不注；对于采用非对称配筋的矩形截面柱，必须每侧均注写中部筋。9注写柱箍筋注写柱箍筋l 柱箍筋注写包括箍筋类型号、箍筋肢数、钢筋级别、直径与间距，如表所示。用斜线“/”区分柱端箍筋加密区与柱身非加密区长度范围内箍筋的不同间距。【例】A10100/200，表示箍筋为HPB300级钢筋，直径为10mm，加密区间距为100mm，非加密区间距为200mm。【例】A1010
6、0/200(A12100)，表示柱中箍筋为HPB300 级钢筋，直径为10mm，加密区间距为100mm，非加密区间距为200mm。框架节点核心区箍筋为HPB300级钢筋，直径为12mm，间距为100mm。l 当箍筋沿柱全高为一种间距时，则不使用“/”线。【例】A10100，表示沿柱全高范围内箍筋均为HPB300，钢筋直径为10mm，间距为100mm。10注写柱箍筋注写柱箍筋当圆柱采用螺旋箍筋时，需在箍筋前加“L”。【例】LA10100/200，表示采用螺旋箍筋，HPB300，钢筋直径为10mm，加密区间距为100mm，非加密区间距为200mm。11柱矩形箍筋复合方式柱矩形箍筋复合方式图示为一些
7、较常见的柱矩形箍筋复合方式。沿复合箍周边，箍筋局部重叠不宜多于两层。以复合箍筋最外围的封闭箍筋为基准，柱内的横向箍筋紧贴其设置在下（或在上），柱内纵向箍筋紧贴其设置在上（或在下）。若在同一组内复合箍筋各肢位置不能满足对称性要求时，沿柱竖向相邻两组箍筋应交错放置，如图(c)。(a)33 (b)44 (c)55 (d)6612柱截面注写方式柱截面注写方式截面注写方式，系在柱平面布置图的柱截面上，分別在同一编号的柱中选择一个截面，以直接注写截面尺寸和配筋具体数值的方式来表达柱平法施工图，如图所示。13柱截面注写方式柱截面注写方式l 从相同编号的柱中选择一个截面，按另一种比例原位放大绘制柱截面配筋图，
8、并在各配筋图上继其编号后再注写截面尺寸bh、角筋或全部纵筋（当纵筋采用一种直径且能够图示清楚时）、箍筋的具体数值，以及在柱截面配筋图上标注柱截面与轴线关系b1、b2和h1、h2的具体数值。l 当纵筋采用两种直径时，需再注写截面各边中部筋的具体数值（对于采用对称配筋的矩形截面柱，可仅在一侧注写中部筋，对称边省略不注）。14第二节 框架柱钢筋构造15 框架柱需要计算的钢筋种类，如图所示。16柱纵筋构造17柱纵筋构造柱纵筋构造 柱纵筋包括基础插筋、中间层纵筋、顶层纵筋。在施工时，纵筋是分层安装：在浇捣完下层柱及本层梁板的混凝土后，再将本层纵筋与下层伸上来的纵筋连接、并将本层纵筋伸到上层去。18柱基础
9、插筋19柱基础插筋柱基础插筋柱基础插筋长度由基础厚度、周边保护层厚度、钢筋直径、laE等因素决定，见图所示。20柱中间层钢筋21中间层柱纵筋中间层柱纵筋 中间层柱纵筋包括除了基础插筋和顶层纵筋之外的各层柱纵筋，主要考虑的是连接。柱纵筋连接方式包括：绑扎搭接、机械连接、焊接连接三种，其要求见图。22(a)绑扎连接 (b)机械连接 (c)焊接连接 多层框架结构受力及变形23一般中间层纵筋连接一般中间层纵筋连接 一般在楼面（基础顶面）、梁底及节点处，柱承受较大的横向剪切力，因而柱纵筋不能在此处连接，即为非连接区。如图所示，除梁柱节点内为非连接区外，其余非连接区取max(Hn/6,hc,500mm)其
10、中Hn为柱净高（即下层楼板面到上层梁底的高度），hc为柱长边尺寸(圆柱为截面直径)24(a)绑扎连接 (b)机械连接 (c)焊接连接一般中间层纵筋连接一般中间层纵筋连接 嵌固部位，就是预期塑性铰出现的部位，即结构下部能限制结构上部构件在水平方向的“平动位移”和“转动位移”，并将上部结构的剪力全部传递给下部结构的部位。嵌固部位由设计指定。工程中常见的嵌固部位为基础顶面；当有地下室时嵌固部位常设在首层板楼面（地下室负一层顶板面）处。嵌固部位以上1/3柱净高的范围内为柱纵筋非连接区。25(a)绑扎连接 (b)机械连接 (c)焊接连接一般中间层纵筋连接一般中间层纵筋连接当钢筋连接时，柱相邻纵向钢筋连接
11、接头相互错开。在同一连接区段内钢筋接头面积百分率不宜大于50%。采用绑扎搭接时，搭接长度为llE且接头错开0.3ll E；ll E且见16G101-1 P61机械连接错开35d焊 接 连 接 错 开max(35d,500mm)。26(a)绑扎连接 (b)机械连接 (c)焊接连接一般中间层纵筋连接一般中间层纵筋连接 下柱钢筋比上柱钢筋多，见左图 下柱钢筋直径比上柱钢筋直径大，见右图27一般中间层纵筋连接一般中间层纵筋连接 柱变截面，如图所示，其中hb为梁高，为柱截面差（收缩量）。28柱顶层钢筋29顶层柱纵顶层柱纵筋筋 中柱中柱 如图所示，中柱柱顶纵向钢筋在梁内的锚固有直锚和弯锚两类，分四种构造做
12、法，施工人员应根据各种做法所要求的条件正确选用。301一般构造 2当柱顶有不小于100mm厚的现浇板3柱纵向钢筋端头加锚头（锚板）4当直锚长度laE时顶层柱纵顶层柱纵筋筋 边边柱和角柱柱和角柱 边柱和角柱的内侧纵筋构造，与中柱纵筋构造相同。边柱和角柱的外侧纵筋则构造较复杂，有五种节点构造做法，根据需要组合使用。31顶层柱纵顶层柱纵筋筋 边边柱和角柱柱和角柱 节点、应配合使用，节点不应单独使用（仅用于未伸入梁内的柱外侧纵筋锚固），伸入梁内的柱外侧纵筋不宜少于柱外侧全部纵筋面积的65%。可选择或或或的做法。32顶层柱纵顶层柱纵筋筋 边边柱和角柱柱和角柱 节点用于梁、柱纵向钢筋接头沿节点柱顶外侧直线
13、布置的情况，可与节点组合使用33顶层柱纵顶层柱纵筋筋 边边柱和角柱柱和角柱 在实际工程中，现场施工下料较常采用节点做法，这样柱顶钢筋排布相对简单些。而预算算量则默认采用节点节点（当从梁底算起1.5labE未超过柱内侧边缘时）或节点节点（当从梁底算起1.5labE超过柱内侧边缘时）的组合做法。34柱箍筋构造35基础中的柱箍筋基础中的柱箍筋 基础是柱的支座，体积较大，基础内钢筋较多，基础中的柱箍筋均为非复非复合箍筋合箍筋。施工中，插入到基础中的柱纵筋，其箍筋的排布主要受基础中柱体周边保护层厚度及基础高度影响。柱在基础内周边保护层周边保护层厚度5d（d为柱插筋直径）时，柱箍筋在基础内间距500mm，
14、且不少于两道矩形封闭非复合非复合箍筋，见(a)、(c)图。36基础中的柱箍筋基础中的柱箍筋 当柱在基础内周边保护周边保护层厚度层厚度5d时，柱箍筋应满足直径d/4（d为纵筋最大直径），间距5d（d为纵筋最小直径）且 100mm的要求，见(b)、(d)图。37基础中的柱箍筋基础中的柱箍筋基础内最上一道柱箍筋，距离基础顶面100mm，如图所示。最下一道箍筋标准图集中没有规定；实际施工下料时，考虑到钢插筋支承在底板钢筋网片上，其直径较大且弯折，其取值可从底板钢筋网片顶往上100mm。38中间层及顶层柱箍筋中间层及顶层柱箍筋 中间层或顶层柱箍筋加密区取 各 层 柱 脚 及 上 层 梁 下max(Hn/
15、6,hc,500mm)，其中Hn为柱净高（即下层楼板面到上层梁底的高度），hc为柱长边尺寸（圆柱为截面直径）。柱梁节点处亦为箍筋加密区。其余为箍筋非加密区非加密区。嵌固部位以上1/3柱净高的范围内为箍筋加密区，如左图所示。当嵌固部位位于基础顶面以上时，嵌固部位以下地下室框架柱箍筋加密区范围如右图。39中间层及顶层柱箍筋中间层及顶层柱箍筋 设计标注箍筋为同一种间距的柱，不区分加密区与非加密区。根据18G901-1 P25，柱净高范围最下一组箍筋距底部梁顶50mm，最上一组箍筋距顶部梁底50mm。节点区最下、最上一组箍筋距节点区梁底、梁顶不大于50mm；当顶层柱顶与梁顶标高相同时，节点区最上一组箍
16、筋距梁顶不大于150mm。如图示。40第三节 框架中柱钢筋计算实例41框架框架中柱钢筋计算实例中柱钢筋计算实例根据柱表及图，计算KZ1中各钢筋长度和根数。说明：（1）抗震等级二级；（2）各层柱混凝土强度等级均为C30；（3）柱纵筋连接形式：直螺纹套筒（机械连接）；（4）梁、柱保护层为20mm，承台底保护层50mm；（5）桩承台底纵横钢筋C14200；（6）各层板厚100mm。42KZ1计算过程参见 KZ1.pdf算法区别算法区别各层长度各层长度 下料预算钢筋长度 须考虑钢筋接长位置的错开，从而存在低位钢筋长度和高位钢筋长度，需计算高低位错开长度 预算手算计量时，可不考虑钢筋错开长度导致钢筋高低
17、位的问题，因对钢筋总量的最终计算结果影响非常小。433900/3=1300Hn/34400/6=73335dmax(Hn/6，hc，500)3600/6=6003600/6=6003400/6=56735dmax(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)35d35d35d算法区别算法区别各层露出长度各层露出长度 下料预算钢筋长度计算非连接区长度后，考虑施工方便进行取值 直接取非连接区计算数值 max(Hn/6,hc,500)，嵌固部位Hn/3443900/3=1300Hn/34400/6=73335dmax(Hn/6，hc，500)3600/6=
18、6003600/6=6003400/6=56735dmax(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)35d35d35d算法区别算法区别基础插筋基础插筋 下料预算插筋基础内竖直段长度插筋基础内竖直段长度=基础高hj -保护层 -底板纵横钢筋直径插筋基础内竖直段长度=基础高hj -保护层453900/3=1300Hn/34400/6=73335dmax(Hn/6，hc，500)3600/6=6003600/6=6003400/6=56735dmax(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)35d35d3
19、5d算法区别算法区别基础内箍筋基础内箍筋 下料预算基础内箍筋分布范围除基础高度扣减基础顶100和基础底保护层外，尚需扣减底板纵横钢筋直径、及最下一组箍筋位置基础高度扣减基础顶100和基础底保护层即可463900/3=1300Hn/34400/6=73335dmax(Hn/6，hc，500)3600/6=6003600/6=6003400/6=56735dmax(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)max(Hn/6，hc，500)35d35d35d算法区别算法区别箍筋加密区布筋范围箍筋加密区布筋范围 下料预算（粗略）预算（精细）各层柱箍筋 各加密区布筋范围柱下端加密区：计算后
20、按施工取值，扣柱脚50梁柱节点加密区：按梁高扣上下各50梁下加密区：计算后按施工取值，扣梁底50柱下端加密区：按计算值，扣柱脚50梁柱节点加密区：按梁高梁下加密区：按计算值柱下端加密区：按计算值，扣柱脚50梁柱节点加密区：按梁高扣上下各50梁下加密区：按计算值扣梁底5047第四节 框架角柱钢筋计算实例48框架框架角柱钢筋计算实例角柱钢筋计算实例根据柱表及图，计算KZ2中各钢筋长度和根数。说明：（1）抗震等级二级；（2）混凝土强度等级C30；（3）梁、柱保护层为20mm；（4）柱纵筋连接形式：直螺纹套筒（机械连接）；（5）独立基础底纵横钢筋C16200；（6）各层板厚100mm。49KZ2计算过程参见 KZ2.pdf算法区别算法区别顶层外侧纵筋做法顶层外侧纵筋做法 下料预算柱顶外侧纵筋常见做法较常采用节点做法默认采用节点节点（当从梁底算起1.5labE未超过柱内侧边缘时）或节点节点（当从梁底算起1.5labE超过柱内侧边缘时）的组合做法50练习练习根据KZ3柱表及图示KZ3中各钢筋长度和根数，并填写钢筋配料单。说明：（1）抗震等级二级；混凝土强度等级C30；（2）梁、柱保护层为20mm；（3）各层板厚100mm；（4）一至三层梁高550，顶层梁高500；（5）采用直螺纹套筒连接钢筋。51
