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1、懂设计-会施工-精预算-专题篇（力学角度剖析平法原理）1.梁的上下部钢筋搭接位置原理首先我们来看一下梁最基本的一种破坏时的情形。一根梁，两端都有支座（等于在柱子上），我们在中间施加压力，想想会出现什么情况呢？如果你知道答案是梁最终会断裂，那么，想想裂缝最先出现在什么地方呢？很明显，梁的下部会最先出现裂缝。力学实验证明，下部钢筋会断，上部钢筋会在中部被挤压成“灯笼”。请看下面的力学示意图。可以想象，假如梁的下部钢筋在跨中处搭接，结果会是怎么样？结果一定是在跨中搭接，受到梁内部最大的拉力，of course容易断裂了！可以引出平法中那些经验做法：梁上部要有支座负筋，并且通常伸入支座三分之一跨长梁的
2、上部钢筋要在跨中搭接；下部钢筋要在支座两边三分之一跨长处搭接支座的两端往往需要箍筋加密（抗震加密）（最重要一点：在钢筋混凝土结构中利用的是混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力）2.锚固、搭接的力学原理在理想情况下，钢筋当然是能不需要搭接最好，就像混凝土能最好一次性浇筑一样，一个整体总会比两个结合的内力要强。但因为混凝土有水化热等等原因，并不能一次性把整栋大楼浇筑好；钢筋因为生产、运输等原因，并不能长到刚刚好的长度。所以规范的市场里，钢筋一般是9米，或12米的规格。这是从市场层面解释为什么要有搭接。我们想想为什么需要锚固？把一个小木块架在墙上，或者用铁钉钉在墙上，结果是不同的吧？用铁钉当然比单纯架在
3、墙上更能稳固木块，问题是：铁钉要多长才能做到固定木块，又不浪费呢？力学上有专门的计算公式，需要根据钢筋的直径、表面粗糙程度、受力大小等，计算出锚固的长度。简单说，该计算公式的原理就是找到一个临界点：钢筋刚好拔出的那一瞬间，刚好断裂。这样你可以明白为什么级别越高的钢筋它的锚固长度越大了吧？搭接也是这个概念。但有的人疑惑，为什么直径不一样的钢筋搭接，要用直径小的钢筋计算出的搭接长度呢？打个小小的比喻：一根粗绳子可以承受100牛的拉力，而一根细绳子只能十牛，两根绑扎在一起，用力两边一拉，哪根先断呢？毫无疑问，细的会先断裂。并且当施加的力到十牛时，这个结合就已经被破坏。所以采用100牛的拉力的话，有9
4、0牛是浪费的。钢筋搭接就是如此，搭接长度只要满足两钢筋被拉开的瞬间，细的钢筋刚好断裂就足以！3.万能的内折角定律所谓的内折角，我不文字解释，直接上图更形象（如左图，钢筋在转角处弯折，这样的危险就如右图所示，当钢筋两端都有拉力时，角处是“尖锐又脆弱”的，很容易就被破坏了。）因此，无论在任何构件任何情况下，都绝对不允许内折角出现。解决的办法就是钢筋一定要伸到底。（就是我们所说的柱包梁还是梁包柱问题）可以看到平法无时不刻在运用这个定律，如果你有一天看到没有伸到底就弯折的的钢筋，那么你一定要自信的站出来，对设计人员说这图纸出错了。比如:4.受力钢筋布置位置靠外定律这个定律是相对于分布钢筋等构造钢筋说的
5、。打个比方说，一道剪力墙，是水平钢筋在外面，还是垂直钢筋呢？又比如板，长边和短边的钢筋哪个是在下面呢？是随便哪个靠外都可以吗？答案当然是否定的。这个规律就是：哪种钢筋受力更大，它就更靠外。比如说是独立基础的钢筋：长向钢筋在下，短向在上。(还有条基、单向板中钢筋的布置)为什么是这样呢？请观察下图，在基础底面受到均匀土应力的情况下：其受力结果如下图：很明显，在上有柱子顶住中心，下有均匀的土应力情况下，独立基础是长边的弯曲更多！因此长边的受力更多。所以将长边的钢筋放在下面，短边钢筋置于上面。此时短边钢筋受力不多，基本等于分布钢筋的作用，起到固定长边钢筋，形成钢筋网的作用。因此，回到前面疑问：剪力墙的
6、钢筋是水平筋在外，还是垂直筋。其实答案是不确定的。因为剪力墙在不同的位置其受力情况不同（比如地下室剪力墙还受到土应力，而在地上不存在这种情况）这里提供一个网上参考的资料：从方便施工角度考虑的，即由外到内是：第一层，剪力墙水平钢筋；第二层，剪力墙的竖向钢筋和暗梁的箍筋（同层）；第三层，暗梁的水平钢筋。5.五分钟解答你所不理解的钢筋知识1.什么是框支梁、框支柱？answer：中国人叫框支梁的东西，外国人称之为transfer beam。transfer意为转移，转让。外国人的概念中就是“转换梁”，意指不同结构楼层之间的起转换作用的梁；特指上部为剪力墙结构，下部为框架结构，承托剪力墙的梁；“转换柱”
7、理所当然是承托“转换梁”的柱，这在中国叫框支柱。这是因为，中国的文化太深奥了，需要有高度想象力才能理解，不像美国两百年历史，意思直来直往的。2.什么情况下用什么基础？简单的说：条形基础：上部采用墙承重（较多的用在砖墙）独立基础：上部采用框架结构（柱子）带型（井格式）基础：框架结构+地基条件差（其实就是用条形基础承重柱，在预算中带型基础特指有支模板的混凝土条形基础）筏板基础：高层建筑或上部荷载较大+所在地基承载力较弱。筏板基础有梁式筏板和板式筏板。其中板式筏板基础就像盘子反扣在地表上承受上部荷载，适宜5-6层建筑桩基础：上部荷载较大，需将其传至深层较坚硬的地基。当由若干桩支撑一个平台，而用平台托
8、住整个建筑时，这个平台就是桩承台。箱型基础：高层建筑或上部荷载较大+软弱地基。箱型基础是由底板+顶板+若干纵横墙柱组成，中空部分较大时可以作为地下室3.为什么基础梁的支座负筋是在下部？answer：和框架梁相反，基础梁实际上可以看成倒转过来的框架梁。请看下图，就可以简单明白。4.从材料自重表上看：砼自重22-24KN/m3，钢筋砼25KN/m3，钢78.5KN/m3，但为什么你在教科书上会看到这么一句话：“钢结构的优点是比混凝土结构自重轻”呢？answer：实际上要达到相同的强度效果，1吨砼能承受的荷载，约一半的钢结构就可以做到，因此用钢量会少很多。目前，普通的混凝土都是C10-C80的强度（
9、C60以上就是高强度了，外国可以制造出强度高达200Mpa的混凝土），而钢结构的强度普遍达到200Mpa。另外来说，钢结构抗拉力和抗压力的强度差不多，但是混凝土不一样了，混凝土只适合抗压，几乎不能受拉。5.钢筋按外皮计算和按中轴线计算有何区别？answer：简单来说，造价一般按钢筋外皮长度计算，而下料则按中轴线长度。如果是一根直的钢筋，那么外皮长度=中轴线长度；如果有钢筋弯折，则外皮长度中轴线长度（如下图，钢筋弯折时外皮是被拉长，内皮内压缩，只有中轴线是不变的）。因此，用弯折后的钢筋外皮长度-中轴线长度=弯折后增加的长度。记住钢筋外皮长度中轴线长度6.钢筋的弯钩长度怎么来的？answer：从施工的原理来说，要将钢筋弯折，是用一根直径D为2.5d的圆钢筋作为“支点”（如上图，比如要给直径d为10的钢筋做弯钩，选用直径D=2.5d=2.5*10=25mm的钢筋作为“支点”）。弯钩长度=弯曲长度+平直段长度。这里介绍一个总结算法通过上图可以看出，纵筋的弯钩和箍、拉筋弯钩算法是有区别的，即箍筋、拉筋的平直段长度要区分抗震和非抗震
力学角度剖析平法原理
