负筋_钢筋混凝土结构用来抵抗负弯矩的钢筋

负筋

钢筋混凝土结构用来抵抗负弯矩的钢筋

负筋，也叫负弯矩钢筋。在钢筋混凝土结构设计中，用来抵抗负弯矩的钢筋叫做负弯矩钢筋。

概念

通俗的说：在下列构件的配筋构造中，可以用到负弯矩钢筋的概念：

1、板类构件，在板的支撑部位配置的上排钢筋，俗称“担水筋”；

2、梁类构件，节点处设置的“非贯通纵筋”，一般认为是用来抵抗“负弯矩”的，（贯通的纵筋也能抵抗负弯矩）

3、梁板类构件在受力分析时有一个“反弯点”，反弯点是正弯矩和负弯矩的分界点，一边是钢筋抵抗“正弯矩”，另一边则抵抗“负弯矩”。

应该说，“负弯矩钢筋”这个概念虽然一直在专业书籍中使用，但是，若要给出十分严格的界定，就不太可能。只能说，在有些构件中相对明确一点，有些构件中不十分明确。

承担负弯矩的钢筋，简称负筋，因为一般的力学把下部受拉的弯矩规定为正弯矩，上部受拉的弯矩为负弯矩。

负筋是承受负弯矩的钢筋，一般在梁支座（一般是柱子）的上部或板支座（一般是梁或墙）的上部。

一般情况，认为正常受重力作用的简支混凝土梁跨中下侧受弯拉，为正弯矩；这个概念引申到梁板等水平受弯构件中，与之受力不同的为负弯矩。在柱子中没有该概念。

支座有负筋，是相对而言的，一般应该是指梁的支座部位用以抵消负弯矩的钢筋，俗称担担筋。有些支座上部没有负弯矩（铰支座），配置的构造钢筋习惯上也称为负筋。当梁、板的上部钢筋通长时，大家也习惯地称之为上部钢筋。

施工

对于一般工业与民用建筑的现浇混凝土板类构件负弯矩钢筋，尤其悬挑构件的板面负弯矩钢筋，其混凝土保护层厚度的控制一直处于薄弱环节。本文介绍的采用粗钢筋（或钢管）悬挂负弯矩钢筋的方法因其材料成本低、人工操作简便、控制效果稳定等特点，有推广使用价值。

工程质量

混凝土保护层是指外层钢筋外缘至混凝土外表面的混凝土厚度，亦称混凝土保护层厚度。保护层厚度的确定，基本上是根据两个因素：一是在结构上保证钢筋与混凝土共同工作，即满足受力钢筋粘结锚固要求；二是保证混凝土钢筋的耐久性。它的厚薄及施工质量的优劣，直接影响到混凝土的耐久性。

混凝土保护层厚度无论过厚或过薄，都会对构件产生影响。保护层厚度过簿，无疑会缩短钢筋的脱钝时间，使钢筋提早开始生锈并加快锈蚀发展速度。钢筋钝化膜遭到破坏的主要原因就是被碳化。混凝土保护层被完全碳化通常是钢筋锈蚀的重要前提。而碳化所需时间是同其厚度成正比的，这时构件的耐久年限主要取决于混凝土保护层完全被碳化所需要的时间。从这个角度讲，增加混凝土保护层厚度，可以保证构筑物的使用寿命。保护层过厚，钢筋周围由于粘结滑移所引起的裂缝很容易发展到构件表面，形成沿纵向钢筋的裂缝，使保护层混凝土发生劈裂破坏，导致钢筋的强度无法充分发挥作用，且劈裂裂缝对钢筋的腐蚀构成了严重威胁，这也直接影响了结构的耐久性。保护层厚度过厚将削弱构件的承载能力。足够的保护层厚度可保证钢筋和混凝土的共同工作及结构的使用年限，可使结构不致因灾害(火灾、腐蚀等)达到钢筋软化的危险温度而造成结构的整体破坏。但如果保护层过厚，除了在构件表面容易出现较大的收缩裂缝和温度裂缝外，还会直接削弱构件的承载能为，特别是对一些悬挑式的构件，此种情况更明显、更危险。

混凝土保护层是钢筋与混凝土共同工作的基本前提，是防止钢筋受环境侵蚀、提高结构耐久性的重要措施，对结构耐水性也有重要影响。所以设计上对于保护层厚度的规定，是考虑了不同使用环境、混凝土的抗碳化能力和构件类型等因素，并满足保护层完全碳化所需时间应大于结构的预期耐久年限的。

如果混凝土保护层厚度达不到设计标准和施工质量的要求，可能引起的危害主要有以下几个方面：

1）降低结构的设计承载能力，减少结构的安全储备；

2）引起钢筋的过早腐蚀，造成结构强度、刚度和延性的降低；

3）降低钢筋和混凝土的黏结力和混凝土的耐火极限。

控制现状

由于混凝土保护层的厚度属于隐蔽工程，除非发生钢筋外露、混凝土孔洞等严重的质量事故，一般情况下钢筋的偏位或保护层厚度的偏差在混凝土浇筑后很难被发现，事后也无法进行补救。实测结果表明我国现代工程中混凝土保护层厚度的离散性明显大于构件其它尺寸的离散性。造成这一问题的原因是多方面的，如施工队伍的素质、施工管理的水平、监理人员的责任心、设计布筋的合理性等等。此外，在构造上采取科学合理的技术措施也很重要。我国现代建筑工程中常用的做法是在钢筋与模板之间放置水泥砂浆垫块，这一传统的构造形式有许多缺点。此类垫块一般是在工地现场制作的，对垫块的强度、密实度等材性指标没有具体的技术要求和检验手段，垫块的厚度及绑扎铅丝的位置缺乏必要的质量控制措施。也有可能在隐蔽工程验收结束后，在工人浇筑混凝土时由于不小心，例如由于振捣器的碰撞而使垫块受到损坏或移位。因此传统的垫块形式使钢筋定位和保护层厚度的精度得不到切实的保证。对于板面负筋一般采用钢筋马凳和钢筋弯钩或在主筋上焊接短钢筋等，这些做法有时保护层厚度也不容易保证。为了提高混凝土保护层厚度的施工精度，一些大型城市的重大工程开始借鉴一些国外的先进经验，结合我国实际情况，采用定型的砂浆或细石混凝土垫块。与传统的水混砂浆垫块相似，垫块中预埋细铁丝，施工时可将垫块绑扎于钢筋上，同时也可在垫块上设置凹槽以确保钢筋位置的准确性与稳定性。此外，有些工程采用聚乙烯等高分子材料制作的垫块，见图2。适用于楼板结构。其中图2a适用于板底钢筋的定位，图2b同时适用于板底和板面钢筋的定位。先进的方法还有采用聚乙烯等高分子材料制作的钢筋定位夹具、模板定位夹具及聚乙烯与砂浆的组合夹具等。

以上这些方法，基本是基于支撑的原理，将钢筋进行支垫，进行保护层厚度控制，对控制混凝土钢筋保护层厚度起到了很好的作用。但对于一般工业与民用建筑的现浇混凝土板类构件负弯矩钢筋，尤其悬挑构件的板面负弯矩钢筋，由于多为一级钢筋，一般直径较小，加上材质本身刚度低，施工过程中由于受浇注混凝土的冲击力和施工人员的践踏，楼板负弯矩筋多有变形下沉，有的甚至降到中和轴以下，仅靠一些点的支撑难以较好地控制钢筋不变形下陷，板面负弯矩筋保护层厚度的控制一直处于薄弱环节。比如笔者所在城市，混凝土板面负弯矩筋保护层厚度多次综合检查，合格点率不足50%，控制板负弯矩筋保护层厚度偏差被定为质量专项治理目标之一。为确保楼板负弯矩钢筋保护层达到合格，行业技术人员进行了不断尝试、钻研，先后试验了多种控制板负筋保护层厚度的方法，经过对几种方法施工的负弯矩钢筋保护层及楼板厚度进行检测对比，专家普遍认为采用粗钢筋（或钢管）悬挂负弯矩钢筋的方法因其材料成本低、人工操作简便、控制效果稳定等方面要优于其它方法，具有推广使用价值。

施工工法

3.1工艺原理：

采用Φ20或大于Φ20的粗钢筋作为辅助架立筋，将板的负弯矩钢筋临时悬挂固定于辅助架立筋下，使负弯矩钢筋、辅助架立筋、分布筋和撑脚连成整体，从而构成刚度较大的钢筋网片，能承受一定的冲击力和偶尔的人工踩踏，避免混凝土浇捣过程造成负弯矩筋的严重偏位、下陷和严重变形情况，较可靠地保证负弯矩钢筋的正确位置，从而保证钢筋保护层合格率。适用范围为现浇砼板负弯矩钢筋偏位控制。

负弯矩钢筋固定方法如下图所示：

3.2 工艺流程：

布置钢筋撑脚——摆放辅助架立筋——撑脚与辅助架立筋绑扎——负弯矩钢筋与辅助架立筋逐点绑扎——检查复核撑脚的高度、间距——砼摊铺找平——平板振动器第一遍振捣——拆除辅助架立筋——补平粗钢筋位置的凹槽——平板振动器第二遍振捣——砼表面收浆抹平。

3.3 使用材料

1）Φ20以上粗钢筋作为辅助架立筋；

2）Φ8钢筋撑脚；

3）22#扎丝；

3.4 操作要点

1）同一粗钢筋上撑脚的间距：当粗钢筋直径为Φ25时，以800mm为宜，当辅助架立筋直径较小时，适当减少脚撑间距；

2）混凝土第一次振实的厚度不应接近实际板厚度，应留有3～5mm的余量；

3）辅助架立筋待第一遍振捣后应马上拆除，以便平板振动器第二遍振捣。

3.5 作业条件：

1）梁、板钢筋已绑扎完毕并经验收合格；

2）辅助架立筋数量满足砼浇筑需要；

3）钢筋撑脚验收合格。

3.6 工艺特点：

1）所采用的辅助架立筋可重复多次使用；

2）经济成本低；

3）操作比较简单；

4）既控制了砼保护层的厚度和负弯矩钢筋的正确位置，又控制了楼板厚度。

3.7 质量要求：

1）辅助架立筋必须顺直，第一根距梁、墙边缘150～200mm通长设置，两根架立筋之间间距400～600mm；

2）辅助架立筋、撑脚及负弯矩钢筋之间必须逐点绑扎牢固；

3）撑脚支承辅助架立筋的平直段宽度约为100mm，高度由负弯矩钢筋的具体位置及设计的砼保护层厚度确定，间距700～800mm；

4）撑脚的下端平直段须直接支撑在楼板模板上，不得支撑在楼板底筋上。

3.8 效果对比

桂林兴桂商住楼项目部2#楼、香山画苑住宅小区等采用悬挂粗钢筋（或钢管）施工工法的工程，板负筋保护层经四次随机检测，合格点率≥90%，符合质量验收规范的要求。主体结构验收中，楼板经钻孔检测，厚度全部合格，每个钻孔点的厚度偏差均在验收规范的允许偏差范围内，且绝对偏差值较小。而在桂林市多次质量大检查中，未采用该工法的项目，板负筋保护层厚度合格点率仍然较低。

结论建议

1）楼板负弯矩钢筋悬挂施工方法对于控制楼板负弯矩钢筋保护层厚度在实践中有极好的效果，但也有一部分工程，尽管使用了该“悬挂法”，混凝土保护层厚度在检测中合格点率仍然较低，究其原因，问题出在管理不到位，使用方法不当。因此，加强管理是质量的根本保证，不能因为新工法而疏于管理。

2）楼板负弯矩钢筋悬挂施工方法应注意以下事项：(1)每侧负钢筋网宜用两根以上粗筋悬挂，单根效果不佳；(2)粗筋长度宜≥3m，直径宜选Ф20以上或刚度较大的镀锌钢管），这样既能保证支座的整体刚度，且解扣方便；(3)负钢筋必须与悬挂筋逐点绑扎；( 4)粗筋宜两端设固定撑脚，其余用活动马蹄铁支撑，支撑高度要准确。

3）楼板负弯矩钢筋悬挂施工方法是在常规钢筋保护层支撑支垫的基础上进行的，常规的对钢筋的支撑支垫不能省略。

保护方法

现浇钢筋混凝土板施工中，负筋往往被人为踩动、压低，从而加大了混凝土保护层的厚度。另外还会出现负筋绑扎脱落、弯钩倾斜，甚至于弯钩朝上的现象，导致板内负筋的作用降低，现浇板的承载力减小。那么应怎样防止负筋位移、松扣、倾斜呢？

防止人为践踏

施工中各工种应相互协调配合，按照木工支模、主筋绑扎水电配管、管线预留负筋绑扎的顺序进行作业。施工工序合理，可避免人为踩踏，混凝土浇筑前应再进行一次检查整理。

用马凳控制负筋位移

一般马凳可用Φ6规格钢筋（或按批准的施工组织设计方案选用更大规格如Φ10、Φ12等等）制作，其高度应根据现浇板的厚度减去钢筋的混凝土保护层厚度、主筋与负筋的直径而确定。马凳沿分布筋范围内每米负筋交错放置不少于 1个， 1m2范围内不少于 2个，并于负筋下部用扎丝绑扎牢固。

混凝土落在灰盘上

浇筑混凝土时，斗内混凝土不应直接落在现浇板钢筋上部，而应落在灰盘上。我们采用└ 30× 3角钢焊制成 1.0 m× 1.5 m的铁制灰盘，承受混凝土自重，工人在施工时可以站在灰盘左右进行工作。在浇筑下一斗混凝土时，可以将灰盘挪至现浇混凝土上部，依次向前浇筑。这样，既可以减小混凝土对钢筋的压力，起缓冲作用；又可以防止施工时人为踩踏。