刘孝国
2021年10月13日，住建部网站又陆续发布了9本全文强制通用规范，自2022年4月1日起实施。各本通用规范均为强制性建设规范，全部条文必须严格执行，并且工程建设标准相关强制性条文同时废止。现行工程建设标准中有关规定与本规范不一致的，以本规范的规定为准。
本次发布的9本通用规范为：《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》、《既有建筑维护与改造通用规范》、《建筑给水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》及《建筑与市政工程无障碍通用规范》。
抗震设计是在重视“计算设计”的基础上，着重从结构的整体出发，关注抗震的概念设计。对地震区的结构，应设计成延性结构，遵守“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“ 强节点弱构件”以及 “强节点强锚固”等设计原则。并且在计算分析中，结构的计算模型应根据结构的实际情况确定，计算假定应该与构造相吻合。 “强节点强锚固”是抗震的基本要求，但在现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015版）（后续简称“混凝土规范”）、抗规及高规中均按照一般性条文给出相关要求。规范对于纵向受拉钢筋锚固长度、受压钢筋锚固长度及抗震区的纵向受拉钢筋的锚固长度均提出了具体的要求，其中抗震区的纵向受拉钢筋的锚固长度与抗震等级有关。实际设计中，很多设计师在施工图阶段选筋时，根本不重视对锚固长度的要求。譬如，往往计算中假定梁梁刚接，但在施工图中选择的钢筋直径无法满足锚固长度的要求；或者计算中很多设计师主次梁连接选择了铰接，在施工图阶段中就更加不重视锚固长度的问题了。审查机构在施工图审查过程中也很少关注该问题，导致该抗震设计原则实际未落到实处。 幸好《混凝土结构通用规范》GB 55008-2021（后续简称“混凝土通用规范”）对混凝土结构中普通钢筋、预应力钢筋等的锚固长度要求以强条的形式提出。相信在以后的设计中“强节点强锚固”的抗震基本概念能够得到落实。关于锚固长度的要求从现行的规范上升为强制条文，应该引起设计师及审查人员的足够重视。
1. 通用规范对混凝土结构中普通钢筋锚固长度的要求 混凝土通用规范4.4.5条对混凝土结构纵向受拉钢筋的锚固长度提出了受拉钢筋最小的锚固长度要求，同时锚固长度还应根据钢筋的直径、钢筋及混凝土抗拉强度、钢筋的外形、钢筋锚固端的形式、结构或结构构件的抗震等级进行计算。 当然对于抗震区的结构，纵向受拉钢筋的锚固长度与抗震等级有关，相关的锚固长度具体要求还需要参考现行的混凝土规范、抗规及高规等规范。 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8.3.1条，当计算中充分利用受拉钢筋的抗拉强度时，对受拉钢筋的基本锚固长度及纵向受拉钢筋的锚固长度提出了计算要求。钢筋的锚固长度与锚固钢筋的直径、混凝土抗拉强度、锚固钢筋的外形系数及锚固长度修正系数有关，同时混凝土规范也要求受拉钢筋锚固长度不小于200mm。同时，现行混凝土规范对几种情况下的纵向受拉钢筋锚固长度修正系数的取用做了具体的规定。 对于抗震区的结构，现行混凝土规范对纵向受拉钢筋的锚固长度要求，不仅要满足非抗震条件下的要求，同时纵向受拉钢筋的抗震锚固长度要考虑抗震等级的影响，按照纵向受拉钢筋的锚固长度乘以纵向受拉钢筋抗震锚固长度修正系数。 3. 现行高规对普通钢筋锚固长度的要求 高规对纵向受拉钢筋的锚固长度及纵向受拉钢筋的抗震锚固长度要求与现行混凝土规范要求一致。同时，当剪力墙或核心筒墙肢与其平面外相交的楼面梁刚接时，要求抗震设计时的锚固长度不小于0.4labE。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、剪力墙平面外搭梁等情况，常常存在锚固长度无法满足要求的情况，但是设计及施工图审查中，大多情况下被忽视。 某结构顶层局部梁的施工图，从图纸上看，该局部位置主梁的截面为500mm×800mm，次梁截面350mm×550mm，混凝土标号为C30，主梁抗震等级及抗震构造措施的抗震等级为二级，与其垂直的次梁的配筋为HRB400级，直径为25mm，计算中按主次梁刚接假定进行内力分析。 该结构中的主次梁连接按刚接设计，端支座负筋在支座内的锚固长度应满足按充分利用钢筋的抗拉钢筋强度，次梁支座钢筋在端支座水平段锚固长度不宜小于0.6Lab，钢筋HRB400、钢筋直径25mm，混凝土标号C30，刚接假定时，该次梁的锚固长度值为： 0.6Lab=0.6X35d=0.6X35X25=525mm 该次梁的配筋直径如果达到25mm，刚接需要达到的锚固长度为525mm，大于主梁500宽，锚固长度要求不满足规范要求。如果按照混凝土通用规范的要求，属于违反强条。 某结构中绘制的某部位的施工图，最左边的短梁直接和300mm厚的外墙连接，内力分析及设计时按照刚接假定，未做梁端铰接定义。该结构水平向矩形梁的截面为550mm×1000mm，抗震等级及抗震构造措施的抗震等级均为二级，梁的配筋为HRB400级，混凝土标号为C35。 一般情况下，次梁端支座、支撑在混凝土墙平面外的梁、框架梁一端支撑在非柱上时宜按铰接设计。但如果按刚接设计时，端支座负筋在支座内的锚固长度应满足按充分利用钢筋的抗拉钢筋强度，且应在图纸中注明。上图中的水平梁（抗震等级二级、C35）的左端支座支撑在混凝土墙平面外，计算书显示未点铰，梁端支座负筋在支座内的锚固长度： 0.4X37d=0.4X37X22=325.6mm>300mm 如果严格控制锚固长度要求，该施工图中梁的选筋不满足《高规》7.1.6-5条的要求。按照混凝土通用规范的要求，属于违反强条。设计中如果达不到刚接假定锚固长度要求，可以在计算假定时按照铰接假定，并确保选择的钢筋直径满足锚固长度要求。 有针对性考察首层位置的梁及相关信息，主梁截面为350mmX600mm，次梁截面200mmX500mm，如图12所示，主梁的抗震等级为一级，主次梁主筋级别均为HRB400级，混凝土标号为C30。考察位置的两根梁，其中左边一根梁默认梁端刚接，右边一根梁定义两端铰接，SATWE计算完毕，考察位置梁的计算配筋结果。 注意：梁虽然为两端铰接，但是按照规范当简支梁的端部被约束时，梁端配筋不少于简支梁跨中配筋的1/4，该梁跨中配筋为25cm2，按照25/4=6.25cm2。 按照规范及图集，计算两端刚接梁的锚固长度，该次梁混凝土标号C30，对应钢筋为HRB400级，钢筋直径20mm，对应受拉钢筋抗震锚固长度： 0.6Lab=0.6X35d=0.6X35X20=420mm>350mm 显然，对该结构中上述配筋模式下，主梁截面350mmX600mm，无法满足锚固长度要求。 按照规范及图集，计算两端铰接梁的锚固长度，该次梁混凝土标号C30，对应钢筋为HRB400级，钢筋直径14mm，该梁为非抗震梁，对应受拉钢筋锚固长度： 0.4La=0.35X35d=0.35X35X14=171.5mm<350mm 对该结构中两端铰接时，主梁截面350mmX600mm，上述配筋模式下，可以满足锚固长度要求。如果选择该次梁的钢筋直径为25mm，0.35La=0.35X35d=0.35X35X25=306.25mm，也可以满足锚固长度的要求。但是如果次梁钢筋直径为25mm，同时主梁的截面为300mm时，即使该铰接的梁也无法满足规范对锚固长度的要求。按照混凝土通用规范的要求，属于违反强条。 通过上述的对比可以看到，设计中如果对梁两端设置了铰接，后期施工图也更容易满足锚固长度要求。如果计算时按照刚接假定，后期施工图的选筋也更难满足锚固长度的要求。但是不论是铰接假定还是刚接假定，在施工图阶段选筋都需要根据假定满足各自对应锚固长度的要求。 5. 规范图集对锚固长度的要求 16G101-1图集《平面整体表示方法制图规则和构造详图》中对受拉钢筋锚固长度及受拉钢筋抗震锚固长度按照钢材种类、混凝土标号及抗震等级做了具体数值罗列。 同时图集中对非框架梁配筋构造锚固长度做了相关的说明，设计中按照铰接设计时，锚固长度大于0.35lab；充分利用钢筋的抗拉强度设计时，锚固长度大于0.6lab。 6. PKPM施工图软件在施工图阶段根据锚固长度要求选筋 为了确保选择的钢筋能满足锚固长度的要求，PKPM软件在2021通用规范版V1.3中增加了梁选筋自动考虑锚固选项，可以从混凝土梁施工图“设计参数”—“纵筋参数”下选择“根据直锚段长度调整选筋”。设计师选择此参数，程序将按照用户计算模型中的端部连接关系（梁/柱/面外墙支座）对应规范及图集中直锚段长度调整选筋结果。 软件中的对锚固长度要求的处理原则如下： 对WKL：端部下铁直锚段长度（抗震）≥0.4LabE； KL/KZL（非抗震）：端部上铁直锚段长度≥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； 铰接端：端部上铁直锚段长度≥0.35Lab； 充分利用钢筋抗拉强度lg梁：直锚段长度≥0.6Lab； 对上述案例要考察左边的梁，如果不考虑锚固长度要求时，生成的钢筋直径20mm是无法满足锚固长度要求的。如果在施工图中选筋过程考虑梁端锚固要求，程序进行自动选筋，会自动生成如下施工图结果，可以看到lg2梁生成的支座配筋直径为14mm。 从软件自动生成的施工图结果来看，按照规范及图集，计算两端刚接梁的锚固长度，该次梁混凝土标号C30，对应钢筋为HRB400级，钢筋直径14mm，充分利用钢筋抗拉强度，对应受拉钢筋抗震锚固长度： 0.6Lab=0.6X35d=0.6X35X14=294mm<350mm 施工图软件中按照锚固长度要求调整选择后的钢筋直径能满足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. 混凝土通用规范执行的设计建议 混凝土通用规范执行后，对于锚固长度的要求上升为强条，在设计中设计师需要注意施工图阶段的选筋还需要考虑锚固长度的要求，尤其对两端刚接的次梁及剪力墙平面外刚接的次梁。设计中建议注意以下几点： （1）实际设计中对于主次梁的铰接定义不仅要考虑受力需求，同时在还需要注意根据锚固长度的要求确定。计算假定要与后期构造处理相吻合，刚接假定要达到刚接锚固长度要求，铰接假定同样也需要达到锚固长度要求。 （2）对于施工图阶段的钢筋选筋不仅仅考虑满足计算要求，同时还要考虑能否达到锚固长度的要求。 （3）剪力墙平面外梁一般要按照两端铰接处理，并且次梁要选择直径较小的钢筋，否则很难满足对铰接锚固长度的要求。（比如200mm厚的墙，如果梁的钢筋是HBR400，混凝土标号C30，铰接锚固长度要求0.4Lab=0.4*35d，要满足锚固长度要求，选择的梁的直径不能超过14mm，0.4*35*14=196mm<200mm） （4）计算中假定主次梁刚接的情况下，在施工图阶段要满足锚固长度要求往往是比较困难的。 （5）即使是两端铰接的梁，也要满足锚固长度的要求，配筋选筋时也可能受到锚固长度的限制，应尽量选择小直径钢筋。 （6）PKPM软件在2021通用规范版V1.3中增加了梁选筋自动考虑锚固选项，可以根据锚固长度要求调整框架梁及非框架梁的钢筋直径。 （7）对于次梁而言，如果设计中不点铰处理，即充分利用钢筋的抗拉强度，施工图梁的参数设置中将非框架梁的名称前缀设置为Lg来绘图，并按照直锚段长度≥0.6Lab来控制锚固长度。如果设计中次梁两端点铰，施工图中表示成代号为L的非框架梁，锚固长度按照端部上铁直锚段长度≥0.35Lab来控制锚固长度。 （8）特别需要注意的是，对于受扭的非框架梁纵筋构造，如果是两端铰接的次梁，其锚固长度要求并不是≥0.35Lab，而是≥0.6La。（两端铰接的次梁是可以受扭的） 8. 采用2021通用规范相关注意事项 混凝土通用规范即将与2022年4月1日开始执行，PKPM软件已经按照混凝土通用规范的相关要求，对程序做了一系列的修改。按照通用规范的要求，混凝土通用规范的相关要求是底线要求，设计中必须执行。 本文是对现行混凝土规范中关于锚固长度的要求上升为混凝土通用规范强条的相关说明，结合规范、图集及工程案例，提醒设计师在混凝土通用规范执行后要特别注意在梁纵筋选择时要重视对锚固长度的要求。后续还会有一系列的文章介绍混凝土通用规范其他的条文变化及对设计的影响，欢迎设计师随时关注。 对处于规范变化阶段的工程，设计师需要掌握通用规范的变化，并提前采用通用规范试算，避免由于采用现行规范，导致变化较大。 PKPM2021新规范V1.3版软件已经在上部结构、钢结构、预应力、砌体、基础等全模块均实现了对混凝土通用规范要求的相关内容，设计师可以直接下载最新的程序使用。
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