加固改造项目，新增混凝土次梁端部植筋问题汇总

楼市 2024-09-05 23:29 上海

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来源：结构随手笔记公众号

加固项目经常会碰到新增混凝土次梁的情况，新增混凝土次梁与原混凝土梁的连接大样如何设计？本文总结以下内容，供大家参考交流。

内容介绍

底部纵筋植筋要求

腰筋植筋要求

抗剪钢筋植筋要求

主梁在新增次梁位置节点加固

植筋深度不够时锚固大样

顶部纵筋植筋要求

次梁植筋大样

次梁植入边框架梁时连接大样

新增次梁底低于主梁底时植筋大样

底部纵筋植筋与腰筋植筋相对简单；抗剪钢筋的设计可能有设计师会遗漏，或者布置了抗剪钢筋，但植筋深度不满足要求；顶部纵筋植筋要求相对而言比较复杂，笔者在几种常见做法的基础上，进行了优化，提出另外几种做法，供大家参考。

植筋深度不满足规范要求时，经常采用的做法是纵筋穿透混凝土，端部加锚固板，纵筋与锚固板塞焊，但锚固板的厚度与尺寸有什么规定？一般很少有人去关注，本文对锚固板的厚度要求进行分析，并且提供另一种做法，供大家参考。

新增次梁端支座为边框架梁时，边框架梁宽度不满足纵筋植筋深度要求，且边框架梁上有外墙，外墙无法拆除，此种情况如何处理？本文也给出解决思路。

底部纵筋植筋要求

新增次梁按两端铰接设计，理论上底部纵向钢筋伸入支座范围的纵向钢筋应力为零，为构造要求。

根据《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013 第15.3.1条，构造钢筋的受拉植筋深度为10d。

植筋大样如下：

考虑梁端部剪力较大，在端部可能会产生斜裂缝，斜裂缝产生会使底部纵筋应力往支座内延伸，锚固在支座内的纵筋应力不为零。

因此简支梁的底部纵筋只按受拉钢筋构造植筋深度10d有点小，建议参考《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第9.2.2条规定，简支梁底部带肋钢筋，伸入支座内的锚固长度不小于12d，底部纵筋植筋深度也按12d考虑。

若遇到梁端部1.5h范围内有较大集中荷载作用时，集中荷载会加大斜裂缝的产生，建议植筋深度按15d。

若新增次梁受扭，底部纵筋则不能按构造钢筋要求植筋，应按充分利用抗拉强度来设计，需要满足受拉钢筋的植筋要求。

若底部新增次梁底部纵筋有两排钢筋，两排钢筋植筋间距及边距都需要满足加固规范要求。采用A级胶时，植筋间距为5d，边距为2.5d。

若两排钢筋全部植入原混凝土结构，则对原混凝土结构破坏较大。因此参考图集中不深入支座的梁下部纵向钢筋断点位置大样，底部纵筋植筋也考虑第二排钢筋非角部钢筋不深入支座。

植筋大样如下：

综合考虑以上因素，底部纵筋植筋要求如下：

腰筋植筋要求

腰筋分为构造腰筋（G）与抗扭腰筋(N)，构造腰筋植筋深度为10d，抗扭腰筋植筋深度需要满足受拉钢筋的植筋要求。

植筋大样如下：

抗剪钢筋植筋要求

新旧混凝土结合面处的抗剪验算，《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013没有具体计算公式，所以大家很容易忽略结合面处的抗剪验算。

有的设计师认为新旧混凝土结合面处凿毛，刷界面剂后，新旧混凝土就能很好的结合一起共同受力，但忽略了结合面处所具有的粘结抗剪和抗拉能力，能否满足受剪和受拉承载力的要求。

目前国内外主要规范关于新旧混凝土界面剪切强度的计算公式均以摩擦抗剪理论为基础，剪摩擦理论是学者Birkeland于1966 年首次提出了基于线性表达式的结合面抗剪计算公式，相关介绍如下。

我国学者也对混凝土结合面的剪摩擦抗剪性能进行了深入的研究，以下为李国胜在《建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理》(2006年版)提到的结合面抗剪计算公式（2013出版的第二版中没有此公式）：

公式中除了考虑穿缝钢筋的夹压效应，还考虑了结合面的粘结抗剪强度。其实剪摩擦理论的应用并陌生，在现浇结构中也有相关的应用。

1）《装配式混凝土技术规程》JGJ1-2014的第8.3.7条，剪力墙水平接缝的受剪承载力设计。

2）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010的第7.2.12条，抗震等级为一级的剪力墙，需要验算水平施工缝的抗滑移。

需要注意的是抗剪钢筋并不是构造受拉钢筋，是充分考虑其抗拉强度的，笔者认为植筋深度需要满足受拉钢筋的植筋要求。

有的工程师考虑了抗剪钢筋，但是植筋深度按构造受拉钢筋，例如下图，笔者认为欠妥。

剪力墙施工缝处的抗剪钢筋在图集《22G101-1》中有连接构造，抗剪钢筋伸入混凝土内的锚固长度为LaE,按受拉钢筋锚固，详见下图：

参考施工缝处抗剪用钢筋连接构造大样，新增次梁与原结构交界面处的抗剪钢筋大样如下图：

新旧混凝土结合面处必须凿毛处理，采用微膨胀高强混凝土浇筑。另外若新增抗剪钢筋施工麻烦，个人建议可以增大顶底部纵筋及抗扭腰筋，把抗剪受力钢筋均匀分到截面周边。

主梁在新增次梁位置节点加固

新增次梁后，对于承担次梁的主梁，增加了集中力，《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第9.2.11条：位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担，附加横向钢筋宜采用箍筋。

附加横向钢筋所需的总截面面积应符合下列规定：

主梁在新增次梁位置，箍筋一般不满足受力要求，因此应该进行加固。采用封闭U型箍板代替附加横向钢筋，承担次梁传递的集中荷载，做法有以下两种，其中U型箍板数量为示意，每侧需要设几道箍板，根据计算确定。

方法一：螺杆穿透楼板，下端与箍板焊接，上端采用螺母扭紧。

根据次梁传递至主梁的集中力，计算所需箍板、螺杆的大小，另外也需要计算螺杆与箍板的焊接长度。

方法二：U型箍板穿透楼板与顶部扁钢等强度焊接。

根据次梁传递至主梁的集中力，计算所需箍板面积及道数。

植筋深度不够时锚固大样

承担新增次梁的主梁，截面宽度不满足植筋深度要求时，一般采用的做法是钢筋穿透混凝土，端部加锚固板，纵筋与锚固板塞焊。很少有人关注锚固板的厚度与尺寸有什么要求，不同直径的钢筋对应的锚固板是否会有不同。

图集《13G311-1》P77页，墙厚度不满足植筋要求，在端部加垫板，垫板的厚度要求≥5mm即可，5mm厚的垫板抗弯强度是否满足？笔者认为欠妥。

锚固板的厚度及尺寸并非全部都是构造要求，应考虑其受力。

1 现浇结构的锚固板要求

现浇结构钢筋平直段锚固长度不够时，钢筋端部可以穿孔塞焊锚板，由锚固长度范围内钢筋与混凝土的粘结作用和锚固板承压面的承压作用共同承担纵筋的拉力。

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第8.3.3条有锚板要求：锚板的承压净面积不应小于锚固钢筋截面面积的4倍；锚板的厚度同钢筋直径d。

2 植筋锚固板要求

植筋长度不够时端部穿孔塞焊锚板的原理，与现浇结构类似，只是纵筋的拉力由植筋胶与混凝土的粘结作用和锚固板承压面的承压作用来共同承担。

锚固板厚度计算按以下假定：纵筋的拉力由植筋胶与混凝土的粘结作用和锚固板承压面的承压作用共同来承担。

在此假定的基础上，锚固板的厚度与以下两方面因素有关。

1）纵筋是否充分利用抗拉强度。

纵筋充分利用抗拉强度：锚固板的厚度应该满足《混凝土结构设计规范》第8.3.3条的要求：锚板的承压净面积不应小于锚固钢筋截面面积的4倍,锚板的厚度同钢筋直径d。

应用部位：上部纵筋、抗扭腰筋、受扭梁的底部纵筋。

纵筋不充分利用抗拉强度：锚固板的厚度按构造即可。

应用部位：非受扭梁底部纵筋、非抗扭腰筋。

2）纵筋穿透的构件厚度。

植筋胶与混凝土的粘结作用力与穿透构件的截面尺寸有关，构件尺寸越大，植筋胶与混凝土的粘结作用力越大。

假设纵筋充分利用抗拉强度，纵筋受到的最大拉力为As*fy，植筋胶与混凝土的粘结作用力越大，则锚固板承受的反力越小。

以下图为例，穿透的梁截面分别为200mm、300mm，梁宽为200mm时，端部锚固板的承受的反力应该大于梁宽为300mm时。

3 植筋锚固板计算

植筋胶与混凝土的粘结作用力和锚固板承压面的承压作用力是如何按比例分配的，笔者未找到依据。以下计算均为个人理解，供大家参考。

在《钢筋锚固板应用技术规程》JGJ256-2011中锚固板分了两种：全锚固板与部分锚固板。

1）全锚固板

全部依靠锚固板承压面的承压作用承担钢筋规定锚固力的锚固板。

在梁柱钢筋中不常见，与图集《22G815》建筑结构抗浮锚杆中压力型预应力锚杆的上部垫板类似。

2）部分锚固板

依靠锚固长度范围内钢筋与混凝土的粘结作用和锚固板承压面的承压作用共同承担钢筋规定锚固力的锚固板。

现浇结构钢筋平直段锚固长度不够时，钢筋端部穿孔塞焊锚板，以及植筋深度不够时的端部锚固板，都属于部分锚固板。

3）锚固板计算

锚固板的厚度是需要根据锚固板的尺寸以及锚固板承受的反力来进行抗弯计算的，参考深圳市工程建设标准《岩土锚固技术标准》SJG73-2020附录C，锚固板强度验算方法。

实例计算：纵筋直径为20（三级钢），植筋深度为22d，端部钢板为厚度20mm，直径100mm，f=295N/mm2(Q355B),计算钢板是否满足抗弯要求。

fpy=360N/mm2,R=50mm,Sn=30mm。

按全锚固板计算，不考虑植筋胶的粘贴作用力：

r1=0.5*30-2=13mm

r=0.5*20+1.7+0+0.75=12.45mm

Pd=0.25*20*20*360/(50x50-12.45x12.45)=15.35N/mm2

M=2*3.14*15.35*(50*50*50/3-50*50*13/2+13*13*13/6)=2485333N.mm

W=3.14*13*20*20/3=5443

1.1*2485333/5443=502N/mm2＞f,锚固板厚度不满足要求。

钢板厚度采用28mm。

W=3.14*13*28*28/3=10667

1.1*2485333/10667=256N/mm2＜f,锚固板厚度满足要求。

按部分锚固板，考虑植筋胶的粘贴作用：

以下图为例，20mm的钢筋直径，植筋深度为22d=660mm，梁宽300mm。

假定:植筋胶与混凝土的粘结作用力和锚固板承压面的承压作用力按比例分配，锚固板承担（660mm-300mm）=330mm长度的植筋粘结力。

Pd=0.25*20*20*360*330/660/(50x50-12.45x12.45)=7.68N/mm2

M=2*3.14*7.68*(50*50*50/3-50*50*13/2+13*13*13/6)=1243476N.mm

1.1*1243476/5443=251N/mm2＜f,锚固板厚度满足要求。

4 植筋锚固板施工

锚固板不能植筋后再焊，焊接产生的高温会烧毁植筋胶，植筋胶的损伤必然出现。

《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013第15.3.6条：植筋时，其钢筋宜先焊后种植；当有困难而必须后焊时，其焊点距基材混凝土表面应大于15d，且应采用冰水浸渍的湿毛巾多层包裹植筋外露部分的根部。

端板紧贴混凝土基材，焊点直接接触植筋胶，无法满足规范要求的15d，若焊接，肯定会烧毁植筋胶。另外植筋胶相对粘稠，流动性并不是很强，所以很难对烧毁的植筋胶进行补注。

所以锚板最好是与钢筋提前焊接好，但这样也会有问题：穿过植筋胶的钢筋长度过长，会造成植筋胶损失的情况。

要说清楚这个问题，需要了解钢筋在支座范围外的连接要求，采用机械连接或焊接，穿过植筋胶的钢筋最短，因此建议钢筋的连接采用机械连接。

机械连接相关规定：

1）《混凝土结构设计规范》第8.4.1条：钢筋连接可采用绑扎搭接、机械连接或焊接。机械连接接头及焊接接头的类型及质量应符合国家现行有关标准的规定。混凝土结构中受力钢筋的连接接头宜设置在受力较小处。在同一根受力钢筋上宜少设接头。在结构的重要构件和关键传力部位，纵向受力钢筋不宜设置连接接头。

2）《混凝土结构设计规范》第8.4.7条：纵向受力钢筋的机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接区段的长度为35d，d为连接钢筋的较小直径。凡接头中点位于该连接区段长度内的机械连接接头均属于同一连接区段。

位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50％；但对板、墙、柱及预制构件的拼接处，可根据实际情况放宽。纵向受压钢筋的接头百分率可不受限制。

机械连接套筒的保护层厚度宜满足有关钢筋最小保护层厚度的规定。机械连接套筒的横向净间距不宜小于25mm；套筒处箍筋的间距仍应满足相应的构造要求。

直接承受动力荷载结构构件中的机械连接接头，除应满足设计要求的抗疲劳性能外，位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百分率不应大于50％。

3）《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2016第4.0.3条：

次梁一般按铰接设计，根据机械连接要求，纵筋在支座范围外的连接采用《钢筋机械连接技术规程》中的Ⅰ级接头，支座范围外可以100%搭接，此时穿过植筋胶的钢筋长度最小。

以下图为例，接头中心距离梁边200mm，接头两两错开100mm，未全部错开。

假设次梁纵筋直径为20mm，主梁梁宽250mm，则纵筋穿透主梁的长度最短为450mm，最长为550mm。

假设端部钢板互不影响（若是一整块钢板，则需要整体施工），单根钢筋植筋施工工艺如下：

第一步：在主梁上钻孔、清孔，制作好钢板以及钢筋丝头，钢筋与钢板塞焊。

第二步：新增梁一侧采用硬纸板封堵，从另一侧注入植筋胶。

第三步：钢筋丝头采用塑料帽头保护，从未封堵一侧插入，穿透硬纸板，确保植筋胶没有从封堵侧溢出。

植筋锚固板建议做法

植筋端部采用与锚板焊接的做法，钢筋穿过植筋胶的长度较长，钻孔内的植筋胶或多或少都会有损失，因此笔者建议植筋端部可以采用螺纹连接锚固板。

《钢筋锚固板应用技术规程》锚固板按连接方式分螺纹连接锚固板、焊接连接锚固板两种。

螺纹连接锚固板为成品，不同的钢筋对应不同的锚固板，相关介绍详图集《17G345钢筋锚固板应用构造》。

植筋采用螺纹连接锚固板大样如下：

也可以采用端部钢板+螺母的做法，但钢板需要进行抗弯计算，须满足受力要求。

顶部纵筋植筋要求

次梁顶部纵筋植筋相对复杂，笔者整理汇总了以下几种做法。

方法一：钢筋植入主梁

此方法缺点：

1）植筋困难，钢筋位置很难保证与设计一致，钻孔钻不下去会换位置钻孔。

2）次梁钢筋为保证植筋边距，需要弯折，造成次梁保护层厚度增大，截面有效高度减小，若充分利用钢筋抗拉强度，配筋会增大。

3）充分利用钢筋抗拉强度，梁宽不满足植筋深度要求时会植入楼板中，楼板厚度须≥（70+2.5d）mm，例如钢筋直径为20mm，则楼板厚度须≥120mm，楼板厚度为100mm则不满足植筋边距要求。

方法二：主梁在新增次梁位置顶部混凝土凿除，钢筋弯锚入主梁内。

此方法应该不能算全植筋大样，纵筋平直段算现浇段，弯折植筋算植筋段。

平直段的长度需要区分是否充分利用钢筋的抗拉强度，铰接时≥0.35Lab,充分利用钢筋的抗拉强度时≥ 0.6Lab，弯折段植筋也要注意植筋边距的问题。

此方法缺点：

1）次梁钢筋放置于主梁钢筋钢筋之上，次梁钢筋满足保护层要求，次梁顶标高要比主梁高。

2）若主梁宽度较小，次梁纵筋不满足平直段长度，则不建议采用。

方法三：图集《13G311-1混凝土加固构造》P196页中新增次梁连接大样。

笔者对此做法有以下几点疑问：

1）顶部与底部钢筋穿板后互焊，但一般顶部与底部钢筋根数不同，会有无法互焊的钢筋，此时如何处理？

2）假如顶部或底部有两排钢筋，若钢筋还在竖直一列，则在端部会重叠。

3）次梁钢筋放置于主梁钢筋钢筋之上，次梁钢筋满足保护层要求，次梁顶标高要比主梁高。

在图集的基础上，笔者对其进行了优化。但使用此节点应注意：

1）顶部及底部的第一排钢筋根数需要相同。

2）本节点适用于上部钢筋仅为一排的情况，若上部钢筋为两排，第二排钢筋如何植筋，笔者也未想到解决办法。

方法四：梁顶及板顶凿除，上部钢筋若能满足La,则直锚，不能则穿透楼板弯锚端部用螺纹连接锚固板扭紧。

此方法缺点：

1）次梁顶标高也要比主梁高。

2）楼板有可能受条件限制无法凿除。

方法一理论上简支梁上部弯矩为零，可以按构造受拉钢筋植筋，但很少有按构造做的；

方法二是笔者常用的做法，相对较可靠；

方法三是图集做法，顶底钢筋互焊比方法二更安全可靠，但使用限制较多；

方法四是笔者改进的做法，具体项目还没有采用过，但笔者认为相对也较可靠。

次梁植筋大样

考虑底筋、顶筋、腰筋以及抗剪钢筋的植筋要求，大样如下：

次梁植入边框架梁时连接大样

加固设计时，会碰到新增次梁端支座为边框架梁，边框架梁宽度不满足纵筋植筋深度的情况。且梁上有外墙，外墙也无法拆除的情况，此种情况如何处理？

方法一：设置抗剪键

简支梁上部弯矩为零，可以按构造受拉钢筋植筋10d，但很少有按构造做的。原因次梁上部钢筋还是会承受拉力，若植筋深度太小，钢筋被拔出后梁会掉落，按这个思路是不是可以在梁内增设抗剪键，这样即使梁上部钢筋失效，也不会掉落，梁端剪力完全由抗剪键来承担。

方法二：边框架梁采用单侧加宽截面的加固方法

此方法优点是若框架梁配筋不够，可以加固；若b+(梁宽-外墙厚)的长度≥0.35Lab，也满足了新增次梁上部纵筋的锚固要求。

此方法比较适用于梁宽比外墙厚的情况。

方法三：改变构件的传力

改变构件传力路径，使荷载不传递至边框架梁上，边框架梁受力减小，无须加固；荷载传至两侧框架梁上，对其进行复核验算，不满足则进行加固。

新增次梁底低于主梁底时植筋大样

现浇结构中会遇到次梁底面低于主梁底面，常用做法是采用吊筋做法。

主梁内设置两根U型吊筋，吊筋伸入主梁内总长度为La,水平弯折段长度不小于20d，一般示意的都是中间连续支座做法，容易忽略纵筋在端支座的构造做法，以下为中间支座做法。

底部纵筋在端支座时，是什么构造？

在端支座纵筋须满足伸入支座内的长度≥12d，另外纵筋也要完全搭在吊筋上，不能只搭在一根吊筋上。

采用吊筋的做法，纵筋锚固毕竟不如直接锚入梁内受力直接，考虑底部纵筋伸至主梁钢筋内侧后向上弯折，伸入主梁内的长度满足12d。

吊筋的面积是如何计算的?

首先计算次梁传递至主梁的集中力，然后按轴心受拉计算所需钢筋面积。

例如次梁传递至主梁的集中荷载为500KN，吊筋采用两根，钢筋等级为三级钢，则所需吊筋的总面积为：500000/360=1389mm2，单根钢筋的面积为1389/4=347mm2,则吊筋的钢筋直径为22（单根面积380mm2）。

新增次梁底低于主梁底时植筋做法

新增次梁底面低于主梁底面的做法与现浇结构类似，只是吊筋需要植入主梁内，吊筋植筋需要满足边距要求。

主梁外侧混凝土凿除，第一排纵筋伸至主梁外侧弯折，弯折段伸入主梁内的长度为12d。第二排纵筋不用弯折，伸入支座12d即可，仰面植筋采用防溢帽或木楔等进行临时固定。

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