钢筋下料研究，不得不学

钢筋工程作为基础及主体结构的重要分项工程，在建筑施工的质量控制中占有举足轻重的地位，而钢材的成本支出在整个项目成本支出中所占比例也很大，可以达到26%左右。为了降低工程成本，建设方会要求设计单位在满足规范的前提下尽量降低配筋率，在梁、柱、墙等部位使用高等级合金钢，而现浇板、楼梯则使用冷轧带肋之类经过处理的高强度钢筋。曾经对一个工程的现浇板进行测算，该工程共24层，单层面积约850 ㎡，原设计现浇板为Ⅰ级钢，每层钢筋用量为10.249t，后变更为冷轧带肋，每层钢筋用量减少为7.115t，两者相减，每层减少3.134t，24层共计减省钢材约75t，按目前钢材价格计算，减少投资约合75t×6000元/t=450000元，这是一笔可观的费用。那么，作为施工单位又该如何通过控制钢筋用量来降低工程成本呢？
我国从九十年代后期开始推行“平面整体表示方法”进行结构工程的设计、图纸绘制。现在的一套结构图与九十年代前期相比，结构复杂性增加了，但图纸页数却减少了，这是“平法”带给设计单位的好处。但是对于施工单位而言尤其是对于钢筋工来说，“平法标注”因为隐藏着许多的“潜规则”，如果没有系统地学习过G101图集就意味着看不懂图纸，更不要说算量了。因此，专业钢筋翻样成了各个工地的“标配”管理人员，一个好的钢筋翻样可以通过优化钢筋下料计算，达到节约钢筋的目的，为项目降低工程成本做出很大贡献。

一、合理利用规范规定，减少不必要的钢筋浪费

工程建设必须要遵守相关规范、标准的规定，“规范”就是是建筑行业的“法”。在钢筋工程中，各个版本的G101图集成为我们工作的指南。但是，遵守规范不代表必须教条地去执行它，在实际施工中我们应该灵活地运用规范，合理地进行下料优化。
1、锚固长度
⑴ 注意区分抗震与非抗震构件。筏板、井桩、条形基础梁、L梁、现浇板等为非抗震构件，其钢筋锚固长度应该按La计算。
⑵ 梁类构件的锚固长度应该根据实际情况合理计算。G101系列图集规定了钢筋的最小锚固长度，同时也有一段注释：“当弯锚时，有些部位的锚固长度为≥0.4lae（la）+15d”。于是有些工程的技术管理人员断章取义，认为：我只要锚固长度满足这个条件就可以了，结果往往造成锚固长度不足。在03G101-1中，还规定了框架梁、连梁的纵向受力钢筋必须“伸至（柱）外侧纵筋的内侧后弯钩”，也就是说，受力筋的锚固必须同时满足“≥0.4lae（la）+15d”和水平段“伸至（柱）外侧纵筋的内侧”这两个条件。在这个条件下，有些翻样就会走另一个极端：不管水平段有多长，只要不满足直锚就伸至柱边后弯折15d。在支座长度较小的情况下，这样做没错，但是在某些情况下，这样做也是一种浪费。我们来看一个例子：
混凝土强度C30，支座长度900mm，柱纵筋直径25mm，梁受力筋为25，其抗震锚固值为37*25=925mm。按照计算，不能满足直锚要求，如果伸至柱外侧纵筋内侧后弯折，其水平段长=支座长900-保护层30-柱纵筋直径25=845，弯折=15*25=375，合计锚固长=845+375=1220mm，比直锚长度要多295mm。换算成重量约1.1kg。
规范规定了“伸至柱外侧纵筋的内侧”，但具体距这个外侧纵筋有多远的距离却没有限制，我们可以这样理解：“自柱中心以外至柱纵筋的内边”都属于柱外侧纵筋的内侧。这样，我们可以换一个计算方式，满足三个条件：
1、锚固长度Lae；
2、平直度≥0.4lae（la）；3、弯折15d。计算公式其实很简单：平直段=Lae-15d。还以上例来说：平直段=925-375=550mm，按这个长度，弯折点距离柱外边为295mm，但已经超过柱中心线100mm，既没有增加钢筋用量，又可以满足锚固的相关要求，同时也给另一个方向的钢筋留下了位置。
2、搭接长度
搭接长度的控制主要在以下几个方面：
⑴ 能够采用焊接的绝不进行搭接。拿剪力墙边缘构件举例，在高层建筑中，剪力墙构造边缘构件纵筋的直径一般在12~18之间，建筑物层高一般为2.9m，如果采用绑扎搭接，下料长度在3.5m~4m之间，市场上常用的钢材长度为9m，这样容易产生1m~2m的料头，造成浪费。因此对于直径在14及以上的钢筋应采取焊接方式，减少钢筋料头。对于直径为12的钢筋则应该采取下面将谈到的长短交错的方式进行搭接。
⑵ 对于板类钢筋，尤其是地下室人防顶板、屋面板等设计规格大于等于12mm，且通长设置的钢筋，尽管04G101-4中显示底筋可以在梁内锚固“5d且至少伸至梁中”，但由于板块的跨度不一定能符合钢材的长度模数，这样配置往往会产生许多料头，从而造成浪费。因此在这种情况下，能通长配置要通长配置，即使有搭接接头的量也要优于产生料头的情况。

二、合理利用原料长度，减少料头损耗

施工中节约钢材主要要从减少钢筋短料头入手，一般预算加量3%称作“钢筋损耗”，也就是说一根9m长的钢筋最多只能有270mm长的料头，如果下料时不进行科学合理的计划，最终将无法达到这个目标，造成钢材超支。下面举几个例子来说明如何通过科学合理地计算来控制料头。
1、柱、墙插筋
⑴ 柱插筋
下图是已经优化过的某工程剪力墙边缘构件竖筋接头位置示意图局部。地下室层高3.6m，筏板厚度1.2m，纵筋直径22mm，如果按照规范及03G101-1的规定，插筋第一个接头位置距地面≥500，两接头错开35d即可，这样插筋的下料长度可以为1660和2430。该长度不仅有剩余料头，由于留置的插筋长度太低，使得后续焊接前安放箍筋数量有限，降低了劳动效率。下图是优化后的接头位置：
从下料单的下料长度可以看出，这样下料不产生料头（其中高断面插筋下料长度可以适当降低为3000，即9m料一分为三）。
⑵ 墙插筋
在地下工程中，外围挡土墙竖筋的规格一般都较大，如果采取搭接方式太浪费钢筋；如果采取焊接方式，接头数量又太多，个别设计竖筋间距能达到100mm，焊接根本无法操作；如果采用机械连接，成本太大不划算。那么有什么办法能两全其美呢？看下面这个例子：
从上图可以看出，剪力墙外墙竖筋“隔一布一”，即一根为通层筋，直接封顶，另一根用余料作为插筋，只要再另配一根接长筋即可，这样接头可以减少一半，料头几乎没有，损耗率降至0%。
2、柱、墙竖向筋
柱墙的竖筋计算也有窍门，如果简单地按层高计算并下料的话，最后将造成一大堆的料头。还以第一个工程为例：
地下层层高3.6m，如果下料长度按层高直接计算则为3600，一根9m长原料切断两根后余1800，这个长度的钢筋很少能再利用上。
如图采取长短筋互换、适当提高接头位置的方法，就可以充分利用原材料长度，消灭料头。
在上图中标高2.82m~5.72m层高断面接头位置接近上层梁底，如果是框架柱当然不行，但如果是约束边缘构件则可以不受限制。（参考06G901-1第47页）
3、梁上部贯通筋
梁上部贯通筋接头排布是一件最让翻样头疼的事，接头的位置要符合03G101的要求，还要充分利用原料长度。现在的设计为了凸显个性，造型五花八门，轴线开间毫无规律可讲，接头布置难度可想而知。如果仅以跨中错开35d依次来计算接头位置，最终的结果是无法利用原料的模数，造成浪费。因此要掌握以下原则：
⑴ 每跨应计算出两个尺寸，即可设置接头位置的最大和最小长度，在允许范围内尽量向模数靠近；
⑵ 同一跨搭接的钢筋不一定需要相同的长度，可以采取长短相错的方式，这样比较容易达到利用原料的目的；
⑶ 根据03G101-1图示，接头位置可以自ln/3点向内一个接头长度，利用这一点有时可以满足模数的要求，减少料头。

三、合理设置钢筋接头，充分利用短钢筋料头

钢筋下料，计算的再好也难免产生料头，下一步就是该如何利用料头的问题。以前常常有人将短料头用闪光焊对接起来，用作梁的负弯矩钢筋，监理也默许了。其实，梁的负弯矩钢筋是作为抵抗负弯矩荷载而设置的，就如上图一样。在该位置通长筋都不得设置接头，负弯矩筋怎么可以有接头呢？这是接头设置上的一个误区，对结构受力有极大的影响。那么，哪些地方可以设置接头呢？
1、框架梁的下部筋。06G901-1指出，在框架梁净跨的边1/4区段内可以设置接头。现在有一种说法，认为在箍筋加密区内不可以设置接头，这要区分是梁还是柱。框架柱由于它的箍筋加密区高度和楼层以上第一个接头的高度一致，可以说在加密区内不得设置接头，这主要是由于柱在承受地震荷载时受力复杂而决定的。梁的情况不同于柱，梁在支座处设置加密箍筋主要是为了起到抗剪的作用，而对钢筋接头破坏最大的不是剪力，是拉应力。梁下部在支座附近的弯矩最小，因此完全可以设置接头。
2、各种构造配筋。如构造腰筋，洞口加筋，剪力墙水平筋等
3、不承受主体荷载的构件，如填充墙的构造柱、圈梁等。

四、翻样工作应迈入“现代化”的门槛，使用翻样软件，优化下料计算

钢筋翻样工作是一个繁杂而特别消耗精力的工作，每一份料单都凝聚着翻样工作者的智慧和心血，是多年经验积累的展现。一个好的翻样应该经历过一线工作的锻炼，在实践中逐步掌握其中的诀窍，这样在翻样时就会时时为操作工人考虑，处理好各构件之间的关系，料单中钢材的损耗可以做到最小。
然而，时代在进步，一本料单，一个计算器，一把直尺的手工翻样应该同时也是必须迈入“现代化”的门槛，实现翻样电算化。用于钢筋翻样的软件已经日益成熟，可以应对各种复杂的结构。目前有G101.CAC和鲁班钢筋（施工版）这两款软件都进入到了实用阶段，全国各地无数的翻样在工程中应用了这两款软件，从使用效果来看非常不错，不仅提高了工作效率，同时减少了手工翻样容易出现错误的现象，软件中的最大亮点就是它的“优化下料”功能，该功能通过精心设计的“智能筛”系统，将一个构件群乃至整层的钢筋进行分析、归类，按其提供的顺序下料，前一组钢筋余下的料头可以最大限度地用于后一组钢筋。据统计，根据软件提示下料，损耗率可以降到2%以下。如果按一栋高层平均1000t钢筋用量、理论损耗3%计算，可以节省约10t的钢材，以目前市价计算，合人民币45000元左右。同时，电脑计算可以提高工作效率，原先每个工程需要一个翻样，现在一个翻样可以管理多个工程，人力资源也得到了解放，可谓效益显著。
上图为某工程“加工断料组合表”，图中直径为22的钢筋按该组合下料损耗率为0.69%，直径25 的为1.04%，远小于3%的规定。

五、结语

随着建筑业的不断发展，各种结构类型将呈现在我们面前，各种新型材料也会用于建筑工程之中，但钢筋混凝土工程始终都会有它的一席之地。抓好钢筋工程的管理，应用新的技术方法和工具，不断提高工程质量，降低工程成本是我们建筑从业人员的基本追求。本文仅仅粗浅地谈了一点个人工作中的感悟，有些观点也不很成熟，期望得到指正。

[ 本帖最后由 csccbjs 于 2012-11-14 20:40 编辑 ]