★关键词8　代换

1.钢筋代换的基本原则

（1）在施工中，在确认工地不可能供应设计图要求的钢筋品种和规格后，才允许根据库存条件进行钢筋代换。

（2）代换前，必须充分了解设计意图、构件特征和代换钢筋性能，严格遵守国家现行设计规范和施工验收规范及有关技术规定。

（3）代换后，应仍能满足各类极限状态的有关计算要求以及必要的配筋构造规定（如受力钢筋和箍筋的最小直径、间距、锚固长度、配筋百分率以及混凝土保护层厚度等）；在一般情况下，代换钢筋还必须满足截面对称的要求。

（4）对抗裂性要求高的构件（如吊车梁、薄腹梁、屋架下弦等），不宜用光面钢筋代换变形钢筋，以免裂缝开展过宽。

（5）梁内纵向受力钢筋与弯折钢筋应分别进行代换，以保证正截面与斜截面强度。

（6）偏心受压构件或偏心受拉构件（如框架柱，承受吊车荷载的柱、屋架上弦等）进行钢筋代换时，应按受力面（受压或受拉）分别代换，不得取整个截面进行配筋量计算。

（7）对于吊车梁等承受反复荷载作用的构件，必要时，应在钢筋代换后进行疲劳验算。

（8）当构件受裂缝宽度控制时，代换后应进行裂缝宽度验算。如代换后裂缝宽度有一定增大（但不超过允许的最大裂缝宽度，被认为代换有效），还应对构件作挠度验算。

（9）同一截面内不同种类和直径的钢筋进行代换后，每根钢筋直径差不宜过大（同品种钢筋直径差一般不大于5mm），以免构件受力不匀。

（10）钢筋代换应避免出现大材小用、优材劣用或非专料专用等现象。钢筋代换后，其用量不宜大于原设计用量的5%，如判断原设计有一定潜力，也可以略微降低，但也不应低于原设计用量的2%。

（11）进行钢筋代换的效果，除应考虑代换后仍能满足结构各项技术性能要求之外，同时还要保证用料的经济性和加工操作的方便。

（12）重要结构和预应力混凝土钢筋的代换应征得设计单位同意。

2.钢筋等强度代换计算

当结构构件按强度控制时，可按强度相等的方法进行代换，即代换后钢筋的钢筋抗力不小于施工图纸上原设计配筋的钢筋抗力，即：

　　 （1）

或

　　 （2）

当原设计钢筋与拟代换的钢筋直径相同时：

　　 （3）

当原设计钢筋与拟代换的钢筋级别相同时（即f_y1=f_y2）：

　　 （4）

式中　f_y1、f_y2——分别为原设计钢筋和拟代换钢筋的抗拉强度设计值，MPa；

A_s1、A_s2——分别为原设计钢筋和拟代换钢筋的截面面积，mm²；

n₁、n₂——分别为原设计钢筋和拟代换钢筋的根数，根；

d₁、d₂——分别为原设计钢筋和拟代换钢筋的直径，mm。

公式（1）～（4）为一种钢筋代换另一种钢筋的情况，当多种规格钢筋代换时，则：

　　 （5）

当用两种钢筋代换原设计的一种钢筋时：

　　 （6）

当用多种钢筋代换原设计的一种钢筋时：

　　 （7）

式中符号意义同前，式中有下标“2”、“3”、“4”…代表拟代换的两种或多种钢筋。

具体应用式（6）时，可将该式写为：

　　 （8）

令

　　 （9）

则有：

n₃≥a-bn₂　　 （10）

当假定一个n₂值，便可得到一个相应的n₃值，因此应多算几种情况进行比较，以便得到一个较为经济合理的钢筋代换方案。

同样，具体应用式（7）时，可将该式写为：

　　 （11）

需要假定n₃、n₄…，才能根据式（11）计算出n₂值。虽然计算过程较繁琐，但也必须多算几种情况，以供比较、选择。

3.钢筋等面积代换计算

当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的方法进行代换：

A_s1≤A_s2　　

或

　　

式中　A_s1、n₁、d₁——分别为原设计钢筋的截面面积（mm²）、根数（根）、直径（mm）；

A_s2、n₂、d₂——分别为拟代换钢筋的截面面积（mm²）、根数（根）、直径（mm）。

4.钢筋代换应注意事项

钢筋代换时，必须充分了解设计意图和代换材料性能，并严格遵守现行混凝土结构设计规范的各项规定；凡重要结构中的钢筋代换，应征得设计单位同意。

（1）对某些重要构件，如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦等，不宜用HPB300级光圆钢筋代替HRB335和HRB400级带肋钢筋。

（2）钢筋代换后，应满足配筋构造规定，如钢筋的最小直径、间距、根数、锚固长度等。

（3）同一截面内，可同时配有不同种类和直径的代换钢筋，但每根钢筋的拉力差不应过大（如同品种钢筋的直径差值一般不大于5mm），以免构件受力不匀。

（4）梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换，以保证正截面与斜截面的强度。

（5）偏心受压构件（如框架柱、有吊车的厂房柱、桁架上弦等）或偏心受拉构件作钢筋代换时，不取整个截面配筋量计算，应按受力面（受压或受拉）分别代换。

（6）当构件受裂缝宽度控制时，如以小直径钢筋代换大直径钢筋，以强度等级低的钢筋代替强度等级高的钢筋，则可不做裂缝宽度验算。

5.钢筋代换后对构件截面有效高度的影响

钢筋代换后，有时由于受力钢筋直径加大或根数增多而需要增加排数，则构件截面的有效高度h₀减小，截面强度降低。通常对这种影响可凭经验适当增加钢筋面积，然后再复核截面强度。

对矩形截面的受弯构件，可根据弯矩相等，按下式复核截面强度。

　　

式中　N₁——原设计的钢筋拉力，N₁= A_s1f_y1；

A_s1——原设计钢筋的截面面积；

f_y1——原设计钢筋的抗拉强度设计值；

N₂——代换钢筋拉力，N₂=A_s2f_y2；

h₀₁——原设计钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离；

h₀₂——代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离；

f_c——混凝土的抗压强度设计值，对C20混凝土为9.6N/mm²，对C25混凝土为11.9N/mm²，对C30混凝土为14.3N/mm²；

b——构件截面宽度。