中国能建广东电力工程局 广州 510760
摘要：本文通过对主厂房框架柱箍筋配筋技术分析研究，提出主厂房框架柱“大矩形+小矩形”-长箍肢错位配箍方案，解决重叠箍肢不计体积配箍率问题，同时解决框架柱“实际体积配箍率”大于“计算体积配箍率”问题。提出框架柱“井字复合箍”配箍方案，解决框架柱螺纹钢矩形箍筋施工工期长问题，同时解决《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）与《砼结构工程施工规范》（GB50666-2015）两部规范关于箍筋肢距与框架砼倾落高度限值不协调问题。
关键词：主厂房框架柱；体积配箍率；一次重叠；二次重叠；“大矩形+小矩形”；“井字复合箍”。
燃煤火力发电主厂房一般采用A、B、C、D列四列式布置方式，A-B列为汽机间，B-C列为除氧间，C-D列为煤仓间；也有部分主厂房采用侧煤仓式布置方式。主厂房框架荷载大、结构复杂、技术要求高、配筋密集、施工难度大；造价占比高，超过土建工程总造价的25%；施工工期长，是土建工程施工的关键线路；危大及超危大工程多，是燃煤火力发电工程安全管理的关键部位，相关方高度关注。主厂房框架柱箍筋配筋方式对主厂房的施工成本和工程进度影响较大，有经验的承包商应融合规范标准和工程经验，创新和优化框架柱配箍技术。
一、主厂房框架柱箍筋传统设计技术
燃煤火力发电主厂房框架柱箍筋设计方案，涉及现行《砼结构设计规范》（GB50010-2015）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）、《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2015）、《砼结构工程施工规范》（GB50666-2015）、《砼结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）（以下称五部标准）。其中，箍筋设计涉及的主要参数包括主厂房的抗震等级、抗震烈度、框架柱的竖向荷载、框架柱轴压比、框架柱砼轴心抗压强度设计值和箍筋抗拉强度设计值。
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）规定，框架柱加密区箍筋体积配箍率ρv=λv fc/fyv，且≥0.8%；λv –最小配箍特征值，与抗震等级、框架柱轴压比、箍筋形式有关；fc–砼轴心抗压强度设计值；fyv-箍筋抗拉强度设计值。框架柱箍筋通常采用“大矩形箍+小矩形箍”设计方案，箍筋间距密集、肢距也密集，箍肢重叠，甚至二次重叠，框架柱实际体积配箍率大于计算体积配箍率；一些工程，框架柱全高范围箍筋全部按加密区设计，非加密区实际体积配箍率远远大于计算体积配箍率，箍筋配筋富余度大；框架柱箍筋一般为HRB335或HRB400。
二、主厂房框架柱箍筋设计创新研究
主厂房框架柱箍筋设计创新必须融合上述五部标准与工程经验，使箍筋设计方案不但能更好地保障施工安全、提高工程质量、降低工程成本、简化施工流程，而且符合五部标准的规定。本人将五部标准的规定与工程经验融会贯通，提出了主厂房框架柱箍筋设计2项创新方案。
1.提出框架柱纵向钢筋间距≤200mm时，框架柱按“大矩形+小矩形”、长箍肢错位配箍方案。大矩形箍筋尺寸为（b-2t）×（h-2t）；h方向小矩形箍筋可按2～3个纵向筋间距与大矩形箍的长肢错位设置，短肢重叠长度为小矩形箍宽度，相对较小；与传统方案相比，至少可节省箍筋=2（h-2t）。b方向一般按1个纵向筋间距长肢错位设置。但是，当b方向纵向筋间距小于150mm，小矩形箍应按2个纵向筋间距长肢错位设置，通过选择箍筋直径和调整间距、肢距满足体积配箍率规定。1个小矩形箍短肢重叠长度为2个小矩形箍宽度，至少可节省箍筋4（b-2t）。本配箍方案虽然存在短肢重叠，但重叠总长度不大，与传统方案相比，较好地降低了“无功体积配箍率”。本项技术实现了箍筋错位设置；解决了重叠箍肢不计体积配箍率以及框架柱实际体积配箍率远远大于计算体积配箍率问题。
2.提出框架柱“井字复合箍”配箍方案。框架柱外周设计一个大矩形箍筋（b-2t）×（h-2t），b、h两个方向设置拉筋，形成“井字复合箍”。h方向按2～3个纵向筋间距设置拉筋，拉筋长度为h+2×10d-2t，节省箍筋≥2（h-2t）；b方向在满足体积配箍率条件下，拉筋可按1～2个纵向钢筋间距设置，拉筋长度为b+2×10d-2t，节省箍筋≥ 2（h-2t）+N×[2b0+2（h-t）+20d]-2N（b+2×10d-2t），N－b方向矩形箍筋的数量，b0－小矩形箍筋的短肢长度。
更好的实现了箍筋长肢错位配置和拉筋肢距的灵活设置，更好地解决了框架柱实际体积配箍率远远大于计算体积配箍率问题；最重要的是，拉筋取代矩形箍，解决了主厂房框架柱螺纹钢矩形箍筋自上往下移动时与螺纹钢纵向筋卡涩等问题；同时，还可为框架柱砼浇筑腾出挂溜筒的空间，解决了《建筑抗震设计规范》、《砼结构工程施工规范》两部规范关于箍筋肢距与框架柱砼倾落高度限值不协调问题。
三、与传统设计方案对比分析
1.箍筋形式。当前国内火力发电主厂房框架柱箍筋主要设计方案为“大矩形+小矩形”，部分长、短箍肢不仅一次重叠，而且部分工程还存在二次重叠。本技术提出的“大矩形+小矩形”长箍肢配箍方式，长箍肢错位布置，仅短箍肢一次重叠，降低了“无功体积配箍率”；“井字复合箍”方案，箍肢全部错位，中间箍筋为拉筋，不存在箍肢重叠。
2.体积配箍率。传统设计方案“无功配箍”不可避免，实际体积配箍率大于计算体积配箍率ρv，浪费钢筋。本技术提出的“大矩形+小矩形”长箍肢错位布置方式，实际体积配箍率稍大于ρv，但实际体积配箍率比传统方案小；井字复合箍”方案，不存在“无功配箍”，“实际体积配箍率”等于“计算体积配箍率ρv”。
3.框架柱箍筋安装进度。传统设计方案螺纹钢矩形箍筋往下移动时与螺纹钢纵向筋卡涩，箍筋安装速度慢。本技术提出“大矩形+小矩形”长箍肢错位布置方式，矩形箍筋数量减少，箍筋安装进度有所加快；“井字复合箍”方案，拉筋安装简单，速度快捷，较传统方案加快70%以上。
4.费用。人工费：传统设计方案框架柱箍筋制安耗工，主要现场安装耗工多，约4个工日/t，人工费至少1000元/t。本技术提出“大矩形+小矩形”方式，箍筋制安耗工约3个工日/t，人工费约750元/t，减少250元/t；“井字复合箍”方案，拉筋安装简单，速度快捷，箍筋制安耗工约1.2工日/t，人工费300元/t，减少700元/t。
材料费：以主厂房框架柱900×1900mm为分析对象，箍筋Φ12，每层箍筋总长约8×1.83+4×0.83+12×0.83+4×1.83+10×2×10×0.012=37.64m。W=33.5kg。本技术提出的“井字复合箍”方案，Φ12箍筋，每层箍筋总长约5×1.83+2×0.83+10×0.83+2×1.83+12×2×10×0.012=25.65m。W=22.83kg。每层减少箍筋W=33.5-22.83=10.67kg。一般加密区箍筋间距100mm，则加密区可节省箍筋106.7kg/m。
5.市场竞争力。传统设计方案箍筋安装耗工多，人工费高；实际配箍率大于计算配箍率，浪费钢筋。市场竞争力较低。本技术提出“大矩形+小矩形”长箍肢错位配箍消除了长箍肢重叠，实际配箍率稍大于计算配箍率，节省钢筋；“井字复合箍”方案不但完全消除了重叠箍肢，节省钢筋，使实际配箍率=计算配箍率，更重要是极大限度地减少箍筋安装人工，箍筋安装进度大幅加快，节省人工费，具有较强市场竞争力。
四、结束语
在工程技术迅速发展的新时代，本文提出了主厂房框架柱箍筋“大矩形+小矩形”-长箍肢错位配箍方案和“井字复合箍”配箍方案，对于创新燃煤火力发电主厂房框架配筋方案、简化框架柱箍筋施工、加快施工进度、降低施工成本、促进电力工程科技进步具有一定意义。主厂房框架梁配筋也比较复杂，有待创新设计技术。本人愿意会同相关电科院、电力设计研究院、电建企业能进一步分析研究，创新主厂房框架梁配筋设计技术，为电力事业发展作出新贡献。
参考文献：
[1]《砼结构设计规范》（GB50010-2015）。
[2]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）。
[3]《建筑抗震设防分类标准》（50223-2015）。
[4]《砼结构工程施工规范》（GB50666-2015）。
[5]《砼结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）。