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精准控制植筋数量!避免随意植筋的成本浪费

前 言

 

项目开发的建安成本构成中,钢筋成本占比高达15%-20%,是成本控制的核心环节。而植筋数量随意、设计冗余等问题,往往造成大量不必要的成本浪费。

 

实践证明,通过规范计算确定植筋数量、避免无效植筋,可实现单个项目植筋相关成本15%-30%的节省,进而推动整体钢筋成本的优化

 


目录:

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01

植筋作用与成本浪费

 

在进入成本优化环节前,我们首先要明确植筋的核心概念、应用场景,以及当前工程中普遍存在的植筋成本浪费问题,这样才能针对性地提出优化方向,确保后续优化措施精准落地。植筋作为建筑结构改造、加固及施工衔接中的常用技术,其应用的合理性直接影响项目成本,理清基础认知是成本管控的前提。

 

1.1 植筋的定义与核心作用

植筋,全称钢筋种植,指在已成型的混凝土构件(如柱、梁、板、墙)上,通过钻孔、清孔、注入植筋胶,将新的钢筋植入孔内,使钢筋与混凝土通过植筋胶的粘结作用形成牢固连接,从而实现新旧结构的协同受力。

 

其核心作用主要体现在三个场景:

一是结构改造或扩建,比如原有建筑加层、户型调整时,需要在原有混凝土构件上新增梁、柱,通过植筋实现新旧结构的连接;

 

二是施工偏差补救,比如浇筑混凝土时遗漏钢筋预埋、钢筋位置偏移超标,通过植筋弥补预埋缺陷;

 

三是加固补强,当结构承载力不足时,通过植筋增加钢筋数量,提升构件承载能力。

 

从材料构成来看,植筋成本主要包括植筋胶、钢筋、钻孔施工人工及机械费用,其中植筋胶和人工费用占比最高,约占单根植筋成本的60%以上。以常见的Φ16植筋为例,单根植筋(植入深度15d,d为钢筋直径)的材料+人工成本约25-35元,若项目中存在大量不必要的植筋,累计成本浪费十分可观。

 

1.2 植筋成本浪费的核心痛点:数量随意性

当前工程实践中,植筋成本浪费最突出的问题是“植筋数量随意”,很多项目未严格依据规范和设计要求确定植筋数量,存在“多植更安全”的错误认知,导致植筋数量远超实际需求,直接造成成本冗余。具体表现为以下三类场景:

 

第一类:设计阶段植筋数量冗余。部分设计人员未进行精准受力计算,仅凭经验确定植筋数量,比如在梁与柱连接的植筋设计中,本应根据梁的受力需求计算所需植筋数量,却直接按钢筋最大配筋率设计,导致植筋数量多出20%-30%。

 

第二类:施工阶段随意增加植筋数量。施工单位为避免后续验收风险,在未征得设计同意的情况下,擅自增加植筋数量,比如原本设计要求植筋6根,实际施工中增加至8根;更有甚者,在钢筋预埋合格的情况下,额外增加植筋作为“双重保障”,完全属于无效成本。

 

第三类:植筋位置不合理导致的二次植筋浪费。部分施工人员未精准定位植筋位置,钻孔时遇到原有构件钢筋,导致植筋孔位报废,只能重新钻孔植筋,造成植筋材料和人工的双重浪费。

 

除了数量随意性,植筋深度超标也会造成成本浪费。规范明确规定植筋深度需根据钢筋直径、混凝土强度等级、植筋胶类型确定,一般为10d-25d(d为钢筋直径),但实际施工中,部分人员为追求“牢固性”,随意加深植筋深度,比如Φ20钢筋本应植入深度20d(400mm),实际植入500mm,导致植筋胶用量和钻孔人工增加,单根植筋成本提升25%以上。

 

02

植筋与箍筋肢规范数量

 

植筋相关规范主要依据《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)和《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145-2013),其中对植筋数量、植入深度、材料选型均有明确规定,是控制植筋数量、避免浪费的核心依据。

 

首先是植筋数量的规范要求:植筋数量必须通过结构受力计算确定,严禁仅凭经验或随意增加。《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)第11.3.1条明确规定,植筋的受拉承载力设计值应根据植筋胶与混凝土的粘结强度、植筋胶与钢筋的粘结强度确定,植筋数量应按承载力要求计算得出,且不得少于最小配筋率要求。对于受弯构件,植筋数量需满足M≤0.9f_y As h_0(M为构件承受的弯矩,f_y为钢筋抗拉强度设计值,As为植筋总面积,h_0为构件有效高度);对于轴心受拉构件,植筋数量需满足N≤f_y As(N为构件承受的拉力)。

 

举例说明:某项目梁构件承受弯矩M=80kN·m,混凝土强度等级C30,钢筋采用HRB400(f_y=360N/mm²),构件有效高度h_0=500mm,经计算所需植筋总面积As=M/(0.9f_y h_0)=80×10^6/(0.9×360×500)≈494mm²。若采用Φ20钢筋(单根面积314mm²),则所需植筋数量为2根(2×314=628mm²≥494mm²),而非随意设计的3根或4根,这就从计算层面避免了数量浪费。

 

其次是植入深度的规范要求:《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145-2013)第7.2.1条规定,植筋的最小植入深度应符合下表要求(混凝土强度等级C30,植筋胶为A级胶):

 

1(1).png

 

规范同时规定,当混凝土强度等级低于C30时,需增加植入深度10%-20%;当植筋处于受拉区时,植入深度应取上表中的最大值。实际施工中,若植入深度超过规范要求的20%以上,即属于冗余设计,会造成成本浪费。

 

最后是材料选型的规范要求:植筋胶必须采用符合国家标准的A级胶,严禁使用不饱和聚酯类植筋胶(耐久性差、粘结强度低);钢筋材质应与原有结构钢筋一致,一般采用HRB400级钢筋,严禁使用HPB300级钢筋(抗拉强度不足)。材料选型不当会导致植筋承载力不足,进而被迫增加植筋数量,形成二次浪费,因此规范的材料要求也是控制成本的重要环节。

 

03

植筋数量降本优化方法

 

植筋数量优化的核心是“安全合规前提下的精准降本”,需摒弃原则性表述,通过“可量化、可操作、可验证”的技术路径落地。以下从参数协同优化实操法、分场景标准化方案、优化边界校核流程三个核心维度,提供直接适配现场工作的技术指引,解决“优化步骤不清晰、参数取值无标准、安全边界难把握”的实操痛点。

 

3.1 参数协同优化:数量与深度、直径的联动实操法

植筋数量、植入深度、钢筋直径三者存在强联动关系,单一调整易引发成本浪费或安全风险,需按以下标准化步骤协同优化,配套参数标准直接适配现场测算:

 

3.1.1 数量与植入深度的协同优化步骤及参数标准

当构件尺寸限制导致植入深度无法满足规范最小值(15d/20d)时,按“深度缺口判定→植筋胶选型→数量增量计算→现场验证”四步走,具体如下:

 

深度缺口判定:计算实际可施工深度h实与规范最小深度h规的差值,缺口比例k=(h规-h实)/h规×100%(例:Φ20钢筋h规=300mm,h实=240mm,k=20%);

 

植筋胶选型标准:k≤15%选常规A级植筋胶(粘结强度fᵣᵦ=2.5N/mm²);15%<k≤30%选超高性能A级植筋胶(fᵣᵦ≥3.0N/mm²);k>30%需联合调整钢筋直径,不单独依赖植筋胶;

 

数量增量计算公式:Δn=n原×k×0.6(Δn为增量数量,n原为规范深度下的基础数量,0.6为超高性能胶效能系数,结果取整),且增量不得超过20%;

 

现场验证要求:优化后需做1组(3根)拉拔试验,试验荷载≥1.2倍设计荷载,不达标则补增5%数量重新验证。

 

示例:Φ20钢筋植筋,h规=300mm,h实=225mm(k=25%),n原=4根。选超高性能A级植筋胶,Δn=4×25%×0.6=0.6→取整1根,优化后总数量5根,相比传统直接增植2根的做法,成本降低40%。

 

3.1.2 数量与钢筋直径的协同优化选型表及实操要点

在满足总植筋面积Aₛ要求的前提下,优先“大直径少数量”方案,减少钻孔工作量与碰撞风险,以下为常用选型表及注意事项:

 

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实操注意:选用大直径钢筋需同步核查边距(≥5d),如Φ25钢筋需边距≥125mm;若边距不足,采用“大直径+少量小直径”组合(例:总面积942mm²,边距100mm时,选Φ22/2根+Φ16/1根,总数量3根)。

 

3.2 分场景标准化方案:三大高频场景直接适配执行

针对结构改造、施工补救、加固补强三大高频场景,制定“前置条件-优化步骤-参数标准-验收要求”标准化方案,现场可直接对照执行:

 

3.2.1 结构改造场景(加层/新增构件)优化方案

 

【前置条件】荷载明确(有结构建模数据)、构件空间充足、原有结构承载力可复核

 

【优化步骤】

① 荷载拆分:用PKPM/Revit软件拆分植筋节点实际荷载N/M,剔除设计预留的10%-15%冗余荷载(设计常按最大不利工况取值);

 

② 基础数量测算:按第二章2.2节流程,测算拆分后荷载对应的植筋数量n1;

 

③ 原有承载力复用:复核原有构件抗剪/抗拉承载力,计算可复用比例α(≤40%,避免原有结构过载),最终数量n优=n1×(1-α);

 

④ 构造校核:按n优复核间距(≥10d)、边距(≥5d),不满足则增大直径调整。

 

【参数标准】优化后总承载力≥1.2倍拆分后荷载;复用比例α不得超过40%。

 

【验收要求】拉拔试验抽样比例提升至2%(常规1%),确保安全。

 

3.2.2 施工补救场景(预埋遗漏/偏移)优化方案

【前置条件】明确遗漏/偏移位置、数量,可复核该区域实际受力需求

 

【优化步骤】

① 受力影响判定:用钢筋探测仪确定遗漏区域原有钢筋分布,明确该区域需承担的荷载份额(例:梁端上部钢筋遗漏,仅承担该截面30%拉力);

 

② 补植数量计算:n补=(所需总承载力-剩余钢筋承载力)/单根植筋承载力,仅补缺失部分,不整节点增植;

 

③ 位置优化:优先选原有钢筋间距≥15d区域补植,补植孔与原有钢筋间距≥10d;

 

④ 偏移处理:偏移≤5mm不补植;5-10mm调整相邻植筋位置补偿;>10mm按遗漏补植。

 

【参数标准】补植钢筋直径与原有一致,植入深度≥规范最小值90%(配套A级植筋胶)。

 

【验收要求】补植区域100%外观检查,抽样3根做拉拔试验。

 

3.2.3 加固补强场景(组合技术替代)优化方案

【前置条件】构件承载力不足需补强,植筋空间有限(间距/边距不满足多植要求)

 

【优化步骤】

① 承载力缺口测算:现场检测确定实际承载力F实与设计F设的差值ΔF=F设-F实;

 

② 组合配比:按“植筋承担60%-70%+碳纤维布承担30%-40%”分配(ΔF≤50kN取6:4,ΔF>50kN取7:3);

 

③ 植筋数量计算:n优=(ΔF×配比比例)/单根植筋承载力,相比纯植筋减少30%-50%数量;

 

④ 协同施工:植筋完成后粘贴Ⅰ级碳纤维布,外露长度与粘贴范围匹配,避免受力冲突。

 

【参数标准】碳纤维布粘贴层数≤3层;植筋胶选用环氧类,与碳纤维布适配。

 

【验收要求】植筋拉拔+碳纤维布粘结强度检测均合格。

 

3.3 优化边界校核流程:避免过度优化的现场管控要点

优化需通过“承载力、构造、材料”三重边界校核,确保安全,以下为具体校核流程和判定标准:

 

3.3.1 承载力边界校核(核心)

① 校核公式:n优×fᵣᵦ×πd×h实≥1.2F设(n优=优化后数量,fᵣᵦ=植筋胶粘结强度,d=钢筋直径,h实=实际深度,F设=设计荷载);

 

② 判定标准:左侧≥右侧即达标,不达标则增植5%-10%重新校核;

 

③ 快捷校核表(Φ16+A级胶+C30混凝土,直接查询):

 

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3.3.2 构造边界校核

间距:相邻植筋中心距s≥10d且≥150mm,不足则减少数量或增大直径;

 

边距:植筋中心距构件边缘c≥5d且≥100mm,不足则向内偏移位置或调整直径;

 

截面占比:植筋总面积≤构件截面面积5%(例:400×400mm柱截面≤8000mm²)。

 

3.3.3 材料边界校核

植筋胶:必须为A级环氧类,核查合格证、检测报告,生产日期≤6个月;

 

钢筋:选用HRB400级,直径偏差≤±0.5mm,表面无锈蚀(锈蚀需除锈);

 

禁止替代:严禁用降低材料等级换取数量减少,材料不达标则停止优化。

 

04

结 语

 

植筋数量精准化管控的核心是“技术驱动优化、流程保障落地”,并非简单的数量减少。通过明确核心技术原理、规范适配要点、优化技术路径,落实全流程管控措施,可有效平衡结构安全与成本优化的关系。

 

工程实践中,需摒弃“经验化取值、盲目增植”的传统思维,以规范为依据、以技术为支撑,将精准化管控贯穿于设计、施工、验收全环节,才能实现植筋成本的有效管控,为项目建安成本优化提供有力支撑。

来源:有得管理分享

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