1、第六章 粘結、錨固及鋼筋布置Bond, Anchorage and Reinforcement Detailing第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.1 概 述第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.1 概 述Questions1 How to ensure the reinforcement strength in RC members?2 What about the function of reinforcement detailing in RC members?3 What is the key point in determining reinforce-ment detailing?4 Wh

2、at factors do have affection on the bond strength?5 How bent or cut-off the longitudinal reinforcement according to moment distribution along the members?一、概 述 受彎構件正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力的計算中，鋼筋強度的充分發(fā)揮是建立在可靠的配筋構造基礎上的。 配筋構造(reinforcement detailing)是計算模型和構件受力的必要條件（如雙筋梁，箍筋的構造要求是保證受壓鋼筋強度發(fā)揮的必要條件） 沒有可靠的配筋構造，計算模

3、型和構件受力就不可能成立 配筋構造與計算設計同等重要。由于疏忽配筋構造而造成工程事故的情況是很多的。 故切不可重計算，輕構造。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.1 概 述6.2 鋼筋與混凝土的粘結性能 P.108bond between reinforcement and concrete一、粘結的概念 鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(bond)是保證鋼筋與混凝土共同受力變形(consistent)的基本前提。 通過鋼筋與混凝土界面的粘結應力(bond stress)，可以實現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應力傳遞(stress transfer) ，從而使兩種材料可以結合在一起共同工作。 粘結應力通常是指鋼

4、筋與混凝土界面間的剪應力。 鋼-混凝土組合梁(steel-concrete composite beam)第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結ssscsc+dscss-dssssss-dsst第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結二、粘結的作用functions of bond1、錨固粘結anchorage第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結2、裂縫間粘結三、粘結的機理(mechanism of bond) P.111鋼筋與混凝土的粘結

5、作用由三部分組成：混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的膠結力(adhesion) ；混凝土因收縮將鋼筋握緊而產生的鋼筋與混凝土間的摩擦力(friction) ；機械咬合力(mechanical interaction) 。當鋼筋與混凝土產生相對滑動后，膠結作用即喪失。摩擦力的大小取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦系數。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結In a plain round bar, bond at the interface is produced by adhesion, micro-mechanical loc

6、king, and friction.第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 對于光面鋼筋，表面輕度銹蝕有利于增加摩擦力，但摩擦作用也很有限。 由于光面鋼筋表面的自然凹凸程度很小，機械咬合作用也不大。因此，光面鋼筋與混凝土的粘結強度是較低的。 為保證光面鋼筋的錨固，通常需在鋼筋端部彎鉤、彎折或加焊短鋼筋以阻止鋼筋與混凝土間產生較大的相對滑動。 （P.115表7-1注） 將鋼筋表面軋制出肋形成帶肋鋼筋，即變形鋼筋，可顯著增加鋼筋與混凝土的機械咬合作用，從而大大增加了粘結強度。 對與強度較高的鋼筋，均需作成變形鋼筋，以保證鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結強度，使鋼筋的強度得以充分發(fā)揮。

7、第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 變形鋼筋受力后，其凸出的肋對混凝土產生斜向擠壓力(bearing pressure) 其水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、受剪，徑向分力使混凝土產生環(huán)向拉力(radial tension)。 軸向拉力和剪力使混凝土產生內部斜向錐形裂縫 環(huán)向拉力使混凝土產生內部徑向裂縫。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結In a deformed bar, bond is produced by the wedging effect of bar ribs in concrete.第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結

8、 當混凝土保護層和鋼筋間距較小時，徑向裂縫可發(fā)展達到構件表面，產生劈裂裂縫，機械咬合作用將很快喪失，產生“劈裂式”粘結破壞第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 在鋼筋周圍配置橫向鋼筋（箍筋或螺旋鋼筋 transversal reinforcement）或增加混凝土的保護層厚度（c/d），可提高粘結強度。(split bond failure)第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 如果鋼筋周圍的橫向鋼筋較多或混凝土的保護層（c/d）較大，徑向裂縫很難發(fā)展達到構件表面，則肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下最終將被擠碎，發(fā)生沿肋外徑圓柱面的剪切破壞，形成所謂的“

9、刮梨式”破壞(剪切型破壞) “刮梨式”破壞是變形鋼筋與混凝土粘結強度的上限。四、粘結強度 Bond Strength P.111第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結拔出試驗 Pull out test粘結強度tu ：粘結破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時鋼筋與混凝土界面上的最大平均粘結應力影響粘結強度的主要因素 Influence factors混凝土強度、保護層厚度和鋼筋凈間距、橫向配筋、鋼筋表面和外形特征、受力情況及錨固長度The bond stress developed at the interface depends on the surface condition a

10、nd diameter of the rebar, the cover, spacing, and location of the rebar, the provision of confining or transverse reinforcement, concrete strength and type of aggregate used, and whether the rebar is in tension or compression.第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結影響粘結強度的主要因素 Influence factors混凝土強度、保護層厚度和鋼筋凈間距、

11、橫向配筋、鋼筋表面和外形特征、受力情況及錨固長度 混凝土強度：光面鋼筋和變形鋼筋的粘結強度均隨混凝土強度的提高而增加，但并不與立方體強度fcu成正比，而與抗拉強度 ft 成正比。 保護層厚度和鋼筋凈間距：對于變形鋼筋，粘結強度主要取決于劈裂破壞。因此相對保護層厚度c/d 越大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結強度越高。 當c/d 很大時，若錨固長度不夠，則產生剪切“刮梨式”破壞。同理，鋼筋凈距s與鋼筋直徑d 的比值s/d 越大，粘結強度也越高。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 混凝土強度：光面鋼筋和變形鋼筋的粘結強度均隨混凝土強度的提高而增加，但并不與立方體強度fcu

12、成正比，而與抗拉強度 ft 成正比。 保護層厚度和鋼筋凈間距：對于變形鋼筋，粘結強度主要取決于劈裂破壞。因此相對保護層厚度c/d 越大，混凝土抵抗劈裂破壞的能力也越大，粘結強度越高。 當c/d 很大時，若錨固長度不夠，則產生剪切“刮梨式”破壞。同理，鋼筋凈距s與鋼筋直徑d 的比值s/d 越大，粘結強度也越高。影響粘結強度的主要因素 Influence factors混凝土強度、保護層厚度和鋼筋凈間距、橫向配筋、鋼筋表面和外形特征、受力情況及錨固長度第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 橫向配筋：橫向鋼筋的存在限制了徑向裂縫的發(fā)展，使粘結強度得到提高。 由于劈裂裂縫是順鋼筋方向

13、產生的，其對鋼筋銹蝕的影響比受彎垂直裂縫更大，將嚴重降低構件的耐久性。 因此應保證不使徑向裂縫到達構件表面形成劈裂裂縫。所以，保護層應具有一定的厚度，鋼筋凈距也應保證。 配置橫向鋼筋可以阻止徑向裂縫的發(fā)展。因此對于直徑較大鋼筋的錨固區(qū)和搭接長度范圍，均應增加橫向鋼筋。 當一排并列鋼筋的數量較多時，也應考慮增加橫向鋼筋來控制劈裂裂縫的發(fā)生。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 鋼筋表面和外形特征： 光面鋼筋表面凹凸較小，機械咬合作用小，粘結強度低。 月牙肋和螺紋肋變形鋼筋，前者肋的相對受力面積（擠壓混凝土的面積與鋼筋截面積的

14、比值）較小，粘結強度比螺紋鋼筋低一些。 由于變形鋼筋的外形參數不隨直徑成比例變化，對于直徑較大的變形鋼筋，肋的相對受力面積減小，粘結強度也有所減小。 此外，當鋼筋表面為防止銹蝕涂環(huán)氧樹脂時，鋼筋表面較為光滑，粘結強度也將有所降低。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 受力情況： 在錨固范圍內存在側壓力可提高粘結強度 剪力產生的斜裂縫則會使錨固鋼筋受到銷栓作用而降低粘結強度 鋼筋受壓由于直徑增大會增加對混凝土的擠壓，從而使摩擦作用增加 受反復荷載作用的鋼筋，肋前后的混凝土均會被擠碎，導致咬合作用降低第六章 粘結、錨固及鋼筋布

15、置6.2 鋼筋與混凝土的粘結 錨固長度(伸入支座的長度)： P.115 拔出試驗的錨固長度較短時，粘結應力在錨固長度范圍分布比較均勻，平均粘結應力較高，測得的粘結強度較高 錨固長度較大時，則平均粘結強度較小，但總粘結力隨錨固長度的增加而增大 當錨固長度增加達到一定值，鋼筋受拉達到屈服（強度充分發(fā)揮）時未產生粘結破壞，該臨界情況的錨固長度稱為基本錨固長度la，第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.2 鋼筋與混凝土的粘結P.1156.3 鋼筋的錨固和連接一、基本錨固長度 規(guī)范是以拔出試驗為基礎確定基本錨固長度的。取粘結強度tu與混凝土抗拉強度 ft

16、成正比，并根據試驗結果，取鋼筋受拉時的基本錨固長度為，第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接ft：當大于C40時，按C40取構件中鋼筋的實際錨固長度應根據鋼筋的受力情況、保護層厚度、鋼筋形式等的影響，采用基本錨固長度la乘以以下修正系數：第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接 當帶肋鋼筋的直徑大于25mm時，錨固長度應乘以修正系數1.1； 環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，錨固長度應乘以修正系數1.25； 當錨固鋼筋在混凝土施工過程中易受擾動時(如滑模施工)，錨固長度應乘以施工修正系數1.1； 當帶肋鋼筋錨固區(qū)混凝土保護層厚度大于鋼筋直徑的3倍時，錨固長度可乘以修正系數0.8。構件

17、中鋼筋的實際錨固長度應根據鋼筋的受力情況、保護層厚度、鋼筋形式等的影響，采用基本錨固長度la乘以以下修正系數：第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接 除構造需要的錨固長度外，當受力鋼筋的實際配筋面積大于其設計計算面積時，錨固長度可乘以配筋余量修正系數。其數值為設計計算面積與實際配筋面積比值?？拐鹪O計的結構及直接承受動力荷載的結構構件，不得考慮上述修正。 經上述修正后的錨固長度不應小于基本錨固長度的0.7倍，且不應小于250mm。 機械錨固當鋼筋末端（變形鋼筋）采用圖示機械錨固措施時，包括附加錨固端頭在內的錨固長度可取基本錨固長度的0.7倍。 受壓鋼筋的錨固長度不宜小于受拉鋼筋錨固

18、長度的0.7倍；第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接 機械錨固時的箍筋要求采用機械錨固時，錨固長度范圍內的箍筋不應少于3個，其直徑不應小于鋼筋直徑1/4，間距不應大于鋼筋直徑的5倍。2、簡支支座錨固要求 P.116支座處有橫向壓應力，使粘結作用得到改善。因此支座處的錨固長度las可比基本錨固長度la減小。光面鋼筋末端應設置標準彎鉤。當伸入支座的錨固長度不符合要求時，可在鋼筋端部加焊錨固鋼板或將鋼筋焊接在梁端預埋件上。當V0.7ftbh0時，las5d當V0.7ftbh0時， 帶肋鋼筋：las12d 光面鋼筋： las15d第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接 錨

19、固區(qū)箍筋要求在受力鋼筋錨固長度范圍內箍筋的直徑不小于0.25d，梁、柱箍筋間距不大于5d（板、墻 橫向構造鋼筋間距不大于10d），且均不應大于100。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接對于板，一般剪力較小，通常滿足V0.7ftbh0的條件。且連續(xù)板的中間支座一般無正彎矩，因此板的簡支支座和中間支座下部縱向受力鋼筋的錨固長度均取las5d。P.1693、邊支座 當柱截面高度足夠時，框架梁上部縱筋可用直線方式伸入支座錨固，錨固長度不小于la，且應伸過注中心線不小于5d。 當柱截面高度不足以布置直線鋼筋時，應將梁上部縱筋伸至節(jié)點外邊并向下彎折，但彎折前的水平投影長度lahaahla

20、，取aah=0.4；彎折后的垂直長度不應小于15d。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接3、邊支座第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接下部縱筋伸入支座的錨固要求： 當計算中不利用其強度時，錨固長度可按V0.7ftbh0時的簡支支座情況考慮； 當計算中充分利用鋼筋的抗拉強度時，鋼筋伸入支座的錨固長度不應小于la。若柱截面高度不夠時，可將鋼筋向上彎折，彎折的構造要求與上部鋼筋向下彎折情況相同；3、邊支座第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接 當計算中充分利用鋼筋的受壓強度時，鋼筋伸入支座的錨固長度不應小于0.7la。4、中間支座第六章 粘結、錨固及鋼筋

21、布置6.3 鋼筋的錨固和搭接P.119第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接5、箍筋的錨固 P.169第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接5、鋼筋的連接 P.169綁扎連接搭接(將一根鋼筋的力傳遞給另一根鋼筋)機械連接焊接機械連接和焊接應符合專門規(guī)程第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接錐螺紋鋼筋連接第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接擠壓鋼筋連接第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接鋼筋綁扎連接鋼筋搭接時鋼筋凈間距的

22、減小，劈裂裂縫會更早出現(xiàn)，粘結強度降低。因此規(guī)范規(guī)定，ll =zyla 當同一搭接范圍受拉鋼筋搭接接頭的百分率不超過25%時，搭接長度為相應基本錨固長度的1.2倍。 當同一搭接范圍受拉鋼筋搭接接頭的百分率超過25%時，搭接長度按下式計算，但不小于300mm。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.3 鋼筋的錨固和搭接鋼筋綁扎連接鋼筋搭接位置應設置在受力較小處。同一構件中各根鋼筋的搭接位置宜相互錯開。 規(guī)范規(guī)定，兩搭接接頭的中心間距應大于1.3ll，否則，則認為兩搭接接頭屬于同一搭接范圍。6.4 受彎構件鋼筋的布置 為節(jié)約鋼材，可根據設計彎矩圖的變化將鋼筋彎起作受剪鋼筋或截斷。但鋼筋的彎起和截斷均應滿足

23、受彎承載力的要求。1、抵抗彎矩圖 P.172第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置二、鋼筋的彎起 P.173根據M圖的變化將鋼筋彎起時需繪制Mu圖，使得Mu圖包住M圖，以滿足受彎承載力的要求。按每根(或每組)鋼筋的的面積比例劃分出各根(或各組)鋼筋的所提供的受彎承載力Mui，Mui可近似取第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置a：鋼筋充分利用點；b:鋼筋充分利用點； 鋼筋不需要點彎起鋼筋抵抗彎矩圖的畫法考慮到斜裂縫出現(xiàn)的可能性，鋼筋彎起時還應滿足斜截面受彎承載力的要求。IbT1TbMzzbzbz第七章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置a 當彎起鋼筋

24、作為抗剪腹筋時，其間距還應滿足抗剪的構造要求，同時彎折終點應有一直線段錨固長度，當直線段位于受拉區(qū)時，直線段長度不小于20d；當直線段位于受壓區(qū)時，直線段長度不小于10d。 當彎起鋼筋不能同時滿足正截面和斜截面的承載力要求時，可單獨設置僅作為受剪的彎起鋼筋，但必須在集中荷載或支座兩側均設置彎起鋼筋，這種彎起鋼筋稱為“鴨筋”或“吊筋”。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置彎起鋼筋要求小結：1、滿足正截面受彎承載力要求 Mu圖M圖2、滿足斜截面受彎承載力要求 彎起點至充分利用點距離0.5h03、滿足斜截面受剪承載力要求和構造要求第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布

25、置三、鋼筋的截斷 P.175 受彎構件的縱向鋼筋由控制截面處最大彎矩計算確定的。 根據設計彎矩圖的變化，可以在彎矩較小的區(qū)段將一部分縱筋截斷。 但在正彎矩區(qū)段，彎矩圖變化比較平緩，同時鋼筋應力隨彎矩變化產生的粘結應力，加上錨固鋼筋所需要的粘結應力，因此錨固長度很長，通常已基本接近支座，截斷鋼筋意義不大。因此，一般不在跨中受拉區(qū)將鋼筋截斷。 對于連續(xù)梁、框架梁中間連續(xù)支座負彎矩區(qū)段的上部受拉鋼筋，可根據彎矩圖的變化分批將鋼筋截斷。 截斷鋼筋必須有足夠的錨固長度，但這里的錨固與鋼筋在支座或節(jié)點內的錨固受力情況不同，因為要考慮斜裂縫對鋼筋應力的影響、彎剪共同作用的影響、彎矩圖變化情況的影響、以及無支

26、座壓力的影響。（la）第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置延伸長度ld(development length) 鋼筋截斷點到計算最大負彎矩截面的距離。V0.7ftbh0：當最大負彎矩較小時，鋼筋可一次全部截斷。 a點 為鋼筋的充分利用點 b點 為全部鋼筋的不需要點（理論斷點） c點 為鋼筋實際截斷點 由于ab間還有一段彎矩變化區(qū)，實際截斷點c到鋼筋充分利用點a 的錨固長度（即延伸長度ld）要求比基本錨固長度la大。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置V0.7ftbh0 ：當最大負彎矩較小時，鋼筋可一次全部截斷。第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置 a點 為鋼筋的充分利用點 b點 為全部鋼筋的不需要點（理論斷點） c點 為鋼筋實際截斷點延伸長度ld(development length) 鋼筋截斷點到計算最大負彎矩截面的距離?；騢0當鋼筋較多時，鋼筋可分批截斷 P.176圖7-28第六章 粘結、錨固及鋼筋布置6.4 受彎構件鋼筋的布置當縱向受力鋼筋截斷時，抵抗