第6章粘結(jié)、錨固和鋼筋布置

§6.1概說

§6.2鋼筋與混凝土的粘結(jié)

§6.3受彎構(gòu)件的鋼筋布置

§6.4設計例題6.1概述在受彎構(gòu)件的正截面配筋計算時，根據(jù)控制截面（跨中或支座截面）的彎矩進行正截面縱向受力鋼筋的計算；在斜截面受剪配筋計算時，根據(jù)控制截面（剪力最大截面）的剪力進行構(gòu)件的箍筋及彎起鋼筋的計算。就鋼筋混凝土構(gòu)件設計而言，進一步的工作是要進行鋼筋的布置，確定有關的配筋構(gòu)造，并繪制施工詳圖。在這個過程中還需要解決一系列的問題。錨固長度la：縱向受拉鋼筋伸入支座的錨固長度。延伸長度ld

：鋼筋的實際截斷點距該鋼筋強度充分利用的截面的延伸長度。6.2.1粘結(jié)的機理6.2.2影響粘結(jié)強度的因素6.2.3拔出試件的受拉鋼筋錨固長度la6.2鋼筋與混凝土的粘結(jié)1、光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用的組成：6.2.1粘結(jié)的機理

混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的化學膠著力；鋼筋與混凝土接觸面上的摩擦力；鋼筋表面粗糙產(chǎn)生的機械咬合作用。粘結(jié)強度拔出試驗鋼筋屈服時未被拔出的最小埋長稱受拉鋼筋的基本錨固長度。錨固長度拔出試驗（2）粘結(jié)強度拔出試驗粘結(jié)強度tu

：粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時的最大平均粘結(jié)應力100mm×100mmAs2、變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用

6.2.1粘結(jié)的機理

變形鋼筋改變了鋼筋與混凝土間相互作用的方式，顯著改善了粘結(jié)效用。雖然膠著力和摩擦力仍然存在，但變形鋼筋的粘結(jié)強度主要為鋼筋表面軋制的肋與混凝土的咬合作用。

（2）水平分力使鋼筋周圍的混凝土軸向受拉、受剪，并使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部斜向錐形裂縫。帶肋鋼筋與砼間機械咬合作用的受力機理斜向擠壓力徑向分力水平分力（1）變形鋼筋受力后，其凸出的肋對混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力。徑向分力使混凝土中產(chǎn)生環(huán)向拉力，并使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部徑向裂縫。（3）徑向裂縫發(fā)展到構(gòu)件表面，產(chǎn)生劈裂裂縫，機械咬合作用很快喪失，產(chǎn)生劈裂式粘結(jié)破壞。（4）若肋前部的混凝土在水平分力和剪力作用下被擠碎，發(fā)生沿肋外徑圓柱面的剪切破壞，即形成“刮犁式”粘結(jié)破壞。（在鋼筋周圍的橫向鋼筋較多或混凝土的保護層厚度較大時發(fā)生）。（5）

“刮犁式”粘結(jié)破壞是變形鋼筋與混凝土粘結(jié)強度的上限。剪切型粘結(jié)破壞6.2.2影響粘結(jié)強度的主要因素

（1）混凝土強度：混凝土強度等級高、粘結(jié)強度大；且與

ft

成正比。（2）

保護層厚度和鋼筋凈間距：相對保護層厚度c/d

越大，粘結(jié)強度越高。鋼筋凈距s與鋼筋直徑d的比值s/d

越大，粘結(jié)強度也越高。鋼筋表面為防止銹蝕而涂環(huán)氧樹脂時，粘結(jié)強度有所降低；鋼筋的外形參數(shù)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(jié)強度也有所減小，如d=32mm的鋼筋比d=16mm的鋼筋的粘結(jié)強度降低約為12%。因此普通鋼筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋直徑一般是在25mm以下。

（3）鋼筋的外形特征:變形鋼筋的粘結(jié)強度大于光面鋼筋的粘結(jié)強度。（4）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(jié)強度得到提高。

●由于劈裂裂縫是順鋼筋方向產(chǎn)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(gòu)件的耐久性。

●因此應保證不使徑向裂縫到達構(gòu)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(shù)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。1、保證粘結(jié)的構(gòu)造措施6.2.3鋼筋的錨固與搭接（1）規(guī)定鋼筋最小的搭接長度和錨固長度。（2）規(guī)定鋼筋的最小間距和混凝土保護層最小厚度。（3）對縱筋搭接范圍內(nèi)的箍筋加密進行了規(guī)定。（4）對鋼筋端部的彎鉤設置進行了規(guī)定。2、受拉鋼筋基本錨固長度的計算公式

鋼筋類型光面鋼筋帶肋鋼筋刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲三股鋼絞線七股鋼絞線a0.160.140.190.130.160.17錨固鋼筋的外形系數(shù)a表6-1

注：1、光面鋼筋系指HPB235級熱軋鋼筋；末端應做180°彎鉤，但作受壓鋼筋時可不做彎鉤；

2、帶肋鋼筋系指HRB335、HRB400、RRB400級熱軋鋼筋及熱處理鋼筋構(gòu)件中鋼筋的實際錨固長度應根據(jù)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(shù)

當帶肋鋼筋的直徑大于25mm時，錨固長度應乘以修正系數(shù)1.1；

環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，錨固長度應乘以修正系數(shù)1.25；

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(shù)0.8。經(jīng)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。6.6.1正截面受彎承載力圖也稱抵抗彎矩圖（材料圖）---是抗力圖6.3受彎構(gòu)件的鋼筋布置

q2f251f22Mu圖≥

M圖2f251f22MmaxM圖1、概念1、抵抗彎矩圖(材料圖，以下簡稱MR圖)，表示構(gòu)件抵抗彎矩能力大小的圖形，就是沿梁長各正截面實際配置的縱筋抵抗彎矩的圖形。6.3.1抵抗彎矩圖（材料圖）③②①如果鋼筋的總面積等于計算面積，則材料MR圖的外圍水平線正好與M圖上最大彎矩點相切，即M1=Mmax6.3受彎構(gòu)件的鋼筋布置

圖圖2、截斷鋼筋在MR圖上的表示方法②③①3、彎起鋼筋在MR圖上的表示方法6.3.2截斷鋼筋的錨固—延伸長度延伸長度——為了保證鋼筋強度的充分利用，截斷鋼筋必須在跨中有足夠的錨固長度，這個錨固長度稱為延伸長度。1、試驗研究A---鋼筋強度的充分利用點。C---鋼筋截斷點（自由端）。自鋼筋強度充分利用點A至截斷點C的距離(AC)定義為該鋼筋的延伸長度ld2、《規(guī)范》關于節(jié)點鋼筋的規(guī)定《規(guī)范》在試驗研究的基礎上，以過去工程經(jīng)驗為校準點，根據(jù)可靠度分析，將截斷鋼筋的延伸長度采用拔出試件得出的錨固長度la的形式來表達，規(guī)定：1）當V≤0.7ftbh0時，截斷點到該鋼筋充分利用截面的延伸長度ld不應小于1.2la，且距該鋼筋理論斷點的距離不小于20d；延伸長度ld鋼筋截斷點到計算最大負彎矩截面的距離。⑴V≤0.7ftbh0◆

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。當最大負彎矩較小時，鋼筋可一次全部截斷。當彎矩較大時，鋼筋可分批截斷2、《規(guī)范》關于節(jié)點鋼筋的規(guī)定《規(guī)范》在試驗研究的基礎上，以過去工程經(jīng)驗為校準點，根據(jù)可靠度分析，將截斷鋼筋的延伸長度采用拔出試件得出的錨固長度la的形式來表達，規(guī)定：1）當V≤0.7ftbh0時，截斷點到該鋼筋充分利用截面的延伸長度ld不應小于1.2la，且距該鋼筋理論斷點的距離不小于20d；2）當V>0.7ftbh0時，截斷點到該鋼筋充分利用截面的延伸長度ld不應小于1.2la+h0，且距該鋼筋理論斷點的距離不小于h0和20d中的較大值；

◆鋼筋充分利用點到實際截斷點的延伸長度為h0+1.2la◆實際截斷點距理論斷點的距離不應小于h0或20d（2）V≥0.7ftbh02、《規(guī)范》關于節(jié)點鋼筋的規(guī)定《規(guī)范》在試驗研究的基礎上，以過去工程經(jīng)驗為校準點，根據(jù)可靠度分析，將截斷鋼筋的延伸長度采用拔出試件得出的錨固長度la的形式來表達，規(guī)定：1）當V≤0.7ftbh0時，截斷點到該鋼筋充分利用截面的延伸長度ld不應小于1.2la，且距該鋼筋理論斷點的距離不小于20d；2）當V>0.7ftbh0時，截斷點到該鋼筋充分利用截面的延伸長度ld不應小于1.2la+h0，且距該鋼筋理論斷點的距離不小于h0和20d中的較大值；

3）若按情況2）規(guī)定確定的截斷點仍位于負彎矩受拉區(qū)內(nèi)，則截斷點到該鋼筋充分利用截面的延伸長度ld不應小于1.2la+1.7h0，且距該鋼筋理論斷點的距離不小于1.3h0和20d中的較大值。◆當按上述方法確定的鋼筋截斷點仍位于負彎矩區(qū)段內(nèi)時，則鋼筋充分利用點到實際截斷點的延伸長度為1.7h0+1.2la，且實際截斷點距理論斷點的距離不應小于1.3h0或20d。（3）按情況⑵規(guī)定確定的截斷點仍位于負彎矩受拉區(qū)彎起鋼筋的抵抗彎矩圖應位于荷載作用產(chǎn)生的彎矩圖以外(包裹荷載產(chǎn)生的彎矩圖)；彎起后斜截面的受彎承載力不低于正截面的承載力。彎起點和彎終點相對應的距離要滿足構(gòu)造要求；6.3.3彎起鋼筋考慮到斜裂縫出現(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。zb≥za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(cè)均設置彎起鋼筋，這種彎起鋼筋稱為“鴨筋”。當彎起鋼筋作為抗剪腹筋時，其間距還應滿足抗剪的構(gòu)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。而不能采用“浮筋”，以防止由于彎筋發(fā)生較大滑移使斜裂縫有過大的開展。懸臂梁的負彎矩鋼筋◆一般將鋼筋全部伸到懸臂端，并向下彎折不小于12d若需要根據(jù)彎矩變化來布置鋼筋時◆一般應有不少于兩根上部鋼筋伸到懸臂端，并向下彎折不小于12d，◆其余鋼筋應采用下彎后錨固的方法，彎起點位置按前述彎起鋼筋的方法確定（注意此時為負彎矩）。支座處有橫向壓應力，使粘結(jié)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?qū)摻詈附釉诹憾祟A埋件上。梁：當V≤0.7ftbh0時，las≥5d當V>0.7ftbh0時，

帶肋鋼筋：las≥12d

光面鋼筋：las≥15d對于梁，一般情況下，伸入支座的縱筋截面面積不宜小于跨中受力鋼筋截面面積的1/3。1、簡支支座錨固要求6.3.4縱向鋼筋在支座處的錨固對于板，一般剪力較小，通常滿足V≤0.7ftbh0的條件。故不需設受剪鋼筋。板中伸入支座的縱向鋼筋數(shù)量，其間距不應大于400mm，其截面面積也不應小于跨中受力鋼筋截面面積的1/3。簡支支座和中間支座下部縱向受力鋼筋的錨固長度均取板：

las≥5d3、中間支座連續(xù)梁或框架梁的下部縱筋伸入支座的錨固要求：⑴當計算中不利用其強度時，錨固長度可按V>0.7ftbh0時的簡支支座情況考慮；⑵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(gòu)造要求與上部鋼筋向下彎折情況相同；⑶當計算中充分利用鋼筋的抗壓強度時，鋼筋伸入支座的錨固長度不應小于0.7la。連續(xù)梁或框架梁的上部縱筋應貫穿中間支座或節(jié)點。3、中間支座4、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，且應伸過柱中心線不小于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lah≥aahla，取aah=0.4；彎折后的垂直長度不應小于15d。

●板的上部鋼筋伸入邊支座的錨固長度應不小于la，下部縱筋伸入支座的長度應不小于las?！?d◆機械錨固當鋼筋末端采用圖示機械錨固措施時，包括附加錨固端頭在內(nèi)的錨固長度可取基本錨固長度的0.7倍?！羰軌轰摻畹腻^固長度不宜小于受拉鋼筋錨固長度的0.7倍；◆機械錨固時的箍筋要求采用機械錨固時，錨固長度范圍內(nèi)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。鋼筋的連接綁扎連接——搭接機械連接焊接機械連接和焊接應符合專門規(guī)程6.3.5鋼筋的搭接長度鋼筋綁扎連接鋼筋搭接時鋼筋凈間距的減小，劈裂裂縫會更早出現(xiàn)，粘結(jié)強度降低。因此《規(guī)范》規(guī)定:◆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?！舢斖淮罱臃秶芾摻畲罱咏宇^的百分率超過25%時，搭接長度按右式計算，但不小于300mm。鋼筋綁扎連接◆鋼筋搭接位置應設置在受力較小處?！敉粯?gòu)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。錐螺紋鋼筋連接擠壓鋼筋連接6.3.6箍筋的錨固6.3.7梁腹鋼筋、架