钢筋混凝土设计原理 第6章粘结、锚固

1、第第6章章 粘结、锚固及钢筋布置粘结、锚固及钢筋布置6.1 粘结力的作用和组成粘结力的作用和组成6.2 试验方法和粘结机理试验方法和粘结机理6.3 钢筋的锚固和搭接钢筋的锚固和搭接6.4 受弯构件的钢筋布置受弯构件的钢筋布置 1. 0ssconstdMMMdxdxssdsccdcssdsdx4sdd d xd由平衡条件可得由平衡条件可得:所以所以4sddd x(61)(61)称为粘结力称为粘结力2. NNq混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面混凝土中的水泥凝胶体在钢筋表面产生的化学胶结力产生的化学胶结力q混凝土收缩或径向约束在混凝土和混凝土收缩或径向约束在混凝土和钢筋界面产生的摩阻力钢筋界面产生的摩

2、阻力q钢筋表面粗糙不平或钢筋表面变形钢筋表面粗糙不平或钢筋表面变形, ,混凝土和钢筋之间产生的机械咬合混凝土和钢筋之间产生的机械咬合力力1. FFF光面钢筋光面钢筋s当钢筋屈服时的最小锚固长度当钢筋屈服时的最小锚固长度: :minsuyfd lAmin4yufld所以所以(62)20cuafMP16u粘结强度粘结强度 变形钢筋变形钢筋F50.5cuMPaf3.89tMPaf12mmd18.9uMPas3. 粘结机理粘结机理ssA()sssdAssA()sssdA4. 影响因素影响因素(1) 混凝土强度等级混凝土强度等级fcu=13.084.6MPa88.4cuM Paf63.74 2 .026

3、.56 30(2) 混凝土保护层厚度和钢筋净距混凝土保护层厚度和钢筋净距对于带肋筋对于带肋筋, ,粘结强度与相对保护厚度粘结强度与相对保护厚度c/d和钢筋和钢筋净距净距s有关有关s2c劈裂缝s5后，平均后，平均粘结强度值折减已不大，故一般取粘结强度值折减已不大，故一般取 l /d 5的试验值作为粘结强度的标准值。的试验值作为粘结强度的标准值。2.625cd(6) 钢筋直径和外形钢筋直径和外形粘结强度粘结强度4usssdAFddll (63)相对粘结面积：相对粘结面积：244ddd故钢筋直径越大，则相对粘结面积越小。试验表明：当d25mm时，u变化不大，当d32mm时，u降低 13左右。月牙纹筋

4、月牙纹筋螺螺 纹纹 筋筋1.基本锚固长度基本锚固长度由式由式(62)可知，最小锚固长度可知，最小锚固长度lmin与粘结强度与粘结强度u成反成反比，而试验表明比，而试验表明粘结强度粘结强度u与混凝土的抗拉强度基与混凝土的抗拉强度基本成正比，因此本成正比，因此规范规范给出当受拉钢筋强度充分给出当受拉钢筋强度充分利用时的基本锚固长度为利用时的基本锚固长度为yatfldf(64)钢筋种类钢筋种类光面钢筋光面钢筋带肋钢筋带肋钢筋刻痕钢丝刻痕钢丝螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝三股钢绞线三股钢绞线七股钢绞线七股钢绞线 0.160.160.140.140.190.190.130.130.160.160.170.17表表

5、61 钢筋的外形系数钢筋的外形系数 注：光面钢筋系指光面钢筋系指HPB235，其末端应做其末端应做180o弯钩，弯后平直段弯钩，弯后平直段 长度不应小于长度不应小于3d，但作受压钢筋时可不做弯钩；带肋钢，但作受压钢筋时可不做弯钩；带肋钢筋系指筋系指HRB335级、级、HRB400级钢筋及级钢筋及RRB400及余处理钢筋。及余处理钢筋。当符合下列条件时，计算的锚固长度应进行修正：当符合下列条件时，计算的锚固长度应进行修正：q当当HRB335、HRB400和和RRB400级钢筋的直径大于级钢筋的直径大于25mm时，其锚固时，其锚固长度应乘以修正系数长度应乘以修正系数1.1;qHRB335、HRB4

6、00和和RRB400级的环氧树脂涂层钢筋，其锚固长度级的环氧树脂涂层钢筋，其锚固长度应乘以修正系数应乘以修正系数1.25;q当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动（如滑模施工）时，其当钢筋在混凝土施工过程中易受扰动（如滑模施工）时，其锚固长度应乘以修正系数锚固长度应乘以修正系数1.1;q当当HRB335、HRB400和和RRB400级钢筋在锚固区的混凝土保护层厚级钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的度大于钢筋直径的3倍且配有箍筋时，其锚固长度可乘以修正倍且配有箍筋时，其锚固长度可乘以修正系数系数0.8;q除构造需要的锚固长度外，当纵向受力钢筋的实际配筋面积除构造需要的锚固长度外，当纵向受力钢

7、筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时，如有充分依据和可靠措施，其锚固长大于其设计计算面积时，如有充分依据和可靠措施，其锚固长度可乘以其设计计算面积与实际配筋面积的比值。但对有抗震度可乘以其设计计算面积与实际配筋面积的比值。但对有抗震设计要求及直接设计要求及直接 承受动力荷载的结构构件，不得采用此项修正。承受动力荷载的结构构件，不得采用此项修正。q经上述修正的锚固长度不应小于按公式经上述修正的锚固长度不应小于按公式（64）计算锚固计算锚固长度的长度的0.7倍倍, ,且不应小于且不应小于250mm; ;q当当HRB335、HRB400和和RRB400级纵向受拉钢筋末端采用机械级纵向受拉钢筋末端采用

8、机械锚固措施时锚固措施时,包括附加包括附加 锚固端头在内的锚固长度可取为按锚固端头在内的锚固长度可取为按公式公式（64）计算锚固长度的计算锚固长度的0.7倍。倍。机械锚固的形式及构造要求宜按下列采用机械锚固的形式及构造要求宜按下列采用钢板塞焊短钢筋双面焊采用机械锚固措施时，锚固长度范围内的箍筋不应少于采用机械锚固措施时，锚固长度范围内的箍筋不应少于3个，个，其直径不应小于纵向钢筋直径的其直径不应小于纵向钢筋直径的0.25倍，其间距不应大于纵倍，其间距不应大于纵向钢筋直径的向钢筋直径的0.5倍。当纵向钢筋的倍。当纵向钢筋的 混凝土保护层厚度不小混凝土保护层厚度不小于钢筋公称直径的于钢筋公称直径的

9、5倍时，可不配置上述箍筋。倍时，可不配置上述箍筋。2. 简支支座纵筋锚固简支支座纵筋锚固aslV当 时时 00.7tfb h5 daslV00.7tfb h0.35alasl当当 时时伸入梁支座的纵向受力筋数量：伸入梁支座的纵向受力筋数量：当当b100mm时，不应少于时，不应少于2 2根；根；当当b中支座中支座aslaslal5 dd1/25hal5 dd1/25h当混凝土为当混凝土为C20时，时，ah0.45; ;当混凝土当混凝土C20时，时， ah0.40。4. 纵向钢筋的搭接纵向钢筋的搭接1.3llll纵向受拉筋搭接长度：纵向受拉筋搭接长度：lall(65)纵向钢筋搭接接头面积百分率（）

10、纵向钢筋搭接接头面积百分率（）25255050100100 0.120.120.140.140.160.16表表62 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数纵向受拉钢筋搭接长度修正系数 在任何情况下，在任何情况下， 均不应小于均不应小于300mm。ll钢筋连接构造要求钢筋连接构造要求q受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。在同一根钢筋上宜少设接头；在同一根钢筋上宜少设接头；q当受拉钢筋的直径当受拉钢筋的直径d28mm及受压钢筋及受压钢筋d32mm时，不宜采用绑扎搭接接头；时，不宜采用绑扎搭接接头；q位于同一连接区段的受拉钢筋搭接接头位于同一连接区段的受拉钢筋搭接接头面积百分

11、率：梁和板构件面积百分率：梁和板构件，不宜大于 25；梁构件，不应大于梁构件，不应大于50，板构件，板构件，可根据实际情况放宽；可根据实际情况放宽；q构件中的纵向受拉钢筋，当采用搭接连接时，构件中的纵向受拉钢筋，当采用搭接连接时，其受压搭接长度不应小于按纵向受拉钢筋搭接其受压搭接长度不应小于按纵向受拉钢筋搭接长度的长度的0.7倍倍, ,且在任何情况下不应小于且在任何情况下不应小于200mm; ;q在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋在纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋, ,其直径不应小于搭接钢筋较大直径的其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。倍。当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋

12、较当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的小直径的5倍，且不应大于倍，且不应大于100mm；当钢筋受当钢筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于倍，且不应大于200mm。当受压钢筋直径大。当受压钢筋直径大于于25mm时，尚应在搭接接头两端面外时，尚应在搭接接头两端面外100mm范范围内各设置两个箍筋；围内各设置两个箍筋；q纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开。钢筋纵向受力钢筋机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为机械连接接头连接区段的长度为35d; ;在受力较大在受力较大处设置钢筋机械连接接头时，位于同一连接

13、区处设置钢筋机械连接接头时，位于同一连接区段内的纵向受拉筋接头面积百分率不宜大于段内的纵向受拉筋接头面积百分率不宜大于 50。纵向受压筋接头面积百分率可不受限制。纵向受压筋接头面积百分率可不受限制；q直接承受动力荷载的结构构件中的机械连接接直接承受动力荷载的结构构件中的机械连接接头，除应满足设计要求的疲劳性能外，位于同头，除应满足设计要求的疲劳性能外，位于同一连接区段内的纵向受力筋接头面积百分率不一连接区段内的纵向受力筋接头面积百分率不应大于应大于50；q机械连接接头连接件的混凝土保护层厚度宜满机械连接接头连接件的混凝土保护层厚度宜满足纵向受力钢筋最小保护层厚度的要求。连接足纵向受力钢筋最小保

14、护层厚度的要求。连接件之间的横向净距不宜小于件之间的横向净距不宜小于25mm；q纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开。钢筋焊钢筋焊接接头连接区段的长度为接接头连接区段的长度为35d，且不小于，且不小于500mm。位于同一连接区段内的纵向受力筋的焊接接头位于同一连接区段内的纵向受力筋的焊接接头面积百分率，对纵向受拉钢筋接头不应大于面积百分率，对纵向受拉钢筋接头不应大于 50。纵向受压筋接头面积百分率可不受限制。纵向受压筋接头面积百分率可不受限制；5. 箍筋的锚固箍筋的锚固50mm或或5dd50mm或或5dd10d10d10dd1. 抵抗弯矩图抵抗弯矩图MmaxMRMMRMssiAA因为：因为：00(0.5)()(0.5)RssiR iyyffhxhxMAAMsiRR isAMMA(66)2. 钢筋的弯起钢筋的弯起MR1MR23. 斜截面受弯承载力斜截面受弯承载力Z ctg Zb/sinsinbctgZaZ因为因为所以所以cossinbaZZsyfMT ZA Z1)(bbsbsbbysyfAfMT ZT ZAZA ZMM可得可得)(sbybfZAZ0所以所以bZZcossinbaZ