第八章 粘结锚固与构造基础

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第八章第八章 粘结锚固与构造基础粘结锚固与构造基础章节要点章节要点 第八章 粘结锚固与构造基础 本章的主要内容为钢筋与混凝土共同工作的机理、粘结力的组成及影响因素、粘结应力分布与锚固区、钢筋与混凝土之间的应力传递、基本锚固长度与锚固长度、附加锚固措施、锚固与锚固构造要求、连接与连接构造要求、抵抗弯矩图及特征点、钢筋弯起与截断的要求与构造、箍筋的构造、延性的概念及提高钢筋混凝土构件变形能力的构造基础等。8-1 钢筋与混凝土的相互作用 8-2 钢筋的锚固8-3 钢筋的连接8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置8-5 钢筋混凝土构件的延性 本章内容本章内容 第八章 粘

2、结锚固与构造基础8-1 钢筋与混凝土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用 钢筋和混凝土能一起受力、共同工作的原因钢筋和混凝土能一起受力、共同工作的原因：具有相近的线膨胀系数混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间具有良好的粘结作用8.1.1 粘结作用粘结作用 粘结力粘结力：当混凝土构件产生变形和裂缝时，钢筋与混凝土的接触面上就会产生剪应力，又称粘结应力。粘结力的实质粘结力的实质：钢筋与混凝土接触面的剪应力 第八章 粘结锚固与构造基础图8-1 受拉构件 由图8-1可见，在粘结应力传递区域取一个微元体分析，根据平衡条件得：因此，钢筋与混凝土之间的可表示为： 4)(2ddddxxsdxddxs4)(8-1 钢筋与

3、混凝土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用 第八章 粘结锚固与构造基础粘结应力的分布是不均匀的。图8-2 钢筋和混凝土之间的粘结应力8-1 钢筋与混凝土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用 第八章 粘结锚固与构造基础(a)、(b)锚固粘结应力钢筋端部的锚固粘结应力粘结力的分类：粘结力的分类：裂缝间的局部锚固长度(c) 裂缝间的局部粘结应力搭接钢筋间的传力也是靠粘结应力实现的！ 8.1.2 粘结机理粘结机理 钢筋与混凝土之间的粘结作用由三部分组成： 1）化学胶结力 2）摩阻力（握裹力） 3）机械咬合力 光圆钢筋的粘结作用比较差。可通过端部弯钩以增加锚固效果！变形钢筋的粘结强度较大，故钢筋混凝土构件的纵向

4、钢筋原则上都应使用带肋的变形钢筋。8-1 钢筋与混凝土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用 第八章 粘结锚固与构造基础8.1.3 粘结强度粘结强度 利用直接拔出试验来测定钢筋的粘结强度。对于直接拔出试验，通常按下式计算钢筋与混凝土之间的平均粘结应力（剪应力）： Pdl8.1.4 影响钢筋与混凝土粘结性能的主要因素影响钢筋与混凝土粘结性能的主要因素 1、混凝土强度：随着混凝土强度等级的提高而提高2、保护层厚度：随厚度增大有所提高3、钢筋净间距：净间距越小，降低越多4、横向配筋：可以提高粘结强度 5、侧向压应力：能提高粘结强度6、浇筑混疑土时钢筋的位置 7、钢筋的外形、直径和表面形态8-1 钢筋与混凝

5、土的相互作用钢筋与混凝土的相互作用 第八章 粘结锚固与构造基础8.2.2 钢筋的锚固钢筋的锚固1、常见的锚固形式 ：直钢筋的锚固、带弯钩或弯折钢筋的锚固、机械锚固 2、受拉钢筋的锚固长度：dffltyababaall8-2 钢筋的锚固钢筋的锚固 第八章 粘结锚固与构造基础实际锚固长度：基本锚固长度：8.2.1 构造的基本概念构造的基本概念 构造构造是为了保证结构安全和工程质量，根据长期的施工经验和科学试验结果，由规范规定的必要的施工及设计措施。3、机械锚固 4、受压钢筋的锚固长度 8.2.3 纵筋在支座内的锚固纵筋在支座内的锚固1、在简支支座内的锚固 简支梁支座处的长度为： 0t7 . 0bh

6、fV dl5as0t7 . 0bhfV asl8-2 钢筋的锚固钢筋的锚固 第八章 粘结锚固与构造基础当 时，当 时，15d 光圆钢筋12d 变形钢筋以及一些其他的锚固要求。2、梁纵向钢筋在框架中间层端节点的锚固应符合下列要求：1 梁上部纵向钢筋伸入节点的锚固：1)当采用直线锚固形式时，锚固长度不应小于la，且应伸过柱中心线，伸过的长度不宜小于5d，d为梁上部纵向钢筋的直径。2)当柱截面尺寸不满足直线锚固要求时，梁上部纵向钢筋可采用本规范第83，3条钢筋端部加机械锚头的锚固方式。梁上部纵向钢筋宜伸至柱外侧纵向钢筋内边，包括机械锚头在内的水平投影锚固长度不应小于0.4lab(图934a)。3)梁

7、上部纵向钢筋也可采用90弯折锚固的方式，此时梁上部纵向钢筋应伸至柱外侧纵向钢筋内边并向节点内弯折，其包含弯弧在内的水平投影长度不应小于0.4lab，弯折钢筋在弯折平面内包含弯弧段的投影长度不应小于15d(图934b)。2 框架梁下部纵向钢筋伸入端节点的锚固：1)当计算中充分利用该钢筋的抗拉强度时，钢筋的锚固方式及长度应与上部钢筋的规定相同。2)当计算中不利用该钢筋的强度或仅利用该钢筋的抗压强度时，伸入节点的锚固长度应分别符合本规范第935条中间节点梁下部纵向钢筋锚固的规定。3、纵筋在中间支座内的锚固 935 框架中间层中间节点或连续梁中间支座，梁的上部纵向钢筋应贯穿节点或支座。梁的下部纵向钢筋

8、宜贯穿节点或支座。当必须锚固时，应符合下列锚固要求：1 当计算中不利用该钢筋的强度时，其伸入节点或支座的锚固长度对带肋钢筋不小于12d，对光面钢筋不小于15d，d为钢筋的最大直径；2 当计算中充分利用钢筋的抗压强度时，钢筋应按受压钢筋锚固在中间节点或中间支座内，其直线锚固长度不应小于0.7la；3 当计算中充分利用钢筋的抗拉强度时，钢筋可采用直线方式锚固在节点或支座内，锚固长度不应小于钢筋的受拉锚固长度la(图935a)；4 当柱截面尺寸不足时，宜按本规范第934条第1款的规定采用钢筋端部加锚头的机械锚固措施，也可采用90弯折锚固的方式；5 钢筋可在节点或支座外梁中弯矩较小处设置搭接接头，搭接

9、长度的起始点至节点或支座边缘的距离不应小于1.5h0(图935b)。4、柱中钢筋的锚固 第八章 粘结锚固与构造基础936 柱纵向钢筋应贯穿中间层的中间节点或端节点，接头应设在节点区以外。柱纵向钢筋在顶层中节点的锚固应符合下列要求：1 柱纵向钢筋应伸至柱顶，且自梁底算起的锚固长度不应小于la。2 当截面尺寸不满足直线锚固要求时，可采用90弯折锚固措施。此时，包括弯弧在内的钢筋垂直投影锚固长度不应小于0.5lab，在弯折平面内包含弯弧段的水平投影长度不宜小于12d(图936a)。3 当截面尺寸不足时，也可采用带锚头的机械锚固措施。此时，包含锚头在内的竖向锚固长度不应小于0.5lab(图936b)。

10、4 当柱顶有现浇楼板且板厚不小于100mm时，柱纵向钢筋也可向外弯折，弯折后的水平投影长度不宜小于12d。8-3 钢筋的连接钢筋的连接 1、定义： 钢筋的连接钢筋的连接是指通过混凝土中两根钢筋的连接接头，将一根钢筋所受的力传给另一根钢筋。 2、分类： 绑扎搭接、机械连接与焊接 3、连接要求： 混凝土结构中受力钢筋的连接接头宜设置在受力较小处。同一根受力钢筋上宜少设接头。在结构的重要构件和关键传力部位，纵向受力钢筋不宜设置连接接头。 第八章 粘结锚固与构造基础 第八章 粘结锚固与构造基础搭接时，拉力通过混凝土的粘结力传递，在受拉钢筋搭接接头处的粘结强度低于相同钢筋锚固状态的粘结强度，故搭接长度应

11、大于锚固长度。 同一连接区段：同一连接区段：首尾相接式的布置会在相接处引起应力集中和局部裂缝，应予以避免。搭接钢筋接头中心的纵向间距不大于1.3倍搭接长度，或搭接钢筋端部距离不大于0.3倍搭接长度时，均属位于同一连接区段的搭接接头。8.3.1 绑扎搭接绑扎搭接图8-4 同一连接区段内的纵向受拉钢筋绑扎搭接接头8-3 钢筋的连接钢筋的连接 第八章 粘结锚固与构造基础同一连接区段内纵向搭接钢筋接头面积百分率为该区段内有搭接接头的纵向受力钢筋与全部纵向受力钢筋截面面积的比值。当直径不同的钢筋搭接时，按直径较小的钢筋计算。位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率：对梁类、板类及墙类构件，不宜大于

12、25；对柱类构件，不宜大于50。当工程中确有必要增大受拉钢筋搭接接头面积百分率时，对梁类构件，不宜大于50；对板、墙、柱及预制构件的拼接处，可根据实际情况放宽。因为钢筋通过接头传力时，均按受力较小的细直径钢筋考虑承载受力。规范规定，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度，应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率按下式计算： 规范规定，在任何情况下，纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度均不应小于300mm。对于受压钢筋的绑扎搭接长度不应小于纵向受拉搭接长度的0.7 倍，且不应小于200mm。接头及焊接骨架的搭接，也应满足相应的构造要求，以保证力的传递。1 alll8-3 钢筋的连接钢筋的连接

13、第八章 粘结锚固与构造基础在梁、柱类构件的纵向受力钢筋搭接长度范围内的横向构造钢筋应符合受拉钢筋锚固区构造钢筋的要求；当受压钢筋直径大于25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100mm的范围内各设置两道箍筋。937 顶层端节点柱外侧纵向钢筋可弯入梁内作梁上部纵向钢筋；也可将梁上部纵向钢筋与柱外侧纵向钢筋在节点及附近部位搭接，搭接可采用下列方式：1 搭接接头可沿顶层端节点外侧及梁端顶部布置，搭接长度不应小于1.5lab(图937a)。其中，伸入梁内的柱外侧钢筋截面面积不宜小于其全部面积的65；梁宽范围以外的柱外侧钢筋宜沿节点顶部伸至柱内边锚固。当柱外侧纵向钢筋位于柱顶第一层时，钢筋伸至柱内边后宜向

14、下弯折不小于8d后截断(图937a)，d为柱纵向钢筋的直径；当柱外侧纵向钢筋位于柱顶第二层时，可不向下弯折。当现浇板厚度不小于100mm时，梁宽范围以外的柱外侧纵向钢筋也可伸入现浇板内，其长度与伸入梁内的柱纵向钢筋相同。2 当柱外侧纵向钢筋配筋率大于1.2时，伸入梁内的柱纵向钢筋应满足本条第1款规定且宜分两批截断，截断点之间的距离不宜小于20d，d为柱外侧纵向钢筋的直径。梁上部纵向钢筋应伸至节点外侧并向下弯至梁下边缘高度位置截断。3 纵向钢筋搭接接头也可沿节点柱顶外侧直线布置(图937b)，此时，搭接长度自柱顶算起不应小于1.7lab。当梁上部纵向钢筋的配筋率大于1.2时，弯入柱外侧的梁上部纵

15、向钢筋应满足本条第1款规定的搭接长度，且宜分两批截断，其截断点之间的距离不宜小于20d，d为梁上部纵向钢筋的直径。4 当梁的截面高度较大，梁、柱纵向钢筋相对较小，从梁底算起的直线搭接长度未延伸至柱顶即已满足1.5lab的要求时，应将搭接长度延伸至柱顶并满足搭接长度1.7lab的要求；或者从梁底算起的弯折搭接长度未延伸至柱内侧边缘即已满足1.5lab的要求时，其弯折后包括弯弧在内的水平段的长度不应小于15d，d为柱纵向钢筋的直径。5 柱内侧纵向钢筋的锚固应符合本规范第936条关于顶层中节点的规定。8.3.2 机械连接机械连接 1、定义： 钢筋的机械连接是通过连接件的直接或间接的机械咬合作用或钢筋

16、端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递到另一根钢筋的连接方法。 2、连接方法 挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头、直螺纹套筒接头、熔融金属充填套筒接头、水泥灌浆充填套筒接头、受压钢筋端面平接头。8-3 钢筋的连接钢筋的连接 第八章 粘结锚固与构造基础纵向受力钢筋的机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接区段的长度为35d，d为连接钢筋的较小直径。凡接头中点位于该连接区段长度内的机械连接接头均属于同一连接区段。位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50；但对板、墙、柱及预制构件的拼接处，可根据实际情况放宽。纵向受压钢筋的接头百分率可不受限制。机械连接套筒的保护层厚度宜满足有关钢筋最小保护层厚

17、度的规定。机械连接套筒的横向净间距不宜小于25mm；套筒处箍筋的间距仍应满足相应的构造要求。直接承受动力荷载结构构件中的机械连接接头，除应满足设计要求的抗疲劳性能外，位于同一连接区段内的纵向受力钢筋接头面积百分率不应大于50。8.3.3 焊接连接焊接连接 焊接方法：电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊和埋弧压力焊 。 需进行疲劳验算的构件，其纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头，也不宜采用焊接接头。但直接承受吊车荷载的钢筋混凝土吊车梁、屋面梁及屋架下弦的纵向受拉钢筋必须采用焊接接头时，必须采用闪光对焊，并去掉接头的毛刺及卷边；同一连接区段内纵向受拉钢筋焊接接头面积百分率不应大于25%，此

18、时，焊接接头连接区段的长度应取为45d，d为纵向受力钢筋的较大直径。8-3 钢筋的连接钢筋的连接 第八章 粘结锚固与构造基础细晶粒热轧带肋钢筋以及直径大于28mm的带肋钢筋，其焊接应经试验确定；余热处理钢筋不宜焊接。纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开。钢筋焊接接头连接区段的长度为35d且不小于500mm，d为连接钢筋的较小直径，凡接头中点位于该连接区段长度内的焊接接头均属于同一连接区段。 纵向受拉钢筋的接头面积百分率不宜大于50，但对预制构件的拼接处，可根据实际情况放宽。纵向受压钢筋的接头百分率可不受限制。8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置8.4.1 抵抗弯矩图抵抗弯矩

19、图 是指按梁实际配置的纵向受力钢筋的数量计算并绘制的各截面所能抵抗的弯矩图，以下称为Mu图。抵抗弯矩图中各纵坐标表示各相应正截面实际能抵抗的弯矩值，是截面的抗弯能力。控制截面：控制截面：按梁正截面承载力计算的纵向受拉钢筋，是以同号弯矩区段的最大弯矩为依据求得的。该最大弯矩处的截面称为控制截面。 第八章 粘结锚固与构造基础1、抵抗弯矩图的作法、抵抗弯矩图的作法 纵向受拉钢筋全部伸入支座时Mu图的作法 图8-5 纵筋全部伸入支座时的抵抗弯矩图8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础cysyuffhAfM1021siuiusAMMA充分利用点理论截断点

20、部分纵向受拉钢筋弯起时Mu图的作法图8-6 纵筋弯起时的抵抗弯矩图 8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础S0部分纵向受拉钢筋截断时Mu图的作法截断和弯起纵向受拉钢筋所得到的Mu图愈贴近 图，也即截面抗力R愈接近 ，说明纵向受拉钢筋利用得愈充分。当然，也应考虑到施工的方便，不宜使配筋构造过于复杂。M8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础图8-7 纵筋截断时的抵抗弯矩图8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置2抵抗弯矩图的作用抵抗弯矩图的作用（1）反映材料利用的程度。 抵抗弯矩

21、图愈接近设计弯矩图，材料利用程度越高。（2）确定纵向钢筋的弯起数量和位置。 设计中，跨中部分纵向受拉钢筋弯起的目的有两个：一是用于斜截面抗剪，其数量和位置由斜截面受剪承载力计算确定；二是抵抗支座负弯矩。（3）确定纵向钢筋的截断位置 通过抵抗弯矩图，可确定纵向钢筋的理论截断点及其延伸长度，从而确定纵向钢筋的实际截断位置。 第八章 粘结锚固与构造基础图8-8 斜截面受弯承载力8.4.2 受弯构件斜截面抗弯承载能力分析原理受弯构件斜截面抗弯承载能力分析原理 从抵抗弯矩图看，弯起点离开“充分利用点”的距离越远，则越容易满足要求。但从节约钢材的角度看，越远越不经济。那么如何确定最佳的弯起点呢？最佳弯起点

22、是由斜截面抗弯能力决定的。8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础zAfMsyI 如图8-8所示，如果在支座与弯起点G点之间发生一条斜裂缝AB。为寻找最佳弯起点，将裂缝左侧的混凝土作为隔离体。 在号钢筋未弯起的右侧，在充分利用的正截面I处的抵抗弯矩： 号钢筋弯起后，在斜截面AB上的抵抗弯矩：bsyABzAfM8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础zz bcossinbzazsin)cos1 ( zaIABMM8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础

23、保证斜截面的受弯承载力不低于正截面的受弯承载力，要求即有由几何关系知得,9 . 00hz 0)52. 037. 0(ha 0)52. 037. 0(ha 弯起钢筋的弯起角度一般为45或60，近似取 则有 弯起钢筋的最佳位置应满足 的条件。规范偏于安全地规定钢筋弯起点与该钢筋充分利用点间的距离不应小于h0/2。同时弯起钢筋与梁中心线的交点位于不需要该钢筋的截面之外。因此，钢筋混凝土受弯构件的斜截面承载能力是通过弯起钢筋的构造满足的。如果纵向受力钢筋不弯起，则不会出现斜截面抗弯不足的问题。8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础8.4.3 纵筋的弯起

24、与截断纵筋的弯起与截断 1、纵筋的弯起 在设计中，对梁纵筋的弯起必须满足以下三个要求： （1）满足正截面的受弯承载力的要求 （2）满足斜截面的受剪承载力的要求 （3）满足斜截面的受弯承载力的要求2、纵筋的截断 （1）保证截断钢筋强度的充分利用 （2）保证斜截面受弯承载力 8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础3、弯起钢筋的构造（1）弯起钢筋的弯起角梁中弯起钢筋的弯起角度一般可取45。当梁截面高度大于700mm时，也可为60 。梁底层钢筋中的角部钢筋不应弯起，顶层钢筋中的角部钢筋不应弯下。（2）弯起钢筋的锚固长度在弯起钢筋的弯终点外应留有平行于梁

25、轴线方向的锚固长度，其长度在受拉区不应小于20d，在受压区不应小10d（3）弯起钢筋的形式单独受剪弯起钢筋应采用“鸭筋”，不应采用“浮筋”。8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置钢筋混凝土受弯构件钢筋布置 第八章 粘结锚固与构造基础yuuyuu8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性8.5.1 延性概念延性概念 ： 结构构件的延性是指结构构件达极限承载能力后，在承载能力无显著下降情况下的变形能力。延性的表示：延性的表示： 延性的大小一般用延性比表示，延性比的表达式为： 或 延性比越大，构件的变形能力越好。钢筋混凝土构件的延性比一般应大于35。 第八章 粘结锚固与构造基础图8-9 适筋截面开

26、始屈服及最大承载力时应变、应力图8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性 第八章 粘结锚固与构造基础(a)开始屈服时（b）最大承载力时8.5.2 受弯构件截面延性分析受弯构件截面延性分析 曲率延性比的分析计算相对简单。下面以适筋梁的曲率延性比为例，介绍延性比的分析计算。,)1 (0yyhkccuux 图8-9（a）、（b）分别表示适筋截面受拉钢筋开始屈服和达到截面最大承载力时的截面应变、应力图形，由截面应变图知：则截面曲率延性比为c0ycu)1 (xhk8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性 第八章 粘结锚固与构造基础EE2E2kEE0s2E2/2hakkc110y1cfhf

27、xx8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性 第八章 粘结锚固与构造基础根据截面的平衡条件，高度系数 为：单筋矩形截面：双筋矩形截面： 在达到截面承载力时的混凝土受压区应变高度x ，可用承载力计算中采用的混凝土受压区高度x来表示，即将上式代入式 ， 可知，影响受弯构件截面延性的因素包括纵向钢筋配筋率、混凝土极限压应变、钢筋的屈服强度、混凝土强度等级等 。ccuux0yc1cu1uhff0yc1cu1uhff得极限曲率由8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性 第八章 粘结锚固与构造基础图8-10 单筋矩形截面M 关系计算曲线8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性 第八

28、章 粘结锚固与构造基础8.5.3 受弯构件的延性要求受弯构件的延性要求 对于钢筋混凝土梁，提高其延性的主要配筋构造有： 1）梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35； 2）梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配置量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3； 3）梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应满足规范中的规定，当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋直径数值应增大2mm。8-5 钢筋混凝土构件的延性钢筋混凝土构件的延性 第八章 粘结锚固与构造基础8.5.4 受压构件的延性受压构件的延性 影响受压构件截面曲率延性系数的综合因素与受弯构件相同，但受压构件存在轴向压力，会使截面受压区的高度增大，截面曲率延性系数降低很大。 试验研究表明，轴压比是影响偏心受压构件截面曲率延性系数的主要因素之一。另外，在其他条件不变的情况下，增加受压钢筋，可减小截面受压区高度，提高延性。 受压构件配箍率的大小，对截面曲率延性系数的影响较大。 8-5 钢筋混凝