第七章粘结、锚固

1、第七章粘结、锚固及钢筋布置第七章粘结、锚固及钢筋布置v7.1概述概述v1、配筋构造解决计算不能处理的问题。v2、钢筋与混凝土之间保持良好粘结。v3、钢筋的截断和弯起位置如何确定，以保证不影响梁的承载力。v以上是本章要讨论和解决的问题。v7.2钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结v7 .2.1粘结的概念粘结的概念v钢筋和混凝土这两种材料能够结合在一起共同工作，除了二者具有相近的线膨胀系数相近的线膨胀系数外，更主要的是由于混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，从而实现钢筋与混凝土之间的应力传递。 v为了保证钢筋不被从混凝土中拔出或压出，与混凝土更好地共同工作，还要求钢筋有良好的锚固锚固

2、。v如图轴拉构件端部拉力作用于钢筋，混凝土应力为零，由于钢筋与混凝土之间有粘结，随着距端部距离的增加，拉力通过粘结应力由钢筋向混凝土传递，经过钢筋和混凝土之间的粘结应力示意图(a)锚固粘结应力；(b)裂缝间的局部粘结应力 v一定距离粘结应力传递后，二者变形一致，共同受力，图(a)为粘结应力。v7.2.2粘结的作用v粘结的作用有两类：v第一类是锚固粘结或延伸粘结；v第二类是裂缝附近的局部粘结。v7.2.3 粘结机理粘结机理v钢筋和混凝土之间的粘结力，主要由三部分组成。v一、钢筋和混凝土接触面由于化学作用产生的胶结力；胶结力；v二、由于混凝土硬化时收缩，对钢筋产生握裹握裹作用；v三、机械咬合力咬合

3、力。v光面钢筋的光面钢筋的粘结力主要来自胶结力和摩阻力胶结力和摩阻力。 v变形钢筋变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用机械咬合作用。v7.2.4粘结强度粘结强度v钢筋与混凝土的粘结强度通常用拔出试验来确定。钢筋与混凝土的粘结强度通常用拔出试验来确定。 v影响粘结强度影响粘结强度主要影响因素有：v混凝土强度、混凝土保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向混凝土压应力以及浇筑混凝土时钢筋的位置等。v1、混凝土强度粘结强度与混凝土强度成正比；v2、保护层厚度及钢筋净间距-保护层厚度大粘结强度高；v3、横向配筋阻止劈裂破坏，提高粘结强度；v4、受力情况侧压力的存在，可提高粘结强度。v7.2.5粘结应力粘

4、结应力滑移关系（略）滑移关系（略）7.3保证钢筋和混凝土间粘结力的措施保证钢筋和混凝土间粘结力的措施（钢筋的锚固和搭接）（钢筋的锚固和搭接）v我国混凝土结构设计规范GB50010-2002，采用了不进行粘结计算，规定构造措施构造措施的方法来保证钢筋和混凝土的粘结力。v7.3.1基本锚固长度基本锚固长度v钢筋的基本锚固长度v式中 d锚固钢筋的直径。v锚固钢筋的外形系数，按下表取用dffltya v7.3.2混规混规的有关规定的有关规定v（1）规定了各种强度钢筋和各种等级混凝土时，钢筋的最小搭接长度和锚固长度；最小搭接长度和锚固长度；v（2）规定了钢筋的最小间距最小间距和混凝土保护层的最小厚最小厚

5、度度；v（3）规定了钢筋在搭接接头范围内箍筋加密箍筋加密；v（4）规定了钢筋的机械锚固机械锚固方法，如受拉的光面钢筋光面钢筋末端要带末端要带180o弯钩弯钩等；v（5）考虑到前述的由于混凝土浇注时的泌水下沉和气泡逸出而形成空隙层对“顶部”水平钢筋粘结力的影响，我国混凝土施工规范规定，对高度较大高度较大的梁，混凝土应分层浇注分层浇注和采用二次浇捣二次浇捣。 v7.3.3纵筋的锚固纵筋的锚固v由于支座附近剪力较大，一旦出现斜裂缝，裂缝处纵筋的应力会突然增大，如果没有足够的伸人支座的锚固长度，往往会使纵筋滑移，甚至从混凝土中拔出而造成锚固破坏。为了防止这种破坏，对纵筋的锚固作了如下规定：v（1）伸人

6、梁支座范围内的纵向受力钢筋数量，当梁宽小于100 mm时可为一根。v(2)钢筋混凝土简支梁和连续梁简支端的下部纵向钢筋伸人梁支座范围内的锚固长度应符合下例要求：v当纵向受力钢筋伸人梁支座范围内的锚固长度不符合上 v述规定时，应采措施，如在钢筋上加焊钢板或将钢筋的端部焊接在梁端的预埋件上等。v(3)当设置弯起钢筋时，弯起钢筋的弯终点外应留有平行梁轴线方向的锚固长度，在受拉区不应小于20d，在受压区不应小于10d. v7.3.4箍筋的构造要求箍筋的构造要求v箍筋是受拉钢筋，它的主要作用是使被斜裂缝分割的混 v凝土梁体能够传递剪力并抑制斜裂缝的开展。因此，在设计中必须有合理的形式，直径和间距。同时箍

7、筋在受拉区和受压区都要有足够的锚固。v箍筋一般采用，级钢，梁中箍筋一般为封闭式和开口式两种。除非T形截面梁其翼缘顶面另有横向受拉钢筋，也可以采用开口式箍筋。v通常箍筋的肢数有单肢、双肢和四肢，梁中常采用双肢箍筋。为了使箍筋更好地发挥作用，应将箍筋的端部锚固在受压区，且弯钩做成为135o。 v具体规定见教材P115119页和混规。7.4斜截面抗弯承载力斜截面抗弯承载力（受弯构件的钢筋布置（受弯构件的钢筋布置) v受弯构件沿斜截面除了会发生受剪破坏外，由于弯矩作用还可能发生弯曲破坏。纵向受拉钢筋是按照正截面最大弯矩确定的，可以保证构件不发生弯曲破坏。但是如果一部分纵向钢筋在某一位置弯起或截断时，则

8、有可能斜截面受弯承载力得不到保证。v我们通过对纵向钢筋的弯起、截断及锚固弯起、截断及锚固等构造措施做出规定，以保证斜截面受弯承载力。即本节所谓受弯构件的钢筋布置v7.4.1抵抗弯矩图抵抗弯矩图v钢筋可以弯起或截断。但是，既要保证正截面和斜截面有足够的受弯承载力及钢筋和混凝土共同工作和充分发挥钢筋的作用外，还要考虑纵筋伸入支座的锚固长度及箍筋的直径、间距等构造要求。通常采用绘制材料抵抗弯矩图，来确定钢筋截断和弯起的方式，以满足正截面和斜截面承载力的要求。材料抵抗弯矩图是用于核实正截面所能抵抗的弯矩的图形。1、纵筋沿梁长不变的、纵筋沿梁长不变的Mu 图图 v如图所示，均布荷载作用下的简支梁，其弯矩

9、图为M图，由跨中最大弯矩设计值决定配置纵筋，3根纵筋所能抵抗的弯矩为Md图，如果纵筋在跨中不截断也不弯起，那么沿梁全长抵抗弯矩的大小均为Md，显然无论斜裂缝在什么位置上发生，正截面受弯承载力均能满足.v但是，纵筋沿梁长直通，除 跨中最大弯矩外，其余截面 钢筋没有得到充分利用，所 以，这种布置是不合理的。 为了充分合理利用纵筋，在 保证正截面和斜截面受弯承 载力的前提下，应该将部分 纵筋在截面抗弯强度不需要 v处弯起或截断。当纵筋弯起或截断后，只要材料抵抗弯矩图（Md图）包在弯矩图（M图）之外，就说明梁的正截面的抗弯承载力是得到满足的。接下来，需要解决如何保证弯起后斜截面的抗弯承载力，即如何确定

10、弯起钢筋的弯起点位置的问题。v2纵向受拉钢筋弯起和截断的原理v在梁的底部承受正弯矩的纵筋弯起后主要承受剪力或作为在支座承受负弯矩的钢筋。v纵筋弯起时，首先需要根据斜截面抗剪承载力确定弯起钢筋的数量，然后由保证斜截面受弯承载力确定弯起钢筋的弯起点位置。v如图,跨中实际配置纵向受拉钢筋718,共能承受弯矩 Mu =286 kNm,按与设计弯矩图同一比例绘出水平线op, v此即跨内纵向受拉钢筋不弯起不截断梁段的Mu 图。按纵向受拉钢筋截面面积的比例划分出各钢筋编号所能承担的极限弯矩,这样,每根钢筋所能承担的极限弯矩Mu=40.86 kN m。v把编号为的钢筋从p 点的竖直位置弯起,并在n 点的竖直位

11、置上与梁轴线相交(弯起点至该交点,编号为的钢筋被认为处于受拉区,因此可以抵抗弯矩）,在抵抗弯矩图上,点pn 之间用直线连接,n 点以右,编号为的钢筋便再没有抵抗正弯矩那一格了。同理,可绘出编号为的钢筋在左端弯起及其它编号钢筋弯起时的抵抗弯矩图。v纵筋数量是根据最大弯矩确定的，理论上在弯矩较小区域可以截断，以节约钢材。同样以前图为例说明。v对悬臂梁段,支座实际配置纵向受拉钢筋518,共能承担弯矩 Mu =185 kN m ,与绘op梁段相同的方法绘出dc , v因为从理论上讲,编号为、号的钢筋(在抵抗弯矩图共5 格中占两格 )在z 点的竖直位置上可以截断(z 点因此称为编号为、号钢筋的“理论截断

12、点”又称为“不需要点”).编号为、钢筋截断后,抵抗弯矩图突减2 格至z 点(由于在z 点,编号为的钢筋可以充分发挥作用抵抗荷载弯矩,，所以z 点同时称为编号为的钢筋的“充分利用点”)。v钢筋弯起和截断的先后顺序是，在同一排钢筋中先中间后两边；对不同排钢筋，先内排后外排。应注意尽可能保持钢筋的对称性。抵抗弯矩图完全包围设计弯矩图为安全；抵抗弯矩图包围设计弯矩图且又接近，为既安全又经济。v7.4.2纵筋弯起和截断纵筋弯起和截断v1、纵筋的弯起 v在纵筋弯起时，首先需要根据斜截面抗剪承载力确定弯起钢筋的数量，然后由保证斜截面受弯承载力确定弯起钢筋的弯起点位置。这里重点讨论弯起后如何保证斜截面受弯承载

13、力的问题。 v如图I一I截面（正截面）为弯起钢筋的充分利用点，a为弯起点到充分利用点的距离。对弯起钢筋而言，未弯起前在I一I截面处的抵抗弯矩为：v弯起后，在一截面（斜截面）处的抵抗弯矩为 ：v为了保证斜截面的受弯承载力，至少要求M2=M1，由图所示即ZbZ，故有： v可得：v弯起钢筋的弯起角 通常为45o 60o ， 一般情况下,Z=0.9h0， 故上式中的a 值约在 (0.370.52)h0 之间， 为了方便，近似地取v即在确定弯起钢筋的弯起点时，必须将弯起钢筋伸过它在正截面中的充分利用点至少0.5h0后才能弯起。这样斜截面受弯承载力就有保证而不必进行计算。 v混凝土结构设计规范规定在梁的受

14、拉区段弯起钢筋时，要保证材料抵抗弯矩图形必须包在弯矩图形之外，弯起点应在按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋截面面积之前，到按计算充分利用该钢筋截面面积点的距离不应小于0.5h0。同时，为了保证每根弯起钢筋都能与斜裂缝相交，弯起钢筋的弯终点到支座边或到前一弯起钢筋弯起点的距离，都不应大于箍筋的最大间距要求。v2、纵筋截断、纵筋截断v1）截断）截断v在支座范围外的梁正弯矩区段截断纵筋，由于钢筋面积骤减，在纵筋截断处混凝土产主拉应力集中导致过早出现斜裂缝，所以除部分承受跨中正弯矩的纵筋由于承受支座边界较大剪力的需要而弯起外，一般情况不宜在正弯矩区段内截断纵筋。 v而对悬臂梁、连续梁（板）等在支座附近

15、负弯矩区段配置的纵筋，通常根据弯矩图的变化，将按计算不需要的纵筋截断，以节省钢材。v图为连续梁支座附近负弯矩及剪力分布情况。支座处的纵筋是根据该处最大负弯矩按照正截面承载力计算配置的，由于随着远离支座，负弯矩迅速减小，所以可以将多余的纵筋截断。未截断时，全部纵筋参加工作的截面抵抗弯矩为过a点的水平线；截断一根纵筋后，截面的抵抗弯矩为过b点的水平线，a点为这根钢筋的充分利用点，b点为其理论截断点，这样就形成了一个台阶式的材料抵抗弯矩图形。v2）延伸长度）延伸长度v为了充分利用钢筋强度，在梁支座截面负弯矩区，如果 v需要分批截断纵向受拉钢筋，每批钢筋必须过钢筋的理论截断点延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面之外才能截 断，这段距离称为钢筋的延伸长度。v需要注意的是：钢筋的延伸长度不同于钢筋在支座处的锚固作用，它是钢筋在有斜裂缝的弯剪区段的粘结锚固问题。v混凝土结构设计规范规定梁支座截面负弯矩区纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断，如必须截断应按以下规定进行：v当V0.7ftbh0时，应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于h0且不小于20d处