07_配筋構(gòu)造.ppt

一 概述 受彎構(gòu)件正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力的計算 鋼筋強度的充分發(fā)揮是建立在可靠的配筋構(gòu)造基礎(chǔ)上的 配筋構(gòu)造是計算模型和構(gòu)件受力的必要條件 如雙筋梁 箍筋的構(gòu)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(gòu)造 計算模型和構(gòu)件受力就不可能成立 配筋構(gòu)造與計算設(shè)計同等重要 由于疏忽配筋構(gòu)造而造成工程事故的情況是很多的 故切不可重計算 輕構(gòu)造 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置Bond AnchorageandDetailsofReinforcement 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 1概述 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 1概述 ss 0 ss 常數(shù) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能一 粘結(jié)的概念 若鋼筋和混凝土有相對滑移 就會在鋼筋和混凝土的交界面上 產(chǎn)生沿鋼筋軸線方向的相互作用力這種力稱為鋼筋和混凝土的粘結(jié)力 二 粘結(jié)的作用1 錨固粘結(jié) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 2 裂縫間粘結(jié) 三 粘結(jié)的機理鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用由三部分組成 混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的膠結(jié)力 混凝土因收縮將鋼筋握緊而產(chǎn)生的鋼筋與混凝土間的摩擦力 機械咬合力 當(dāng)鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對滑動后 膠結(jié)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(shù) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 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(jié)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(chǎn)生較大的相對滑動 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(jié)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(jié)強度使鋼筋的強度得以充分發(fā)揮 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 變形鋼筋受力后 其凸出的肋對混凝土產(chǎn)生斜向擠壓力 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(chǎn)生環(huán)向拉力 軸向拉力和剪力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部斜向錐形裂縫 環(huán)向拉力使混凝土產(chǎn)生內(nèi)部徑向裂縫 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 當(dāng)混凝土保護層和鋼筋間距較小時 徑向裂縫可發(fā)展達(dá)到構(gòu)件表面 產(chǎn)生劈裂裂縫 機械咬合作用將很快喪失 產(chǎn)生劈裂式粘結(jié)破壞 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 在鋼筋周圍配置橫向鋼筋 箍筋或螺旋鋼筋 或增加混凝土的保護層厚度 c d 可提高粘結(jié)強度 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 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(dá)到構(gòu)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 刮梨式 破壞 刮梨式 破壞是變形鋼筋與混凝土粘結(jié)強度的上限 四 粘結(jié)強度及其影響因素 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 拔出試驗Pullouttest 粘結(jié)強度tu 粘結(jié)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(jié)應(yīng)力 早期測定錨固長度的試驗 當(dāng)錨固長度達(dá)到某一限值la 拔出端的鋼筋應(yīng)力將達(dá)到屈服強度 也就是當(dāng)錨固長度大于la 鋼筋不會被拔出 為了克服早期拔出試驗粘結(jié)強度分布的不均勻性的缺點 影響粘結(jié)強度的主要因素Influencefactors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 混凝土強度 光面鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)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(jié)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(jié)強度越高 當(dāng)c d很大時 若錨固長度不夠 則產(chǎn)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(jié)強度也越高 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 混凝土強度 光面鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)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(jié)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(jié)強度越高 當(dāng)c d很大時 若錨固長度不夠 則產(chǎn)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(jié)強度也越高 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 影響粘結(jié)強度的主要因素Influencefactors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 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(yán)重降低構(gòu)件的耐久性 因此應(yīng)保證不使徑向裂縫到達(dá)構(gòu)件表面形成劈裂裂縫 所以 保護層應(yīng)具有一定的厚度 鋼筋凈距也應(yīng)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(yīng)增加橫向鋼筋 當(dāng)一排并列鋼筋的數(shù)量較多時 也應(yīng)考慮增加橫向鋼筋來控制劈裂裂縫的發(fā)生 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 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(jié)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比值 較小 粘結(jié)強度比螺紋鋼筋低一些 由于變形鋼筋的外形參數(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 此外 當(dāng)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(jié)強度也將有所降低 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 受力情況 在錨固范圍內(nèi)存在側(cè)壓力可提高粘結(jié)強度 剪力產(chǎn)生的斜裂縫則會使錨固鋼筋受到銷栓作用而降低粘結(jié)強度 受壓鋼筋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(fù)荷載作用的鋼筋 肋前后的混凝土均會被擠碎 導(dǎo)致咬合作用降低 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 錨固長度 拔出試驗的錨固長度較短時 粘結(jié)應(yīng)力在錨固長度范圍分布比較均勻 平均粘結(jié)應(yīng)力較高 測得的粘結(jié)強度較高 錨固長度較大時 則平均粘結(jié)強度較小 但總粘結(jié)力隨錨固長度的增加而增大 當(dāng)錨固長度增加達(dá)到一定值 鋼筋受拉達(dá)到屈服 強度充分發(fā)揮 時未產(chǎn)生粘結(jié)破壞 該臨界情況的錨固長度稱為基本錨固長度la 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 2鋼筋與混凝土的粘結(jié) 五 粘結(jié)應(yīng)力 滑移關(guān)系 與粘結(jié)應(yīng)力對應(yīng)的變形是鋼筋與混凝土之間的相對滑移 粘結(jié)應(yīng)力 滑移關(guān)系是反映鋼筋與混凝土之間相互作用的物理關(guān)系 全面反映了鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能 粘結(jié)強度低 達(dá)到峰值粘結(jié)應(yīng)力后 滑移急劇增大 曲線出現(xiàn)下降段 原因 接觸面上混凝土的細(xì)顆粒磨平 摩阻力減小 另外 光面鋼筋的表面狀況對粘結(jié)性能有很大影響 加載初期 肋對混凝土的斜向擠壓形成了對滑移的阻力 滑移主要是由肋根部混凝土的擠壓變形引起 接近直線 剛度大 當(dāng)斜向擠壓力作用下 混凝土產(chǎn)生內(nèi)裂縫 曲線斜率改變滑移增加加快 剛度低 隨荷載增大 擠壓力增大 混凝土擠碎后的粉末物堆積在肋處 形成新的滑移面 產(chǎn)生較大的滑移 當(dāng)徑向裂縫發(fā)展到試件表面時 產(chǎn)生劈裂裂縫 曲線明顯轉(zhuǎn)折 表明粘結(jié)應(yīng)力達(dá)到臨界狀態(tài) 隨后裂縫沿試件長度發(fā)展 很快達(dá)到峰值粘結(jié)應(yīng)力 月牙肋與螺紋肋變形鋼筋的對比 月牙肋鋼筋比螺紋肋鋼筋粘結(jié)強度低 月牙肋鋼筋比螺紋肋鋼筋粘結(jié)延性好 近年來 我國已大都采用月牙肋鋼筋 橫向鋼筋間距的影響 內(nèi)裂縫出現(xiàn)前 橫向鋼筋對粘結(jié)應(yīng)力 滑移曲線并沒影響 后 由于橫向鋼筋的約束 曲線斜率比無橫向鋼筋的要大 劈裂裂縫出現(xiàn)后 橫向鋼筋的應(yīng)力顯著增大 控制了裂縫的開展 使荷載能繼續(xù)增長 最后達(dá)到峰值點應(yīng)力 最后破壞是刮梨式剪切型破壞 7 3鋼筋的錨固和搭接一 基本錨固長度 規(guī)范 是以拔出試驗為基礎(chǔ)確定基本錨固長度的 取粘結(jié)強度tu與混凝土抗拉強度ft成正比 并根據(jù)試驗結(jié)果 取鋼筋受拉時的基本錨固長度為 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 構(gòu)件中鋼筋的實際錨固長度應(yīng)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) 并不小于最小錨固長度 也不小于0 7la和250mm 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 當(dāng)受拉鋼筋采用并筋形式時 由于其表面積減小 計算其基本錨固長度時應(yīng)采用并筋的等效直徑de 雙并筋de 1 4d 三并筋de 1 7d 當(dāng)月牙肋鋼筋錨固區(qū)混凝土保護層厚度大于2d時 錨固長度可乘以保護層修正系數(shù) 但對位于構(gòu)件頂面混凝土中的水平鋼筋 不進行保護層厚度修正 當(dāng)月牙肋鋼筋末端采用圖示機械錨固措施時 錨固長度可乘以機械錨固修正系數(shù)0 7 受壓鋼筋的錨固長度不宜小于受拉鋼筋錨固長度的0 7倍 當(dāng)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(yīng)乘以施工擾動系數(shù)1 1 除構(gòu)造需要的錨固長度外 當(dāng)受力鋼筋的實際配筋面積大于其設(shè)計計算面積時 錨固長度可乘以設(shè)計計算面積與實際配筋面積比值的配筋余量修正系數(shù) 但不得小于最小錨固長度 承受動力荷載和按抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu) 不考慮配筋余量修正系數(shù) 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 錨固區(qū)箍筋要求 規(guī)范 規(guī)定在受力鋼筋錨固長度范圍內(nèi)箍筋的直徑不小于0 25d 或0 25de 箍筋間距不大于10d 采用機械錨固措施時不應(yīng)大于5d 在錨固長度范圍內(nèi)箍筋的數(shù)量不少于三個 當(dāng)錨固鋼筋的混凝土保護層厚度大于5d 或5de 時 箍筋配置要求可放松 2 簡支支座錨固要求支座處有橫向壓應(yīng)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(yīng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)彎鉤 當(dāng)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(yù)埋件上 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 錨固區(qū)箍筋要求 規(guī)范 規(guī)定在受力鋼筋錨固長度范圍內(nèi)箍筋的直徑不小于0 25d 或0 25de 箍筋間距不大于10d 采用機械錨固措施時不應(yīng)大于5d 在錨固長度范圍內(nèi)箍筋的數(shù)量不少于三個 當(dāng)錨固鋼筋的混凝土保護層厚度大于5d 或5de 時 箍筋配置要求可放松 2 簡支支座錨固要求支座處有橫向壓應(yīng)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 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 對于板 一般剪力較小 通常滿足V 0 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las 5d 3 邊支座 當(dāng)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(yīng)伸過注中心線不小于5d 當(dāng)柱截面高度不足以布置直線鋼筋時 應(yīng)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 混凝土強度等級為C20時 取aah 0 45 混凝土強度等級等于或大于C25時 取aah 0 4 彎折后的垂直長度不應(yīng)小于15d 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 3 邊支座 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 下部縱筋伸入支座的錨固要求 當(dāng)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 當(dāng)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(yīng)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 3 邊支座 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 當(dāng)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(yīng)小于0 7la 4 中間支座 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 連續(xù)梁 框架梁中間支座的上部縱向鋼筋應(yīng)貫穿 下部縱向鋼筋根據(jù)受力情況采用相應(yīng)的措施 1 不利用鋼筋抗拉強度時 錨固的長度按V 0 7ftbh0簡支梁支座要求確定las 2 充分利用鋼筋的抗拉強度時 應(yīng)按受拉鋼筋的要求錨固于支座 柱截面尺寸足夠 直線錨固 長度la 若柱截面尺寸不夠 縱向鋼筋向上部彎折 3 充分利用縱向鋼筋的受壓強度時 錨固長度不小于0 7las 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 5 鋼筋的搭接 試驗表明 影響搭接區(qū)段的粘結(jié)強度tu的因素與拔出試驗的粘結(jié)強度基本相同 但由于鋼筋凈間距的減小使劈裂裂縫更早出現(xiàn) 粘結(jié)強度降低 因此 規(guī)范 規(guī)定 當(dāng)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(yīng)基本錨固長度的1 2倍 當(dāng)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 ll zyla 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 3鋼筋的錨固和搭接 6 箍筋的錨固 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置為節(jié)約鋼材 可根據(jù)設(shè)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(yīng)滿足受彎承載力的要求 1 抵抗彎矩圖 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置 二 鋼筋的彎起根據(jù)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 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置 考慮到斜裂縫出現(xiàn)的可能性 鋼筋彎起時還應(yīng)滿足斜截面受彎承載力的要求 zb z 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置 當(dāng)彎起鋼筋作為抗剪腹筋時 其間距還應(yīng)滿足抗剪的構(gòu)造要求 同時彎折終點應(yīng)有一直線段錨固長度 當(dāng)直線段位于受拉區(qū)時 直線段長度不小于20d 當(dāng)直線段位于受壓區(qū)時 直線段長度不小于10d 當(dāng)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(shè)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(shè)置彎起鋼筋 這種彎起鋼筋稱為 鴨筋 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置 彎起鋼筋要求小結(jié) 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(gòu)造要求 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置 三 鋼筋的截斷 受彎構(gòu)件的縱向鋼筋由控制截面處最大彎矩計算確定的 根據(jù)設(shè)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(yīng)力隨彎矩變化產(chǎn)生的粘結(jié)應(yīng)力 加上錨固鋼筋所需要的粘結(jié)應(yīng)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(fù)彎矩區(qū)段的上部受拉鋼筋 可根據(jù)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(nèi)的錨固受力情況不同 因為要考慮斜裂縫對鋼筋應(yīng)力的影響 彎剪共同作用的影響 彎矩圖變化情況的影響 以及無支座壓力的影響 第七章粘結(jié) 錨固及鋼筋布置 7 4受彎構(gòu)件鋼筋的布置 延伸長度ld d