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1、第第7 7章章 粘结、锚固及钢筋布置粘结、锚固及钢筋布置Bond, Anchorage and Reinforcement Detailing第7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述QuestionsHow to ensure the reinforcement strength being fully developed in RC members?受弯构件 正截面承载力 斜截面承载力计算理论成立的受弯构件 正截面承载力 斜截面承载力计算理论成立的前提前提前提前提？钢筋能够达到其设计强度钢筋能够达到其设计强度钢筋能够达到其设计强度钢筋能够达到其设计强度BondDetailing第7章粘结、锚固
2、及钢筋布置7.1 概述Questions1 How to ensure the reinforcement strength being fully developed in RC members?2 Whats about the role of reinforcement detailing in RC members?3 What is the key problem in determining reinforce- ment detailing?4 What factors do have influence on the bond strength?7.1 概 述7.1 概 述受弯
3、构件受弯构件正截面受弯承载力正截面受弯承载力和和斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力的计算中，钢筋强度的充分发挥是建立在的计算中，钢筋强度的充分发挥是建立在可靠的配筋构造基础上的可靠的配筋构造基础上的。配筋构造配筋构造(Reinforcement Detailing)是计算模型和构件受力的是计算模型和构件受力的必要条件必要条件必要条件必要条件（如双筋梁，箍筋的构造要求是保证受压钢筋强度发挥的必要条件）（如双筋梁，箍筋的构造要求是保证受压钢筋强度发挥的必要条件）没有可靠的配筋构造，计算模型和构件受力就没有可靠的配筋构造，计算模型和构件受力就不可能不可能不可能不可能成立成立配筋构造与计算设计同等重要配
4、筋构造与计算设计同等重要配筋构造与计算设计同等重要配筋构造与计算设计同等重要。由于疏忽配筋构造而造成工程事故的情况是很多的。由于疏忽配筋构造而造成工程事故的情况是很多的。故切不可重计算，轻构造故切不可重计算，轻构造故切不可重计算，轻构造故切不可重计算，轻构造。第7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述第7章粘结、锚固及钢筋布置The tensile force developed in a rebar is transferred to the surrounding concrete by means of the bond stress developed between the rebar
5、and the concrete at the interface.laM图 MmaxfyAs7.1 概述第7章粘结、锚固及钢筋布置The embedment length of the rebar must be sufficient to develop the maximum tensile force in the rebar by bond.laM图 MmaxfyAs7.1 概述第7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述无粘结梁第7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述 s=0端部有锚固无粘结梁 s=常数常数第7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述构造问题构造问题构造问题构造问题是工程性问题是
6、工程性问题是工程性问题是工程性问题目前还很难从科学性上进行分析目前还很难从科学性上进行分析目前还很难从科学性上进行分析目前还很难从科学性上进行分析但有一些科学概念但有一些科学概念但有一些科学概念但有一些科学概念特别特别特别特别需要掌握好有关结构构造的科学概念需要掌握好有关结构构造的科学概念需要掌握好有关结构构造的科学概念需要掌握好有关结构构造的科学概念并在工程中正确运用这些概念并在工程中正确运用这些概念并在工程中正确运用这些概念并在工程中正确运用这些概念第7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述构造问题的一些科学概念构造问题的一些科学概念构造问题的一些科学概念构造问题的一些科学概念 力的传递路径和
7、方式，局部的和总体的力的传递路径和方式，局部的和总体的力的传递路径和方式，局部的和总体的力的传递路径和方式，局部的和总体的局部：局部：局部：局部：连接构造、锚固构造连接构造、锚固构造连接构造、锚固构造连接构造、锚固构造 微观受力和传力机理微观受力和传力机理微观受力和传力机理微观受力和传力机理总体：总体：总体：总体：整体性和鲁棒性整体性和鲁棒性整体性和鲁棒性整体性和鲁棒性 整体牢固性，不应发生与原因不相称的破坏整体牢固性，不应发生与原因不相称的破坏整体牢固性，不应发生与原因不相称的破坏整体牢固性，不应发生与原因不相称的破坏原则：原则：原则：原则：强连接弱构件强连接弱构件强连接弱构件强连接弱构件第
8、7章粘结、锚固及钢筋布置7.1 概述纽约帝国大厦飞机撞击事故纽约帝国大厦飞机撞击事故纽约帝国大厦飞机撞击事故纽约帝国大厦飞机撞击事故伦敦伦敦伦敦伦敦 Ronan Point Ronan Point Ronan Point Ronan Point 公寓煤气公寓煤气公寓煤气公寓煤气 爆炸事故爆炸事故爆炸事故爆炸事故第7章粘结、锚固及钢筋布置laM图 Mmax钢筋截断225 122225122弯矩图沿构件是变化的弯矩图沿构件是变化的弯矩图沿构件是变化的弯矩图沿构件是变化的钢筋的弯起位置钢筋的弯起位置钢筋的弯起位置钢筋的弯起位置？钢筋的截断位置钢筋的截断位置钢筋的截断位置钢筋的截断位置？7.1 概述配
9、筋构造配筋构造配筋构造配筋构造保证钢筋与混凝土共同受力的保证钢筋与混凝土共同受力的保证钢筋与混凝土共同受力的保证钢筋与混凝土共同受力的前提前提前提前提保证钢筋强度充分发挥的保证钢筋强度充分发挥的保证钢筋强度充分发挥的保证钢筋强度充分发挥的前提前提前提前提合理布置钢筋的合理布置钢筋的合理布置钢筋的合理布置钢筋的依据依据依据依据关键关键关键关键：钢筋与混凝土粘结：钢筋与混凝土粘结：钢筋与混凝土粘结：钢筋与混凝土粘结第7章粘结、锚固及钢筋布置BondBond7.1 概述7.2 7.2 7.2 7.2 钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土的粘结性能钢筋与混凝土的粘结性能 (Bond
10、 between Rebar and Concrete)一、粘结的概念一、粘结的概念钢筋与混凝土间具有钢筋与混凝土间具有足够的粘结足够的粘结足够的粘结足够的粘结是保证钢筋与混凝土共同受力变形的基本前提。是保证钢筋与混凝土共同受力变形的基本前提。通过钢筋与混凝土界面的粘结应力通过钢筋与混凝土界面的粘结应力(Bond Stress)，实现钢筋与混凝土之间的，实现钢筋与混凝土之间的应力传递应力传递(Stress Transfer) ，使两种材料结合在一起共同工作。，使两种材料结合在一起共同工作。粘结应力粘结应力通常是指钢筋与混凝土界面间的剪应力通常是指钢筋与混凝土界面间的剪应力通常是指钢筋与混凝土界
11、面间的剪应力通常是指钢筋与混凝土界面间的剪应力第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结NNscss= cNNltlt第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结scc+dcs-dsscc+dcs-dsccd+ssdcsNNscss= cNNltltscc+dcs-ds第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结NNscss= cNNltltscc+dcs-dsss-ds4dd2dxds=xdd 4ds=第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结NNscc+dcs-dsss-ds4dd2dxds=xds d
12、d 4=二、粘结的作用二、粘结的作用二、粘结的作用二、粘结的作用1、锚固粘结1、锚固粘结 (Anchorage)第7章粘结、锚固及钢筋布置laM图 Mmax钢筋截断梁柱节点 钢筋搭接fyfy7.2 钢筋与混凝土的粘结柱脚第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结2、裂缝间粘结2、裂缝间粘结NN裂缝间粘结应力三、粘结的机理三、粘结的机理三、粘结的机理三、粘结的机理( (Mechanism of Bond) )钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：混凝土中水泥胶体与钢筋表面的混凝土中水泥胶体与钢筋表面的胶结力胶结力胶结力(胶结力(Adhesion) )
13、混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力摩擦力摩擦力 (摩擦力 (Friction) ) 机械咬合力机械咬合力机械咬合力机械咬合力( (Mechanical Interaction) ) 第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结三、粘结的机理三、粘结的机理三、粘结的机理三、粘结的机
14、理( (Mechanism of Bond) )钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成：混凝土中水泥胶体与钢筋表面的混凝土中水泥胶体与钢筋表面的胶结力胶结力胶结力(胶结力(Adhesion) ) 混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力摩擦力摩擦力 (摩擦力 (Friction) ) 机械咬合力机械咬合力机械咬合力机械咬合力( (Mechanical Interaction) ) 第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结In a plain round bar, bond at the int
15、erface is produced by adhesion, micro-mechanical locking, and friction.第7章粘结、锚固及钢筋布置7.2 钢筋与混凝土的粘结对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦 作用也很有限。对于光面钢筋，表面轻度锈蚀有利于增加摩擦力，但摩擦 作用也很有限。由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也 不大。因此，由于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小，机械咬合作用也 不大。因此，光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的。为保证光面钢筋的锚固为保证光面钢筋的锚固，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或 加焊短钢筋以阻止钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。，通常需在钢筋端部弯钩、弯折或 加焊短钢筋以阻止钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。1355dD=4d(级钢筋) 5d(级钢筋)5dd d5ddd将钢筋表面轧制出肋形成将钢筋表面轧制出肋形成带肋钢筋带肋钢筋带肋钢筋带肋钢筋，即变形钢筋，可 显著，即变形钢筋，可 显著增加增加增加增加钢筋与混凝土的钢筋与混凝土的机械咬合机械咬合机械咬合机械咬合作用，从而大大增 加了粘结强度。作用，从而大大增 加了粘结强度。对与强度较高的钢筋，均需作成变形钢筋，以保证钢 筋与混凝土间有足够的粘结强度，使钢筋的强度得以 充分发挥。对与强度较高的钢筋
