《混凝土结构设计原理 教学课件 ppt 作者 周新刚 等 第八章 粘结锚固与构造基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构设计原理 教学课件 ppt 作者 周新刚 等 第八章 粘结锚固与构造基础（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、混凝土结构设计原理,第八章 粘结锚固与构造基础,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,第八章 粘结锚固与构造基础,8-1 钢筋与混凝土的相互作
2、用,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：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粘结应力可表示为：,8-1 钢筋与混凝土的相互作用,第八章 粘结锚固与构造基础,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,第八章 粘结锚固与构造基础,(a)
3、、(b)锚固粘结应力,钢筋端部的锚固粘结应力,粘结力的分类：,裂缝间的局部粘结应力,锚固长度,(c) 裂缝间的局部粘结应力,8.1.2 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 8.1.3 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：,8-1 钢筋与混凝土的相互作用,第八章 粘结锚固与构造基础,8.1.4 影响钢筋与混凝土粘结性能的主要因素 1、混凝土强度 2、保护层厚度 3、钢筋净间距 4、横向配筋 5、侧向压应力 6、浇筑混疑土时钢筋的位置 7、钢筋的外形、直
4、径和表面形态,8-1 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 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：,8-2 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。,8.2.3 纵筋在支座内的锚固 1、在简支支座内的锚固 简支梁支座处的锚固长度为：,8-2 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,3、机
5、械锚固 4、受压钢筋的锚固长度,2、纵筋在固定支座内的锚固 3、纵筋在中间支座内的锚固 4、柱中钢筋的锚固,图8-3 柱顶层钢筋的锚固,8-2 钢筋的锚固,第八章 粘结锚固与构造基础,8-3 钢筋的连接,1、定义： 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,8.3.1 绑扎搭接 规范规定，搭接钢筋应错开布置，且钢筋端面位置应保持一定间
6、距。 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。 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，如图8-4所示。,8-3 钢筋的连接,第八章 粘结锚固与构造基础,位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率：对于梁类、板类及墙类构件，不宜大于25%；对于柱类构件，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%；对于板、墙、柱及预制构件的拼接处
7、，可根据实际情况放宽。,8-3 钢筋的连接,第八章 粘结锚固与构造基础,当直径不同的钢筋搭接时，按直径较小的钢筋计算。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。,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,第八章 粘结锚固与构造基础,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
8、求，以保证力的传递。,8-3 钢筋的连接,第八章 粘结锚固与构造基础,8.3.2 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,第八章 粘结锚固与构造基础,8.3.3 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
9、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,第八章 粘结锚固与构造基础,8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置,8.4.1 抵抗弯矩图 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 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
10、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,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,第八章 粘结锚固与构造基础,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,第八章 粘结锚固与构造基础,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。,8-4 钢筋混凝土受弯构件钢筋布置,第八章 粘结锚固与
11、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,2抵抗弯矩图的作用,（1）反映材料利用的程度。 抵抗弯矩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 从抵抗弯矩图看，弯起点离开“充分利
12、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,第八章 粘结锚固与构造基础,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：,8-4 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 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,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
13、,由几何关系知,得,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,第八章 粘结锚固与构造基础,8.4.3 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
14、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,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,第八
15、章 粘结锚固与构造基础,8-5 钢筋混凝土构件的延性,8.5.1 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,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,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。,图
16、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,8-5 钢筋混凝土构件的延性,第八章 粘结锚固与构造基础,8-5 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 。,得极限曲率,由,8-5 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
