混凝土结构钢筋构造对比分析.pdf
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1、第 2 9卷 第 l 期 2 O 1 2年 3 月 建筑科 学与 工程 学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 29 M a r NO 1 2 Ol 2 文章编号 : i 6 7 3 2 0 4 , ( 2 0 i 2 ) 0 卜0 0 7 0 1 7 0 混凝 土结构钢筋构 造对 比分 析 张 园 园 , 贡 金 鑫 ( 人 连 l ! L t - 大 学建 设 工 程 学 郜 , 辽 宁 大 连 1 6 0 2 4 ) 摘 要 : 对 比研 究 了中 国规
2、范 GB 5 0 0 1 0 -2 0 0 2 、 美 国规 范 AC I 3 1 8 0 8和 欧洲规 范 EN l 9 9 1 1 - 1 : 2 0 0 4 中钢 筋锚 固长度 和搭 接 长度 、 受 弯构件 中钢 筋 的截 断及框 架梁柱 节点 的钢 筋细部 构 造 , 分析 了钢 筋 强度 、 钢 筋直径 、 钢 筋 间距 、 混 凝 土强度 和保 护层 厚 度 等 因素 对钢 筋锚 固和搭 接 长度 的 影 响 。结 果 表 明 : 对 于钢 筋锚 固长度 , E N 1 9 9 2 1 1 : 2 0 1 计 算值 最 小, AC I 3 1 8 0 5简化 方 法 的计 算值
3、最 大 , 中 国规 范的居 中; 对 于钢 筋搭 接 长度 , 在材 料 因素 相 同 、 钢 筋搭 接接 头 面积 百分 率较 小的 情 况 下 , GB 5 0 0 1 0 2 0 0 2和 AC I 3 1 8 0 8的计 算结 果较 E N 1 9 9 卜l 一 1 : 2 0 0 4的要 大 ; 对 于钢 筋 的 截 断 , E N 1 9 9 1 1 1 : 2 0 0 4考 虑 了斜 裂 缝 引起 的 钢 筋拉 应 力 的 增 大 , 钢 筋 截 断 的 延 伸 长度 较 GB 5 0 0 1 0 2 0 0 2和 人( 、 I 3 1 8 0 8的 要 大 。 关键 词 :
4、钢筋 混凝 土 ; 钢 筋 ; 锚 固长度 ; 延 伸 长度 ; 构 造 中图 分类 号 : TU3 7 5 1 文献标 志码 : A Co m pa r a t i v e Ana l y s i s o f Re b a r De t a i l i n g f o r RC S t r u c t u r e s ZHAN( Yu a n y u a nG( ) NG J i n x i n ( Fm u hy of I nf r a s t r uc t ur e Eng i n e e r i n g,I ) a l i a n Un i x e r s i l y of Te c
5、hn o l o gy,Da l i a n 1 1 60 2 4,I i a o ni ng ,Chi na ) Ab s t r a c t :An c ho r a g e l e ng t h a nd s pl i c i ng l e n gt h o f r e b ar ,C Ut o f f o f t e ns i l e r e i nf or c e me nt a nd t he d e t a i l i n g o f b e a m t o c o l u mn j o i n t s o f f r a me s b a s e d o n GB 5 0 0
6、1 0 2 O 0 2 ,ACI 3 1 8 0 8 a n d EN 1 9 9 2 1 1: 20 ( ) t we r e c o m p a r a t i ve l y s t ud i e d M e a n w h i l e, t he e f f e c t s o f t he r e ba r s t r e ngt h ,r c b a r d i a me t e r -s p a c i n g OI r e b a r s,c o nc r e t e s t r e ng l h a n d t hi c kne s s of c on c r e t e c
7、o ve r on a nc ho r a ge a n j s pl i c i ng l e n gt h c a l c ul at e d a c c or di ng t O t h e a f o r e m e nt i on e d s t a nd a r d we r e a na 1 y z e d Re S L l hs s ho w t ha t t he a n c h or a g e l e ng t h o f r e b a r c a l c u l a t e d a c c o r d i ng t o EN l 9 9 2 1 一 l:2 0 0 ,
8、 1 i s s m a 1 I e r t h an ( hi ne s e c od e a nd ACI c o de,a n d ACI c o d e i s t h e g r e a t e s t W i t h r e g a r d t O t he s p l i c i n g l e ng t h I ) a s e d On t h e s a n l e ma t e r i a 】f a c t o r s a nd l OW o v e r l a p r a t i o,c a l c ul a t i o ns of Ch i ne s e c ( ) d
9、 e a n d ACI c ( ) de a r e g r e a t e r t ha n Eur o pe a n c od e For C Ut of f of t e ns i l e r e ba r ,t he de ve l op m e n t l e n gt h of r e ba r ha s e d o n Eu r (: ) p e a n c o de i s g r e a t e r t h an Chi ne s e c od e a nd ACI c o d e a s a r e s uh o f c on i de r i n g t hc i nc
10、 r e a s e of t e ns i l e s t r e s s e s due t o di a go na l c r a c ks i n t o a c c o un t Ke y wor ds:r e i nf o r c e d c o nc r e l e;r e b a r ;a nc h or a ge l e ng t h;de v e l o p m e n t l e ngt h:d e t a i l i ng 引 口 钢筋 的锚 同 、 搭接 、 弯 起 ( 梁 ) 和俄 断混凝 土结 构 中钢筋的主嘤构造要求 是保证结构受力整体效果, 实现 内力 传递
11、 , 保 持 正 常 的工 作 。山 于 问题 的 复杂 性 , 各 国规范 在混 凝土 受力 、 计算 方 法 和考虑 的影 响 因素不同, 对钢筋构造所做出的规定也不同, 按 f 同 的规范 进行 处理 得 到 的结果 差别 很 大 。为 了解这 些 收 稿 日期 : 2 ( ) l l l l l 0 基金项 目: “ h i ” 困家科技 支撑汁划项 ( 2 0 0 6 B A J 0 l B 0 6 0 6 ) 作 者简介 : 张旧 ( 1 c) 8 7) 女, 山东济南人 ,1 学硕 十 = 研究生 , E ma i l : s o f i a l 9 8 7 0 1 0 8 l
12、6 3 C O F II 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 张 园园 , 等 : 混凝 土结 构钢 筋构 造对 比分 析 7 1 差 别 , 本 文 中笔者 选 取 中国 混 凝 土 结 构设 计 规 范 ( GB 5 0 0 1 0 2 O 0 2 ) E 1 、 美 国 混 凝 土 规 范 AC I 3 1 8 0 8 、欧 洲规 范 E N 1 9 9 2 1 1 : 2 0 0 4 l_3 , 对 钢 筋 锚 固、 搭接 、 截 断及 梁柱 节 点 的钢 筋 细 部 构 造规 定 进 行 了 对 比分 析 。 1 锚 固长度 ( 延伸 长度
13、 ) 1 1 锚 固长度 ( 延伸 长 度 ) 的定义 钢 筋 的锚 固长度 是保 证混 凝土 与钢 筋之 间有 足 够 的粘 结锚 固力 , 保证 钢筋 强度 能够 被 充分利 用 , 是 混凝 土 结构 受力 的基 础 。钢筋 与混 凝士 之 问的粘 结 锚 固作 用 由 3个 部 分组 成 : 混凝 土 中水 泥 胶 体 与 钢筋 表 面 的化学 吸 附作用 , 也称 胶结 ; 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 ; 钢 筋表 面 凹凸不 平 , 钢筋 与混 凝土 相互 咬合 而 产生 的挤 压力 , 也 称 机 械 咬合 力 。
14、机 诫 咬合 力 是 粘 结锚 固作 用 的主要 部 分 。粘结锚 固作用 主要 与混 凝 土强 度及 种类 、 混 凝 土 的组 成 、 混 凝 土 的 浇 注 方 向 、 保护 层厚 度及 钢 筋 间距 、 横 向钢 筋 的影 响 、 垂 直压 应 力和钢筋外形等因素有关。为了保证钢筋强度在混 凝土 中的充分 利 用 , 必 须保 证 钢筋 在 馄凝 土 中的 可 靠锚 固, 即钢 筋应 有 足 够 的锚 固 长度 。图 1 , 2中分 别给 出 了构件 中钢 筋 的粘结 锚 固状 态和粘 结 应力 分 布_ 4 , 其 中, Ff , F 分 别 为 左 端 和 右 端 施 加 的拉 力
15、 , N 为 钢筋 内力 , z 为 钢筋有 效 埋置 长度 , -z为锚 固深 度坐标 。 ( a ) 锚 固 粘 结应 力 0 图 1 钢筋粘结锚 固 Bo n d a n Anc h o r a g e o f Re b a r 一 三 吕一 , 1 ( b ) 裂 缝 问 的局 部粘 结 应 力 图 2 粘 结应 力 分 布 Fi g 2 Di s t r i b ut i o ns o f Bo nd St r e s s e s 各 国规 范 中对钢 筋锚 固长 度和 延伸 长度 的定 义 不 同 。中 国规 范 GB 5 0 0 1 0 -2 0 0 2将 纵 筋 埋 人 支 座
16、 的长 度称 为锚 固长度 , 用 z 表 示 。 当纵 筋 在跨 问受 力不 需要 处截 断 时 , 必 须要 延 伸 到一 定 的长 度 才 能 保 证 钢筋 在其 强度 被充分 利用 的截 面 上建立 起所 需 要 的拉 力 , 最低 限度 的长 度称 为延 伸长 度 z , 其定 义 如 图 3 ( a ) 所示 。 美 国规范将 延 伸 长度 Z 定 义 为 由拔 出 或 劈 裂 控制 的钢 筋 完 全 达 到 抗 拉 强度 所 必 须 埋 入 的 长 度 图 3 ( b ) , 与中国规范的概念有所不同。 0 l I I l l l I l I I J l l f a ) GB 5
17、 0 01 O 一2 O O 2 中 拘锚 固 长度 及 延伸 长 度 ( b ) A C I 3 1 8 - 0 8 牛的钢 筋 延 伸长 度 图 3 钢筋锚 固长度及延伸长 度的定义 Fi g 3 De f i ni t i o n s of An c ho r a g e Le ng t h a nd De v e l o pm e nt L ng t h o f Re ba r 欧 洲规 范采 用 的基本 锚 固长度 z 与 中国规 范 的锚 固长度 和美 国规 范 的 延伸 长度 在概念 上 均有所 不 同 。中 国规范 的锚 固长 变和 美 国规范 的延 伸长度 是 以钢 筋屈 服
18、为 前 提条 件 确 定 的 , 锚 固起 算 点 的钢 筋 应力 为 屈 服 强 度 ; 而 欧 洲 规 范 的 基 本 锚 固 长 度 是 以钢筋 应力 为 基 础 的 , 锚 固起 算 点 的 钢筋 应力 为设 计值 , 可小 : 或 等 于钢 筋 屈服 强 度设 计值 , 如 图 4所 示 , 其 中 , 为 不 同受 力情 况 下 的 钢 筋 应 力 厂 为 钢 筋 设 计 屈 服 强 度 , z m d 。 , z r u d 分 别 为 与 。 , , f y 相 对 应 的基 本 锚 固 长度 设计 值 。 圈 4 EN 1 9 9 2 1 1 : 2 0 0 4中 的 钢 筋
19、 基 本 锚 固长 度 Fi g 4 B ts i c Anc ho r a g e Le ng t h o f Re b a r i n EN 1 9 92 1 - 1: 2 00 4 1 2锚 固长 度 ( 延伸 长度 ) 的计 算 当钢 筋 应力 达 到规 定 的极 限状 态 时 , 有 一 个 最 短 长度 , 即钢筋 锚 固于 混凝 土需 要 的长 度 。在 此基 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 2 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 2年 础 上 , 考 虑安 全 储 备 , 各 国 规 范 均 给 出 了锚 固长 度 ( 延 伸长度 ) 的
20、设计 计 算 公 式 , 从 而 保 证 结 构 不发 生 铺 固破坏 。确 定钢 筋锚 固 长度 的基本 原则 是沿 锚 固 长度 的极 限粘 结 力不小 于钢 筋可 承受 的最 大力 , 即 z _ 1一 ( 1 ) “ 式 巾 l 为钢 筋锚 同长 度 ; d 为钢筋 直径 ; 厂 为 钢筋 屈服 强度 ; 为铺 固粘结 强度 。 试验 结 果 表 明 , 钢 筋 与混 凝 土 的粘 结 强 度 与混 凝土 的抗 拉强 度成 正 比 , 因此式 ( 1 ) 可用混 凝 土抗拉 强度 表示 为 一 是 ( 2) 式巾: 为混凝土抗拉强度, 美国规范中表示 为 - , 的函数 , 为混凝土抗
21、压强度规定值 ; 是为常数 。 各 闻规 范锚 固长 度 的计算 公式 基本 上都 采用 式 ( 1 ) 的形 式 只是 在此 基础 上增 加 了考虑 影 响粘结 强 度 的系 数 。但 如前 所 述 , 由于 影 响锚 固长 度 的 因素 较 多 ( 如 混凝 土 强度 及 种 类 、 混 凝 土 的组 成 、 混 凝 土 的浇 注方 向 、 保 护层厚 度 及钢筋 间距 、 横 向钢 筋 的约 束 、 垂 直压 力 和钢 筋 外 形 等 ) , 且各 国规 范 规 定 和 试验 方式 同 , 锚 固长度设 计公 式 差别较 大 。 ( 1 ) 中 规 范 根据 埘 中 国产钢 筋大 量试
22、验研 究结 果 的统计 分 析 , 并经 过可靠 度运算 , 中国规范 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2采 用下 面纵 向受拉 钢筋 基本 锚 固 长度 的计 算公 式 , 、 一a 等 d ( 0 ) 式 中 : a为钢 筋 的 外形 系数 , 光 面 钢 筋取 0 1 6 , 带 肋 钢筋 取 0 1 l , 刻痕 钢丝 取 0 1 9 , 螺 旋肋 钢丝 取0 1 3 , 绳状 钢 绞线 ( 3股 和 7股 ) 分 别 取 0 1 6和 0 1 7 : 为钢筋 服 强 度 设计 值 ; d为钢 筋公称 直 径 。 中 国传 统 的 HP B 2 3 5光 圆 钢 筋 末 端 加
23、 弯 钩 是 机 械 锚 的 一 种 形 式 。通 过 对 HP B2 3 5, HRB4 ( ) ( ) 钢筋 进 行 系统 试验 得 出 , 机 械 锚 固 叮采 用 图 5中 的 3种形 式 。需 要注 意 的是 , 弯 钩 为 1 3 5 。 , 弯 弧 内径 一 律取 4 d; 贴焊 锚筋 长 5 d; 焊 锚 板 采用 穿 孔 塞 焊 以保 证 受 力性能 。机械锚 同虽然 能满 足锚 固承 载 力的要 求 , 但 机械 锚 固接 头 充 分 受 力 时 往 往 引起 很 大 的 滑移 和裂缝 。凶此 , 还 需 要 一 定 的锚 固 长 度 以控 制 变形 和 裂缝 。GB 5
24、0 0 l O 2 ( ) ( 2中规 定 , 采 取 机 械锚 措 施 后其 锚 【 占 1 长 度 ( 包 括 接 头 在 内 的水 平 投 影 长度 ) r J 取 计 算 的锚 固长度 的 0 7 倍 , 即 f 一0 7 Z ( 4) 另 外 , ( I 3 5 0 0 l 0 2 0 0 2中还 规 定 , 保 护 层 厚 度 5d ( a ) 弯 钩 ( b ) 焊 锚板 ( c ) 焊 锚 筋 图 5 GB 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2中 钢 筋 机 械 锚 固 的 形 式 及 构 造 要 求 Fi g 5 Fo r ms o f Re b a r M e c ha
25、ni c a l l y Anc h o r e d a nd De t ai l i ng Re q ui r e m e nt s i n GB 50 01 0- 2 00 2 小 于钢 筋直 的 5倍 时 , 在 机 械锚 固长 度 范 围 内必 须 配有 箍筋 , 其 直径不 小 于锚 固钢 筋 直径 的 1 4 , 问 距不 大 于锚 固钢 筋直 径 的 5倍 , 且 数量不 小 于 3个 。 ( 2 ) 美 国规 范 在 AC I 一 7 1规 范 之 前 , 美 国 规 范 一 直 按 弯 曲 粘 结 考虑 钢 筋 的 锚 固 。AC I 7 1规 范 首 次 采 用 了延 伸
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- 混凝土结构 钢筋 构造 对比 分析
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