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1、1、鋼筋保護層厚度1.1、混凝土保護層的作用:1)保證鋼筋的錨固:22、鋼筋的機械錨固:(詳混規第932條)當受拉鋼筋的直線錨固長度所需的位置不夠時,可以采用機械錨固形式,規范推薦了三 種機械錨固措施。圖 a所示加135°彎鉤,靠彎鉤內側對混凝土的局部壓力和彎鉤尾部斜直 段外側混凝土對彎鉤的“板直”趨勢的約束效應來提高錨固能力。此種機械錨固端周圍應有相應的箍筋或有足夠厚度的混凝土,否則,混凝土會因彎弧對混凝土所引起的劈裂力過大而大面積剝落。圖b、c所示的錨固措施則是靠鋼板或短鋼筋內端對混凝土的局部壓力來提高 錨固能力。混凝土結構中鋼筋能夠受力是由于其與周圍混凝土之間的粘結錨固作用,混

2、凝土保護層越 厚,則粘結錨固作用越大。 規范中受力鋼筋的錨固長度是以混凝土保護層度不小于鋼筋的直 徑為條件確定的。I結構設計說明中雖然特別注明了 “受力鋼筋保護層厚度不小于鋼筋直徑”,但在實際施工中往往沒有做到,應注意。2)耐久性:混凝土的堿性環境使包裹在其中的鋼筋表面形成鈍化膜而不易銹蝕。但是碳化和脫鈍會使鋼筋遭受銹蝕,碳化的時間與混凝土的保厚層厚度有關,一定的鋼筋保護層厚度是結構耐久性所必需的條件。3)受力構件截面的有效高度:從錨固和耐久性的角度,鋼筋在混凝土中的保護層應該越大越好,然而從受力的 角度而言,則正好相反。I因此,確定混凝土保護層厚度應綜合考慮錨固、耐久性、截面有效高度三個因素

3、。在能保證錨固和耐久性的條件下盡可能取較小的保護層厚度。1.2、混凝土保護層最小厚度的規定及影響因素:I混凝土保護層最小厚度根據不同情況分別對待,詳混規第9.2節。1)環境類別的影響2)構件類型的影響: 板墻殼類與大氣只有一個接觸面; 梁、柱類棱角部位受力鋼筋與大氣有兩個接觸面,碳化和有害介 厚度較梁類加大。質的入侵更容易,因此最小保厚層厚度適當增加;對結構安全影響更大的柱類構件,保厚層 基礎一考慮處于地下水影響的潮濕環境; 預制類構件一由于工廠化生產,預制構件的混凝土質量容易得到保 證,因此保護層厚度適當減低。 附助鋼筋的保護層一箍筋、構造鋼筋、分布筋。1.3、保護層的其他構造要求1)露天懸

4、臂構件:處于二、三類環境中的懸臂板,其上表面應另作水泥砂漿保護層或采取其他保護措施。2)厚保護層的表面要求:當保護層厚度大于40mm寸,應對保護層采取有效的防裂構造措施,常用辦法是在構件的表面配置焊接或綁扎的細鋼筋網片。3)混凝土結構的防火要求;4)100年使用年限時的耐久性要求。2、鋼筋的錨固一一詳混規第 9.3節;高規第6.5節2.1、鋼筋錨固機理:I混凝土結構中鋼筋能夠受力是由于它與混凝土之間的粘結錨固作用,因此錨固是混凝土結構受力的基礎,保證鋼筋的錨固是混凝土結構設計中的重要內容。1)粘結錨固力的構成:鋼筋與混凝土之間的粘結錨固作用由膠結力、摩擦力、咬合力及機械錨固構成。咬合力表現為鋼

5、筋對混凝土咬合齒的擠壓力,是錨固作用的主要成分。2)錨固強度、錨固剛度:I鋼筋的錨固強度和剛度由拉拔試驗測定。鋼筋拉拔時,在鋼筋與混凝土界面上存在沿鋼筋長度方向的抗拔能力。“粘結應力”一一即單位鋼筋面積上的作用剪力;“粘結強度”一一即為剪應力上限,或者說沿鋼筋長度方向的界面抗剪強度。粘結應力沿鋼筋表面傳給混凝土,并在錨固段周圍的混凝土中形成主應力場,此主應力場不是平面的,而是三維的。若鋼筋錨固長度過短,除去鋼筋可能因粘結破壞而拔出外, 還可能將其周圍的混凝土沿主壓應力跡線拉裂,甚至拉出,形成“局部 拉脫”破壞。(如圖示)鋼筋拉拔時,埋入混凝土的一段長度鋼筋表面的粘結能力把拉力有效地傳入混凝土,

6、抗拔出能力和抗拔出剛度(指滑出量不能過大)稱為“錨固強度”、“錨固剛度”。3)影響粘結錨固的因素: 混凝土強度的影響一一混凝土強度越高,咬合齒越強,握裹層混凝土的劈裂就越不容易發生,故粘結錨固作用越強。 保護層厚度一一混凝土保護層越厚,對錨固鋼筋的約束越大;咬合力對握裹層混凝 土的劈裂越難發生,粘結錨固作用越強。當保護層厚度大到一定程度,混凝土不會發生劈裂 破壞,而會發生咬合齒擠壓破碎引起的刮犁拔出破壞。 鋼筋的外形一一鋼筋的外形決定了混凝土咬合齒的形狀,因而對錨固強度影響很 大。 錨固區域的配箍一一錨固區箍筋可加大混凝土的約束。U第一種是由梁、柱縱筋的鋼筋拉(壓)力傳入節點的部分所引起的在核

7、心區混凝土形成剪力流承擔剪力。此剪力流將引起核心區混凝土雙向受力(一拉一壓),隨著地震反復作用,核心區將交叉開裂, 原由混凝土承擔的主拉應力,將改由平行受力方向的節點水平箍肢和節點正面及背面豎向柱筋承擔,而主壓應力仍由核心區混凝土承擔。此受力機構稱為“桁 架機構”。隨著受力的正、反交替,梁、柱筋的粘結逐步退化,“桁架機構”所承擔的節點剪力比重也逐步下降。(如圖示)U另一種是由梁、柱端的混凝土壓力在核心區混凝土的相應對角線方向(在一定寬度)形成“斜壓桿區”,起承擔相應部分節點剪力的作用,構成一一“斜壓桿機構”。隨著桁架機構的退化,斜壓機構的受力上升,是節點區的主要抗剪機構。(如圖示)I試驗表明,

8、節點水平箍筋對節點核心區的約束作用,提高了核心區斜壓混凝土的抗剪能力一一稱為“約束機構”。這種“約束機構”對節點抗震能力發揮著非常重要的作用。 另在“桁架機構”中,節點區箍筋的水平箍肢能承擔由剪力流所引起核心區混凝土的主拉應 力。可見節點區的水平箍筋對節點的抗震性能是非常關鍵的。6.2、框架中間層端節點的受力特性I保證梁筋水平錨固段長度不論對于非抗震還是抗震中間層端節點都是非常關鍵的。框架中間層端節點因為只有一側有梁,所以在地震作用占主導地位時,一個方向的地震作用會引起較大的梁端負彎矩(地震負彎矩和重力負彎矩疊加),而另一個方向的地震作用, 此時由于地震作用產生梁端正彎矩, 與重力作用的梁端負

9、彎矩疊加, 則會引起很小的梁端負 彎矩或絕對值較小的梁端正彎矩。與中節點一樣,其節點受力機構為:“桁架機構”一一由梁筋水平錨固段和柱筋貫穿段經粘結傳入節點核心區的剪力仍將在核心 區形成剪力場,受力機理同中節點。 “斜壓桿機構”一一原理同中間層中節點。不同之處在于,中節點處僅由梁、柱端的 混凝土壓力形成“斜壓桿”,端節點核心區的“斜壓桿”構成如下:當柱截面足夠大梁縱筋采用直錨時,節點核心區的“斜壓桿”僅由梁、柱端的混凝土壓力形成;當梁縱筋采用90 °彎錨并按規范要求構造時,梁縱筋 90°彎弧和豎直尾段傳入核心區的“彎弧力” (對混凝土 的壓應力),將參與構成節點核心區的“斜壓

10、桿” 。 同樣,核心區水平箍筋也將形成“約束機構”。I綜合以上三點可以看出,中間層端節點的受力在處理好梁上下縱筋的錨固前提下,與中間層中節點的受力規律和抗剪機構是相同的,只不過端節點只有一側有梁,所以作 用剪力相對偏小,這對節點的抗震性能是有利的。I從以上分析可知,當梁上下縱筋的錨固需采用彎錨時,應向節點內彎折,這可使節點的抗剪機構較為合理、順暢。若將梁上部縱筋向上彎入上柱、下部縱筋向下彎入下柱,這種作法不僅對節點受力無益,而且彎入上、下柱的梁筋彎弧會對上、下柱端的混凝土形成附加水平壓力,會在上、下柱端形成附加裂縫,增大該區域內柱箍筋的拉力,不宜采用。若 確有必要采用時,應充分考慮此不利影響。

11、6.3、框架頂層中節點的受力特性頂層中節點根據地震作用的大小形成兩種典型受力狀態:1)一種是當地震作用相對較小時,左、右梁端均為負彎矩,一側彎矩大(地震彎矩與豎向荷載彎矩同號疊加),另一側彎矩小(地震彎矩與豎向荷載彎矩異號疊加 后仍為負彎矩),這時柱上端截面抵抗的是左、右梁端的彎矩差,故彎矩值一般不太大,柱 剪力與兩側梁中的軸拉力和軸壓力平衡,柱軸壓力與左、右梁端剪力平衡,節點核心區受力一般不太大。此時節點核心區的受力機構為,由梁筋、柱筋錨固段的粘結效應在核心區形成剪力場及節點的水平箍肢、正背面柱筋構成“桁架機構”。2)種是當地震作用較大時,一側梁端由地震彎矩與同號豎向荷載彎矩疊加形成負彎 矩

12、,另一側由地震彎矩(正彎矩)與豎向荷載負彎矩疊加形成比另一側梁端彎矩絕對值小的 正彎矩,這時柱上端截面要平衡左、右梁端的彎矩之和, 故彎矩值較大。此時節點核心區的受力機構有“桁架機構”、“斜壓桿機構”。I由于上端無柱上部梁筋貫穿節點段的上面只有一層混凝土保護層,隨著梁筋應力增大,柱頂混凝土保護層會剝落。I柱筋的錨固,柱縱筋無論是否彎折必須伸至柱頂。當采用帶90°彎折的錨固方式時,為避免水平尾段在柱頂的擁擠, 可將四角柱筋斜向向內彎, 而把柱寬內部柱筋彎向四 邊的梁內。6.3、框架頂層端節點的受力特性1)頂層端節點根據地震作用的大小及平衡原理,會分別受梁端、柱端組合負彎矩和正 彎矩的作

13、用。梁、柱端負彎矩作用下的受力狀態是頂層端節點的主要受力狀態。2) 頂層端節點在負彎矩作用下的傳力機構有“桁架機構”、“斜壓桿機構”。注意:桁架機構形成的主拉應力和斜壓桿機構的壓應力總是垂直的,斜壓桿從左上至右 下。2)頂層端節點在正彎矩作用下,梁上部和柱外側鋼筋受壓,梁下部和柱內側鋼筋受拉。由鋼筋的粘結效應形成剪力場一構成“桁架機構”,梁、柱端截面混凝土受壓區壓應力,在與柱內側和梁下部鋼筋錨固端的拉力(包括彎折尾段對混凝土的壓力)合成后,將形成從左下至右上的斜壓區一構成“斜壓桿機構”。7、板鋼筋的錨固板是結構的水平構件,承受并傳遞豎向荷載,無論是單向板還是雙向板、單跨板還是連 續板,其受力特

14、性為:跨中承受正彎矩;當為約束支座時,支座承受負彎矩(包括連續板中 間支座)。故從受力角度考慮,板筋在支座處的錨固:板面筋按受拉錨固;板底筋錨固同簡支支座 的梁底筋。由于現澆板相對于梁而言在其截面內作用的剪力較小,多數情況下都能滿足 V<0.7ftbho的要求,因此板各跨下部筋伸入支座長度不小于5d,且要求伸至支座中線。?應注意:當板內會受到較高的溫度應力時,板上下鋼筋在各個截面處均有可能受較大拉力作用,此時,板的下部筋應按受拉錨固。?連續板中支座板面筋一般均貫通設置,當支座兩側上部板筋拉力不等時,將在貫穿段的板筋內形成明顯的粘結應力;當此拉力差較大時,僅靠貫穿段的粘結應力尚不滿足,需延

15、伸到相鄰板內,這就是當連續板中支座兩側配筋不一致時,較小板一側按較大一側配置的原因。8、箍筋的錨固1 對結構說明中梁箍筋“為提高箍筋的受力性能,箍鉤宜放在梁的受壓區”解疑。?箍筋的作用除去形成鋼筋骨架外,從受力方面看主要有三點:1)作抗剪鋼筋使用,承擔剪力和斜裂縫截面中的彎矩引起的拉力。2)與抗扭縱筋一起作抗扭鋼筋使用,承擔扭矩引起的拉力。3)用來約束受壓的混凝土,以提高其極限壓應變和抗壓強度,承擔由混凝土受壓后側 向膨脹引起的拉力。2 當梁箍筋用于抗剪時, 與剪力作用方向平行的箍肢將在不同高度與斜裂縫相交并承受拉力,因此箍筋的構造必須保證受力箍肢有良好的錨固。當受力箍肢的錨固端未遇到搭鉤時,

16、繞過縱筋的90。彎折和水平箍肢將為受力的豎向箍肢提供足夠的錨固能力;若受力箍肢的錨固端有搭鉤時,搭鉤就必須滿足受力的豎向箍肢的錨固要求,這也是規范對箍筋彎鉤的構造要求的原因。2當梁箍筋用于抗扭時,受扭斜裂縫呈螺旋式裂縫,受扭箍筋各肢都可能同時在不同部位(與斜裂縫相交處)進入屈服,因此對箍筋搭鉤必須提出更高要求。2其約束作用的柱(受壓豎向構件)箍筋,混凝土側向膨脹對箍筋形成擠壓力而使受拉,特別是外箍,沿箍筋全長均受拉,箍筋彎鉤必須按規范嚴格執行,此時外箍應為完整封閉箍。(抱歉:圖形無法粘貼)3、鋼筋的連接一一詳混規第 9.4節;高規第6.5節?鋼筋連接的要求由于鋼筋供貨長度的限制,也必然存在將鋼

17、筋接長使用的問題。為保證結構受力的 整體效果,這些鋼筋必須連接起來實現內力的過渡。鋼筋連接的基本問題是保證連接區域的承載力、剛度、延性、恢復能力以及抗疲勞能力。?鋼筋連接的原則連接鋼筋通過接頭實現的是間接傳力,性能與整筋的直接傳力相比總有所削弱,因此完全不存在可以不受限制到處應用的“優質”接頭。因此應遵循以下原則: 接頭應盡量設置在受力較小處。 在同一受力鋼筋上宜少設接頭。以避免有多個連接接頭的鋼筋傳力性能削弱過多。 接頭位置應相互錯開。以避免變形、裂縫集中接頭區域,影響傳力質量。 在鋼筋連接區域應采取必要的構造措施。如適當增加混凝土保護層厚度或鋼筋間 距,保證連接區域的配箍,以確保對被連接鋼

18、筋的約束。?鋼筋連接的類型:搭接、焊接、機械連接。3.1、鋼筋的綁扎搭接連接1)綁扎搭接連接的機理搭接接頭是鋼筋的一種最古老的接頭方式,它是通過兩根鋼筋的一個“相并長度”,使一根鋼筋的拉力或壓力通過粘結傳給相并鋼筋間的混凝土,再經混凝土傳給另一根 鋼筋,即,綁扎搭接鋼筋之間能夠傳力是由于鋼筋與混凝土之間的粘結錨固作用,傳力的基礎是“錨固”。2)搭接連接缺陷主要為以下兩項一是:因搭接接頭靠粘結效應傳力,因此必然要產生相對滑移,而一個搭接接頭的相對滑移所引起的所連接鋼筋的伸長要明顯大于沒有搭接接頭鋼筋的一般受拉伸長,也就是說,在同時受拉的多根鋼筋中,有搭接接頭鋼筋的抗拉剛度明顯低于沒有接頭的鋼筋,

19、顯然,有搭接的鋼筋占的比重越大,構件的剛度越偏弱。二是:因搭接接頭處原來的一根鋼筋變成兩根鋼筋,由于搭接接頭伸長(粘結滑移)較大,試驗表明往往受拉裂縫都集中出現在搭接區的兩端;另由于搭接接頭的傳力機理,搭接鋼筋之間容易發生縱向裂縫一一粘結劈裂裂縫。3)受拉鋼筋的搭接長度:鋼筋搭接傳力的本質是錨固,但較錨固相對削弱,因此搭接長度II在錨固的基礎上適當加長,且根據搭接接頭的面積百分率取不同的搭接長度修正系數。同樣鋼筋搭接長度是通過試驗測得的。4)受壓鋼筋的搭接連接:受壓搭接比受拉搭接受力有利,因此,受壓搭接長度可在受拉搭接長度II的基礎上乘0.70的系數適當減短。受壓搭接接頭的一個特殊問題是,搭接

20、鋼筋的兩個末端端面都會對其前面的混凝土形成一個附加的局部“頂力”,試驗表明,若無約束,受壓搭接鋼筋有可能會“彈出”,故混規第945條作出規定。5)搭接連接的應用及規范條文:正是由于搭接連接的前述不足,混規第條、第條、條對鋼筋搭接連接的應用范圍、接頭百分率、連接區段長度及搭接長度范圍的配箍作出了要求。d>28mm勺受拉鋼筋和d>32mm勺受壓鋼筋不允許采用搭接連接,是因為缺乏工程經驗和 試驗考察,也因為接頭過長。6)必須注意,對有抗震設防要求的地區,豎向構件鋼筋的搭接位置不應設置在樓板上 一定高度范圍一一此處是柱的預計塑性鉸出現的位置,應避開此范圍。詳03G101圖集。I鋼筋“搭接”

21、和“錨固”問題的識別:“搭接”是鋼筋的一種接頭方式,即在鋼筋重疊的搭接接頭范圍內,一根鋼筋將其所受 的拉力或壓力通過粘結效應經混凝土較均勻地傳給另一根鋼筋,它實現的是鋼筋與鋼筋之間的傳力。而“錨固”則是鋼筋經錨固長度將其拉力或壓力經粘結效應傳給錨固區的混凝土。在實際工程中有些情況可能需要對到底是屬于“錨固”問題,還是屬于“搭接”問題作 出識別。u梁、柱鋼筋的接長是屬于鋼筋的連接;(詳03G101豎向構件縱筋的連接)u框架頂層端節點梁(面筋)、柱(外側筋)負彎矩鋼筋是搭接連接;u豎向構件縱筋伸入基礎屬鋼筋的錨固。u框架中節點柱,若能確認節點上部柱下端截面作用彎矩總是與節點下部柱上端截面作用彎矩反

22、號,也就是一側柱筋在節點以上為受拉時,節點以下的該柱縱筋總為受壓, 或反之。則這時從概念上說是錨固問題,上、下柱筋可分別按錨固長度伸入節點。(如圖示)(注:對有抗震設計要求情況,由于地震作用方向的不確定性,不宜考慮)u框架中節點柱,若能確認節點上、下端截面作用彎矩可能同號,即同一側柱筋在節點上、下同時受拉或受壓,則鋼筋就只能按搭接接頭處理。(如圖示)且按規范接頭應設在節點以外并避開柱的預計塑性鉸出現的位置一一詳03G101圖集。3.1、鋼筋的機械連接1)機械連接的傳力機理:鋼筋的機械連接是通過連貫于兩根鋼筋外的套筒來實現傳力,套筒與鋼筋之間的過度是通過機械咬合力。其形式可分為:鋼筋橫肋與套筒的

23、咬合一一在鋼筋表面加工出螺紋與套筒 的螺紋之間的傳力;或者在鋼筋與套筒之間灌注高強的膠凝材料,通過中間介質來實現應力傳遞。機械連接的主要型式有:擠壓套筒連接、錐螺紋套筒連接、鐓粗直螺紋連接、滾軋直螺 紋連接。2)機械連接接頭的等級:根據鋼筋機械連接接頭的傳力性能,按相關規程分級。分級的依據是:強度、剛度、延 性、恢復性能、疲勞性能。3)機械連接的應用鋼筋的機械連接雖然相對比較簡便,但與整體鋼筋相比性能總有削弱。應遵守混規第946條、947條、948條的相關規定。4)預應力鋼筋的連接未來的預應力構件將淘汰冷加工鋼筋,采用中、高強鋼絲、鋼鉸線為受力鋼筋, 這些高強預應力鋼筋必須用“預應力筋用連接器

24、”實現受力鋼筋之間的內力傳遞。3.2、鋼筋的焊接1)焊接傳力的機理鋼筋的焊接接頭是利用電阻、電弧或者燃燒的氣體加熱鋼筋端頭使之熔化并用加壓或填加熔融的金屬焊接材料,使之連成一體的連接方式。鋼筋的焊接主要有:U閃光對焊一一將鋼筋放置成對接形式,利用電流通過被焊鋼筋端部,在接觸點處產生大量熱能,局部熔化金屬,同時對結合點施加軸向壓力使鋼筋連接的一種壓焊 方法。U電弧焊利用電弧產生的高溫,熔化鋼筋端部及焊條,填充在接頭焊縫內形成焊接接頭而使鋼筋連為一體的一種熔焊方法。U電渣壓力焊一一將鋼筋放置成豎向對接形式,利用電流通過渣池(焊劑)產生的電阻熱將鋼筋端部熔化,再施加壓力使鋼筋焊為一體,是一種壓焊方法

25、。U氣壓焊一一利用氧氣和乙炔燃燒的火焰為熱源,使被連鋼筋端頭達到熱塑狀態再施加壓力使鋼筋頂鍛成一體的一種壓焊方法。U點焊一一電阻點焊,將鋼筋放置成交叉疊接型式,壓緊于兩電極之間,利用電阻熱使接觸點的金屬熔化而合為一體的一種壓焊方法。U埋弧壓力焊一一主要用于預埋件鋼筋焊接,是一種壓焊方法。I在實際工程中常遇到的有:電阻點焊、閃光對焊、電渣壓力焊、電弧焊。2)焊接連接的特點焊接接頭的最大優點是節省材料、接頭成本低、接頭尺寸小,基本不影響鋼筋間距、保護層厚度及施工操作。由于是通過焊縫直接傳力,故不存在剛度和恢復性能問題,在質量能保證的情況下是理想的連接形式。但存在以下主要缺陷:U干擾質量穩定性的因素

26、太多一一焊工水平、氣候、環境、施工條件。U焊接熱量可能會引起鋼筋性能變化一一高溫有可能會引起金相組織變化,焊接區冷卻后的收縮也可能導致鋼筋內應力、甚至引起斷裂。U某些焊接質量缺陷難以檢查一一虛焊、夾喳、氣泡、內裂縫及有環境溫度變化引起的內應力等缺陷。3)焊接連接的應用焊接連接適用于各類熱軋鋼筋;各類冷加工鋼筋不宜采用;碳當量大于0.55 %的鋼筋不能焊接,即所有用作預應力配筋的高強鋼絲、鋼鉸線不能焊接。I焊接連接的鋼筋,其性能低于整體鋼筋,應遵守混規第9.4節相關規定。4、梁鋼筋的錨固4.1、梁簡支支座的鋼筋錨固:1)梁簡支支座處理論上講彎矩等于零,其上部縱向受力鋼筋應力也應接近零。在許多情況

27、下,梁按簡支計算但梁端實際受到部分約束,梁端部還會產生負彎矩,仍應配置上部負彎矩鋼筋,且按受拉鋼筋錨固,錨固長度la。2)簡支梁和連續梁簡支端的下部縱筋,從理論上講在支座處即無正彎矩,也無負彎矩,縱向鋼筋應力也應為零, 但實際不盡然。首先,支座以外的梁底縱向受力鋼筋仍是有應力的, 其向支座內沿伸的部分應有一定的錨固長度,才能在支座邊建立起承載所必需的應力。其次,盡管簡支支座處負彎矩較小,但正是剪力最大部位。由于彎矩和剪力的共同作用,容易在支座附近的區域內產生彎剪斜裂縫,斜裂縫底部縱向鋼筋有可能承擔斜裂縫頂部截面相應的彎矩。經試驗研究及分析, 當支座截面有可能產生斜裂縫時,伸入支座的縱向受力鋼筋

28、錨固長度las應不小于0.35倍的la。且錨固長度與支座邊截面的剪力有關,詳混規第1022條。l對于有抗震設防要求的結構,次梁(非框架梁)為樓層水平構件,只承受并傳遞豎向荷載,不承受水平荷載,鋼筋錨固同非抗震次梁。l簡支圓弧梁(非框架梁)上、下縱筋均按受拉鋼筋錨固。4.2、連續梁中支座的鋼筋錨固:連續梁中間支座上部鋼筋為受拉鋼筋,一般情況下,中支座處的上部梁筋都是貫 通支座,即拉通布置,梁筋伸向跨中到規范允許的位置連接。下部筋按簡支端V>0.7ftbho的情況錨固。詳03G101圖集第65頁。4.3、框架梁的縱筋錨固:詳混規第條、第條;高規第6.5節、框架梁縱筋在中間層端節點的錨固l梁筋

29、在框架邊柱中的錨固是保證梁與柱連接的重要措施,因此,對鋼筋的錨固強度和錨固剛度都應重視。l注:以下敘述中錨固長度均以la描述,抗震設計時為laE。1)梁上部筋錨固: 、當柱截面尺寸足夠大時采用直線錨固方式,錨固長度不應小于la,且伸過柱中心線不宜小于5d這是因為考慮到框架分析是以梁、柱軸線為準的,形成這種錨固形式從經驗角度看對傳力更有效。同時,從形成節點的傳力機構“桁架機構”,也不宜過短。(“桁架機構”詳后敘) 、當柱截面尺寸不夠大,放不下梁筋的直線錨長時,采用帶90。彎折尾段的錨固方式,此時,梁縱筋應伸至節點對邊并向下彎折,且水平投影段長度不應小于0.41a,豎直投影段長度為15d,(不再要

30、求總錨固長度不小于受拉錨固長度la)試驗表明,這種錨固方式的主要錨固能力是由拉拔端到彎弧起點的水平錨固段的粘結效應提供的,豎直段的錨固能力只有在水平段滑移變形很大時才起作用。當水平錨固段足夠長時,彎弧及以后的尾段基本不受拉(只作為后備措施考慮)。當水平錨固段過短時,因水平段向拉拔端滑動,易發生錨固區混凝土的局部拉脫式破壞;若彎弧側邊的混凝土不夠厚,則可能因彎弧對其內側混凝土的局部壓力過大,而把彎弧側邊表層混凝土壓爆裂;此時鋼筋尚未達到設計應力,由于“錨固剛度”不夠而喪失錨固能力。l試驗表明,采用帶90°彎折尾段的錨固方式,當水平投影段長度不小于0.41a,豎直投影段長度為15d時,既

31、能滿足“錨固強度”,又能滿足“錨固剛度”。l試驗表明,鋼筋90°彎折的彎弧半徑若過小,則對彎弧內混凝土的壓力過大,引起混凝土的局部受壓破碎,故規范及圖集對此彎弧半徑作出了規定。2)梁下部筋錨固:一一其錨固原則同中間層中柱節點。 當為受壓鋼筋時,按受壓錨固處理。(當邊柱尺寸不能滿足受壓鋼筋直線錨固長度時,設計中應根據具體情況采取措施)。 當不考慮受力(設計中不利用該鋼筋)時,按梁端簡支支座V>0.7ftbho 情況處理。 當為受拉鋼筋時,同梁上部鋼筋錨固方式。若采用帶90°彎折尾段的錨固方式,下部梁筋的豎直尾段應向上彎入節點。 當梁上、下部縱筋均需采用彎錨時, 下部 梁

32、筋的水平段稍取短些。I雖然非抗震設計的框架梁不承受水平地震力,但仍需承受水平風荷載。由于風荷載的反向特性,使兩端彎矩反向,故框架梁上、下部縱筋均宜按受拉鋼筋錨固。標準圖集03G101對非抗震框架梁縱筋均按受拉鋼筋錨固。432、 框架梁縱筋在中間層中柱節點的錨固1)梁上部筋錨固:一般情況下,中柱(中支座)處的上部梁筋都是貫通節點,即拉通布置,梁筋伸 向跨中到規范允許的位置連接。I中柱兩側上部梁筋的受力情況分為:u當柱兩側作用的負彎矩相等或相差不大,貫穿中柱的梁筋段基本上處于平衡狀態,需要在貫穿段鋼筋表面平衡左、右拉力差的粘結應力為零或很小,故設計中可不作任何考慮。u當柱兩側作用的負彎矩相差較大時

33、,在設計中的兩種做法是:一種是按彎矩較大一側確定梁上部筋,然后將全部鋼筋貫穿布置;另一種是計算出兩側鋼筋數量,將其中相同部分貫穿布置,將一側多出部分按梁筋錨入邊柱節點構造處理。u當貫通布置的鋼筋在柱左、右側邊截面處的實際作用拉力不等時,相差的拉力就都要由貫穿段上的粘結應力來平衡,這時貫穿段實際上起著拉力大一側梁上部筋錨固長度的作用。應注意,當一側拉力大而貫穿長度(即中柱截面高度)不大時,實際起錨固作用的 長度已延伸到對邊梁內。2)梁下部筋錨固:u當不考慮受力(設計中不利用該鋼筋)時,按梁端簡支支座v>0.7ftbho情況處理。u當為受拉鋼筋時,同邊節點梁上部鋼筋錨固的規定;下部縱向鋼筋也

34、可伸過節點或支座范圍,到對邊梁中規范允許的位置連接。u當計算中充分利用鋼筋的抗壓強度時,按受壓錨固處理,下部縱筋錨固在中節點內,直線錨固長度不應小于 0.71a;下部縱筋也可伸過節點或支座范圍,到對邊梁中規范 允許的位置連接。、框架梁縱筋在頂層中柱節點的錨固框架梁縱筋在頂層中柱節點的錨固構造同中間層中柱節點的錨固要求。I框架梁縱筋在頂層邊柱節點的錨固,由于其節點受力的特殊性,應與框架柱縱筋錨固統一考慮。5、框架柱縱筋的錨固:詳混規第1043條、第1044、第1045條;高規第6.5節I柱的縱向鋼筋不宜中斷傳力,因此,在中間層的中節點及邊節點處均不應切斷柱縱筋,而應貫穿節點,即使有接頭,其連接區

35、也應設置在節點區域以外。故在中間各層不存在縱筋的錨固問題,均為鋼筋的連接,詳03G102圖集。5.1、框架柱縱筋在頂層中節點的錨固框架頂層中節點,左、右梁端傳來的不平衡內力將由下柱承受,故柱頂縱筋按受拉鋼筋錨固。u當梁截面高度足夠大,采用直線錨固,錨固長度滿足受拉錨固要求,并伸至柱頂。(原理詳第6節框架節點受力機構)u當梁截面高度不能滿足直線錨固要求時,采用帶 90°彎折尾段的錨固方式,其原理同梁上部縱筋在中間層邊節點的錨固。 考慮到柱角縱筋粘結環境偏差,要求豎直段伸至 柱頂并0.51a,水平彎折段為了便于布置鋼筋,減為 12d。5.2、框架柱縱筋在頂層邊節點的構造I框架柱頂層邊節點

36、的內側柱縱筋的錨固同頂層中節點的錨固。?節點處梁、柱縱筋的搭接長度不同于一般受拉鋼筋的搭接要求!、框架頂層邊節點的受力狀態在豎向荷載作用下,頂層端節點處總是受負彎矩作用;在水平荷載作用下,可能受正彎矩作用,也可能受負彎矩作用。當水平荷載相對豎向荷載較小時,此時豎向荷載作用下的負彎矩大于水平荷載作用產生的正彎矩,則端節點處總受負彎矩作用;當水平荷載較大時, 則端節點處受較大的組合負彎矩和不太大的組合正彎矩作用。忽略梁、柱中不大的軸力影響,接近頂層端節點的梁段和柱段與節點區一起可視作一根90°折梁。則無論是在負彎矩作用下,還是在正彎矩作用下,都必須保證折梁中任何截面都 具有足夠的抗彎能力

37、。(如圖示)、梁、柱縱筋的錨固原理試驗和分析表明,只要把柱內側縱筋和梁下部縱筋按受拉錨固在節點內,就可以保證過“折梁”彎折區內任一截面抗正彎矩的能力。而要保證“折梁”彎折區任一截面的抗負彎矩能力,就必須使經過節點外邊緣的縱筋在任何一個截面中都能抵抗在負彎矩下形成的拉力, 也就是節點外緣的鋼筋必須從受拉力的意義上不能中斷。理論上,理想的作法是把柱外側縱筋經節點彎折伸入梁上邊作為梁的抗負彎矩受拉筋(如圖示),實際工程中難以實現,較為主動的辦法是在這里設柱外側筋與上部梁筋的搭接接頭。、 端節點的受力特征一滿足混規第條條件下試驗節點區主要受力特征一一在節點負彎矩作用下,梁、柱端受拉筋拉力一部分以粘結應

38、力方式傳入節點上邊緣,另一部分(主要部分)則傳至彎折鋼筋彎弧段,并轉換為彎弧段內側 的徑向壓力傳入內側節點區混凝土,以斜壓力形式傳入節點。受壓區鋼筋的壓應力以粘結應力方式傳入節點內,受壓區混凝土壓應力形成一斜向壓應力合力傳入節點。故節點中存在兩種傳力機構,一種是由梁端、柱端四個邊緣的鋼筋經粘結效應傳入節點的周邊剪應力所形成 的斜向主應力場;另一種是由梁、柱端一部分鋼筋拉力經彎弧段所形成的對核心區混凝土的 斜壓力,并與壓區混凝土的斜向壓合力平衡,形成“斜壓桿機構”。這也是節點區的主要受力機構。(如圖示)524、節點區破壞形態:1)節點區混凝土斜向壓潰:試驗表明,當梁、柱端受拉鋼筋數量相對過高時,

39、節點核心區易發生混凝土的斜向壓潰。為避免端節點發生斜壓失效,應控制梁、柱端受拉鋼筋量,故混規第條對梁端上部縱筋作出了限制。I特別強調:在一般的受彎構件中,當混凝土的相對受壓區Eb不滿足時,可以通過增設受壓鋼筋來減小E(雙筋梁),但是頂層端節點是否斜向壓潰只與梁柱受拉鋼筋數量有關,增加受壓鋼筋不起任何作用,這也是規范限制條件不用E表示,而用鋼筋面積As表示的理由。2)彎弧內側混凝土的局部受壓失效:試驗發現:當彎弧半徑過小時,則可能發生彎弧內混凝土的局部受壓破碎。防止的辦法 就是不使彎弧半徑過小,對此混規第條作出明確規定。(詳03G102圖集中對梁、柱縱筋彎折要求)3)主彎弧側邊表層混凝土的剝裂:

40、當梁、柱受拉鋼筋相對偏多,彎弧半徑偏小時,由于主彎弧給其內側混凝土的局部壓力較大,雖未導致混凝土的局部壓碎,但因內側混凝土的橫向膨脹,而使側 邊表層混凝土較大面積剝落。雖不會象局部壓碎那樣使節點失去承載能力,但也會明顯使節點承載能力下降。防止的辦法也是不使彎弧半徑過小,詳混規第條。4)當設置的搭接接頭過短時,因搭接接頭失效引起的節點失效。為保證“折梁”任一截面都具有與梁端、柱端截面相同的抗彎能力,鋼筋的搭接必須滿足混規第 條。、梁、柱縱筋的搭接詳03G102圖集第 37、43、55、56、58、59頁。I梁、柱筋的搭接長度是根據試驗得出的。?規范給出兩種搭接方式:梁內搭接,柱頂搭接。主要根據施

41、工縫的留設位置不同而區別。梁內搭接:(如圖示)當澆筑混凝土的施工縫設置在梁底附近時,鋼筋搭接只能在梁 的高度范圍實現,此時梁、柱筋均有彎折段(梁筋伸至柱邊向下彎折至梁底),由于存在彎折段的有利影響,搭接長度區不小于1.51a。伸入梁內的柱縱筋不得少于 65 %,梁寬以外的柱外側縱筋有兩種作法:當有現澆板且厚度>80mm板混凝土強度等級>C20時可伸入板內,搭接長度與梁寬范圍內的柱筋相同;當不滿足以上條件時,梁寬以外柱筋應在柱頂彎折沿柱頂伸至柱內邊截斷,若處在柱頂第一層(最外層)鋼筋位置,還應在柱內側向下彎折,彎折 長度不小于8d。因為試驗證明此柱筋不向下彎折 8d,在節點梁、柱負彎

42、矩作用下的負曲率較 大時(變形較大),柱縱筋水平段會向上彈起。I有時節點截面尺寸很大,而梁、柱筋配筋率和直徑相對較小,因此按1.51a算,柱筋尚不需伸入梁內,這種情況是允許的,但柱筋仍宜彎折后伸到柱內側。柱頂搭接:當澆筑混凝土的施工縫可以設置在柱上部梁底截面以下時,鋼筋搭接可 以在柱頂范圍解決。 此時,搭接區段基本為直線段,且處于高應力區,梁筋下伸的搭接長度不小于1.71a 。I當梁上部縱筋配筋率或柱外側縱筋配筋率>1.2 %時,為避免剛度突變,鋼筋分兩次截斷。I在框架梁、柱節點區均應按混規第條設置箍筋。6、框架節點受力機構:岡U接框架梁、柱連接的實體區稱為節點,其中梁、柱筋以內的實體區

43、又稱為“核心區”,同時,也常把節點以及與其相鄰的梁端、柱端和相鄰的現澆板稱為“接頭區”。6.1、框架中間層中節點的受力特性I框架中間各層中節點在框架中從節點數量上說占的比重較大,受力條件又比中間各層端節點嚴苛。1)非抗震情況下,豎向荷載在中間層中節點兩側的梁端都將形成負彎矩,風荷載參與組合后,這一基本格局不變,只不過左右梁端彎矩差距加大,此時,上下柱端彎矩之和與左右梁端彎矩之差相平衡,所以柱端彎矩一般不是太大,節點受力如圖示,在節點區形成的水平和豎向剪力很小。2)在強震作用下的框架中間層中節點,因地震彎矩在組合彎矩中所占比重加大,所以 將形成以一側梁端彎矩為負,另一側梁端彎矩為正(或反之)的局

44、面,此時,上下柱端彎矩將與左右梁端彎矩之和相平衡,所以柱端彎矩較大,節點受力如圖示,此時節點受力比較嚴峻,在節點區形成兩種主要的受力機構。I機械錨固雖然能滿足錨固承載力的要求,但難以保證錨筋的錨固剛度。即當機械錨頭充分受力時,往往引起很大的滑移和裂縫,因此,需要一定的水平錨固長度與其配合,共同受力,以控制變形和裂縫。另,由于機械錨固的錨固擠壓力較多地集中在錨頭附近,錨 固區的混凝土容易破碎,故應加以約束。詳混規第 條。I機械錨固僅用于直錨情況。2.2、 受壓鋼筋的錨固(詳混規第條)混凝土構件中受壓鋼筋同樣存在錨固受力問題,這些鋼筋也應通過錨固長度把所受的壓力逐步傳入錨固區內的混凝土。與受拉鋼筋的錨固相比, 受壓鋼筋的錨固有兩個有利條件:一是鋼筋受壓后的鐓粗效應加大了鋼筋與混凝土之間的粘結效應;二是鋼筋錨固段末端以遠如果有較厚的混凝土,則鋼筋末端面對混凝土有頂壓力,其反作用力將增大受壓鋼筋的錨固能力。因此,受壓鋼筋的錨

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