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1、第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋2.1 2.1 钢钢 筋筋 Steel Reinforcement一、钢筋的品种一、钢筋的品种(Reinforcement types)热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋分类分类1.按加工方法分：按加工方法分：热轧钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝、钢绞线、热轧钢筋、热处理钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋冷加工钢筋2.按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋3.按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢筋筋4.按力学性能
2、分：有明显屈服点钢筋（按力学性能分：有明显屈服点钢筋（“软钢软钢”）、无明显屈服点钢筋（）、无明显屈服点钢筋（“硬钢硬钢”）5.按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢 筋热轧钢筋热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing BarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHot rolledPlainBarHRBHot rolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服强度屈服强度 fyk（标准值标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB235级：
3、fyk=235 N/mm2HRB335级：fyk=335 N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400 N/mm2第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢 筋uHPB235级(级)钢筋钢筋多为光面钢筋（多为光面钢筋（Plain Bar），），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋uHRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋钢筋强度较强度较高，多高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用的构件，也有用级钢筋作箍筋的级钢筋作箍筋的为增强与混凝土为增强与混凝土的粘结（的粘结（Bond），），外形制作成月牙肋
4、或等高肋的变外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（形钢筋（Deformed Bar）。u级钢筋级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，的配筋，一般冷拉后作预应力筋一般冷拉后作预应力筋u延伸率（延伸率（Percentage of elongation）：）：d d5 5=25、16、14、10%，直径直径840。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋钢丝钢丝 Wire：中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞高强钢丝、钢绞线线(Strand or Tendon)的为的为 1470 1860MPa；延伸率延伸率d10=6%
5、，d100=3.54%；钢丝的直径钢丝的直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋冷加工钢筋 Cold working rebar：是由热轧钢筋和盘条经冷拉、是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。但经冷加工后，钢
6、筋的延伸率降低。热处理钢筋热处理钢筋 Heat treatment：是将是将级钢筋通过加热、淬火和级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。降低不多。用于预应力混凝土结构。s se e第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋二、钢筋的应力二、钢筋的应力-应变关系应变关系 Stress-Strain Relation 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋 Rebar with yield pointa为比例极限proportional limit s=Eseaa为弹性极限el
7、astic limitade为强化段strain hardening stagebb为屈服上限upper yield strengthc为屈服下限，即屈服强度 fylower yield strengthcdcd为屈服台阶yield plateauefue为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strengthfyf第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋几个指标几个指标(Index)：屈服强度屈服强度yield strength：是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不
8、可恢复不可恢复，这会使钢，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。延延 伸伸 率率elongation strain：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好屈屈 强强 比比反映钢筋的强度储备，反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。均匀延伸率均匀延伸率d dgt对应最大应力时
9、应变，对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力了钢筋真实的变形能力(2.5%)第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系 Bilinear elasto-plastic relation1Es第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋 Rebar without yield pointa点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fua点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关
10、系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈有一定塑性变形，且没有明显的屈服点服点强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点(Equivalent yield point)残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力规范取规范取s s0.2=0.85 fu第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋三、钢筋的强度标准值三、钢筋的强度标准值(Characteristic or Unfactored Strength)按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值，其数值相当于的废品限值，其数值相当于fy,m-3s s，具有
11、具有97.73%的保证率，满足的保证率，满足建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率95%的要求。的要求。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 钢筋2.2 混凝土混凝土2.2.1 混凝土的混凝土的强度度 混凝土的抗混凝土的抗压强度度 立方体抗立方体抗立方体抗立方体抗压强压强度度度度 轴轴心抗心抗心抗心抗压强压强度度度度 混凝土的抗拉混凝土的抗拉强度度 混凝土在复合混凝土在复合应力作用下的力作用下的强度度混凝土立方体抗混凝土立方体抗压强度度以以以以边长为边长为150150mmmm的立方的立方的立方的立方体在体在体在体在202033 C C的温度和相的温度和
12、相的温度和相的温度和相对对湿度在湿度在湿度在湿度在90%90%以上的潮以上的潮以上的潮以上的潮湿空气中养湿空气中养湿空气中养湿空气中养护护2828天，依天，依天，依天，依照照照照标标准准准准试验试验方法方法方法方法测测得的具得的具得的具得的具有有有有95%95%保保保保证证率的抗率的抗率的抗率的抗压强压强度（以度（以度（以度（以N/mmN/mm2 2计计）作）作）作）作为为混凝土的混凝土的混凝土的混凝土的强强度等度等度等度等级级，并用，并用，并用，并用符号符号符号符号表示表示表示表示混凝土的混凝土的混凝土的混凝土的强强度等度等度等度等级级一一一一般可划分般可划分般可划分般可划分为为：C15 C
13、20 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 C65 C70 C75 C80 混凝土立方体的破坏情况混凝土立方体的破坏情况“箍套箍套”作用作用试试件件尺尺寸寸对对混混凝凝土土fcu,k也也有有影影响响。实实验验结结果果证证明明，立立方方体体尺尺寸寸愈愈小小则则试试验验测测出出的的抗抗压压强强度度愈愈高高，这这个个现象称为尺寸效应。现象称为尺寸效应。混混凝凝士士抗抗压压试试验验时时加加载载速速度度对对立立方方体体抗抗压压强强度度也有影响，加载速度越快，测得的强度
14、越高。也有影响，加载速度越快，测得的强度越高。随随着着试试验验时时混混凝凝土土的的龄龄期期增增长长，混混凝凝土土的的极极限限抗抗压压强强度度逐逐渐渐增增大大，开开始始时时强强度度增增长长速速度度较较快快，然然后后逐逐渐渐减减缓缓，这这个个强强度度增增长长的的过过程程往往往往要要延延续续几年，在潮湿环境中延续的增长时间更长。几年，在潮湿环境中延续的增长时间更长。(2)轴心抗压强度轴心抗压强度fck由由于于实实际际结结构构和和构构件件往往往往不不是是立立方方体体，而而是是棱棱柱柱体体，所所以以用用棱棱柱柱体体试试件件比比立立方方体体试试件件能能更更好好地地反反映映混混凝凝土土的的实实际抗压能力。际
15、抗压能力。试试验验证证明明，轴轴心心抗抗压压钢钢筋筋混混凝凝土土短短柱柱中中的的混混凝凝土土抗抗压压强强度度基基本本上上和和棱棱柱柱体体抗抗压压强强度度相相同同。可可以以用用棱棱柱柱体体测测得得的的抗抗压压强强度度作作为为轴轴心心抗抗压压强强度度，又又称称为为棱棱柱柱体体抗抗压压强强度度，用用fck表示。表示。棱棱柱柱体体试试件件是是在在与与立立方方体体试试件件相相同同的的条条件件下下制制作作的的，试试件件承承压压面面不不涂涂润润滑滑剂剂且且高高度度比比立立方方体体试试件件高高，因因而而受受压压时时试试件件中中部部横横向向变变形形不不受受端端部部摩摩擦擦力力的的约约束束，代代表表了了混混凝凝土
16、土处处于于单单向向全全截截面面均均匀匀受受压压的的应应力力状状态态。试试验验量量测测到到fck值值比比fcu,k值值小小，并并且且棱棱柱柱体体试试件件高高宽宽比比(即即h/b)越越大大，它它的的强强度度越越小小。我我国国采采用用150mm150 mm300mm棱棱柱柱体体作作为为轴轴心抗压强度的标准试件。心抗压强度的标准试件。轴轴心心抗抗压压强强度度(棱棱柱柱体体强强度度)标标准准值值fcu,k与与立立方方体体抗抗压强度标准值压强度标准值fcu,k之间存在以下折算关系之间存在以下折算关系式中式中 1棱柱体强度与立方体强度的比值，当混凝土的强棱柱体强度与立方体强度的比值，当混凝土的强 度等级不大
17、于度等级不大于C50时，时，1=0.76；当混凝土的强度当混凝土的强度 等等级级为为C80时时，1=0.82；当当混混凝凝土土的的强强度度等等级级为为 中间值时，在中间值时，在0.76和和0.82之间插人；之间插人；2混凝土的脆性系数，当混凝土的强度等级不大于混凝土的脆性系数，当混凝土的强度等级不大于 C40时时，2=1.0；当当混混凝凝土土的的强强度度等等级级为为 C80时时，2=0.87；当当混混凝凝土土的的强强度度等等级级为为中中间间值值时时，在在 1.0和和 0.87之间插入；之间插入；0.88考考虑虑结结构构中中的的混混凝凝土土强强度度与与试试块块混混凝凝上上强强度度之之间间的差异等
18、因素的修正系数。的差异等因素的修正系数。混凝土抗拉混凝土抗拉强度度混凝土的抗拉混凝土的抗拉强 度比抗度比抗压强度低度低 得多，一般只有得多，一般只有 抗抗压强度的度的 5%10%抗抗拉拉强强度度标标准准值值ftk与与立立方方体体抗抗压压强强度度标标准准值值fcu,k之之间的折算关系为间的折算关系为 式式中中，系系数数0.88和和2的的意意义义同同式式(1-5)。为为轴轴心心 抗抗拉拉强强 度度 与与 立立 方方体体 抗抗压压强强 度度的的 折折算算关关系系，而而(1-1.645)0.45则反映了试验离散程度对标准值保证率的影响。则反映了试验离散程度对标准值保证率的影响。混混凝凝土土抗抗压压强强
19、度度设设计计值值fc和和抗抗拉拉强强度度设设计计值值ft与与其其对对应应的标准值的关系为的标准值的关系为 式式中中c混混凝凝土土的的材材料料分分项项系系数数，建建筑筑工工程程取取c=1.40，公路桥涵工程取公路桥涵工程取c=1.45。混凝土在复合混凝土在复合应力作用下的力作用下的强度度混凝土的双向混凝土的双向 受力受力强度度 双向受拉双向受拉：强度接近度接近单向向 受拉受拉强度度双向受双向受压：抗：抗压强度和极度和极 限限压应变均有均有 所提高所提高一拉一一拉一压：强度降低度降低混凝土在正混凝土在正应力和剪力和剪应力作用下的复合力作用下的复合强度度在有剪在有剪应力作用力作用时，混凝土的抗，混凝
20、土的抗压强度将低于度将低于单轴抗抗压强度度混凝土的三向受混凝土的三向受压强度度 三向受三向受压时，混凝土的抗，混凝土的抗压强度和极限度和极限变形都有形都有较大提高大提高混混凝凝土土在在三三向向受受压压的的情情况况下下其其最最大大主主压压应应力力方方向向的的抗抗压强度取决于侧向压应力的约束程度。压强度取决于侧向压应力的约束程度。图图1-201-20所所示示为为圆圆柱柱体体三三轴轴受受压压(侧侧向向压压应应力力均均为为1 1的的试试验验 随随着着侧侧向向压压应应力力的的增增加加、微微裂裂缝缝的的发发展展受受到到了了极极大大的的限限制制 ，大大大大地地提提高高了了混混凝凝土土纵纵向向抗抗压压强强度度
21、，此此时时混混凝凝土的变形性能接近理想的弹塑性体。土的变形性能接近理想的弹塑性体。我我国国规规范范规规定定在在三三轴轴受受压压应应力力状状态态下下，混混凝凝土土的的抗抗压压强强度度(f3)可可根根据据应应力力比比2/3，按按图图1-21插插值值确确定定，其其最高强度值不宜超过单轴抗压强度的最高强度值不宜超过单轴抗压强度的5倍。倍。2.2.2 混凝土的混凝土的变形形混凝土的混凝土的变形分形分为两两类：混凝土的受力混凝土的受力变形形 混凝土的非受力混凝土的非受力变形形混凝土的受力混凝土的受力变形形受受受受压压混凝土一次短期加荷的混凝土一次短期加荷的混凝土一次短期加荷的混凝土一次短期加荷的应应力力力
22、力应变应变曲曲曲曲线线 混凝土的混凝土的变形模量形模量 混凝土的混凝土的弹性模量性模量测定定 混凝土的徐混凝土的徐变在荷在荷载保持不保持不变的情况下随的情况下随时间而增而增长的的变形形 影响徐影响徐变因素及减小徐因素及减小徐变措施措施产生徐变的原因：产生徐变的原因：a.水泥石由结晶体荷凝胶体组成，在外力长期持续作用下，凝胶水泥石由结晶体荷凝胶体组成，在外力长期持续作用下，凝胶体具有粘性流动的特性，产生持续变形；体具有粘性流动的特性，产生持续变形；b.混凝土内部的微裂缝在外力的作用下不断扩展，导致应变的混凝土内部的微裂缝在外力的作用下不断扩展，导致应变的增加。增加。影响徐变的因素：影响徐变的因素
23、：a.混凝土应力条件是影响徐变的非常重要因素混凝土应力条件是影响徐变的非常重要因素b.加荷时混凝土的龄期加荷时混凝土的龄期c.混凝土的组成和配合比混凝土的组成和配合比d.骨料骨料e.构件形状及尺寸构件形状及尺寸f.养护及使用条件下的温湿度养护及使用条件下的温湿度徐变对混凝土结构的影响：徐变对混凝土结构的影响：a.使钢筋与混凝土产生应力重分布，引起超静定结构产生应力使钢筋与混凝土产生应力重分布，引起超静定结构产生应力松弛（因为超静定结构的变形受到约束，混凝土的应力随时间松弛（因为超静定结构的变形受到约束，混凝土的应力随时间的增长而降低，即产生应力松弛）的增长而降低，即产生应力松弛）可缓解应力集中
24、、调节可缓解应力集中、调节温度应力、调节由支座不均匀沉降产生的附加应力。温度应力、调节由支座不均匀沉降产生的附加应力。b.造成结构应力变大造成结构应力变大对结构不利对结构不利c.引起预应力混凝土结构中预应力损失引起预应力混凝土结构中预应力损失对于预应力结构建对于预应力结构建立有效预应力不利立有效预应力不利减小徐变的措施：减小徐变的措施：加强养护、减小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密实度等加强养护、减小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密实度等混凝土的非受力混凝土的非受力变形形混凝土的收混凝土的收缩与膨与膨胀 混凝土在水中或混凝土在水中或混凝土在水中或混凝土在水中或处处于于于于饱饱和湿度情况下硬和湿
25、度情况下硬和湿度情况下硬和湿度情况下硬结时结时体体体体积积增大的增大的增大的增大的现现象象象象称称称称为为膨膨膨膨胀胀 混凝土在空气中混凝土在空气中混凝土在空气中混凝土在空气中结结硬硬硬硬时时体体体体积积减小的减小的减小的减小的现现象称象称象称象称为为收收收收缩缩 (1)混凝土的收缩与膨胀混凝土的收缩与膨胀收收缩缩混混凝凝土土在在空空气气中中结结硬硬时时，体体积积减减小小的的现现象，易造成混凝土表面开裂。象，易造成混凝土表面开裂。膨膨胀胀混混凝凝土土在在水水中中或或处处于于饱饱和和湿湿度度情情况况下下结结硬时体积增大的现象。硬时体积增大的现象。一一般般情情况况下下混混凝凝土土的的收收缩缩值值比
26、比膨膨胀胀值值大大很很多多，所所以分析研究收缩和膨胀的现象以收缩为主。以分析研究收缩和膨胀的现象以收缩为主。收收缩缩的的特特点点：由由收收缩缩试试验验结结果果如如图图1-30可可以以看看出出：混混凝凝土土的的收收缩缩是是随随时时间间而而增增长长的的变变形形，结结硬硬初初期期收收缩缩较较快快1个个月月大大约约可可完完成成1/2的的收收缩缩，3个个月月后后增增长长缓缓慢慢，一一般般2年年后后趋趋于于稳稳定定，最最终终收收缩缩应应变变大大约约为为(25)10-4，一般取收缩应变值为：，一般取收缩应变值为：310-4。引引起起收收缩缩的的主主要要原原因因：干干燥燥失失水水是是引引起起收收缩缩的的重重要
27、要因因素素。使使用用环环境境的的温温度度越越高高、湿湿度度超超低低，收收缩缩越越大大.蒸蒸汽汽养养护护的的收收缩缩值值要要小小于于常常温温养养护护的的收收缩缩值值，这这是是因因为为高高温温高高温温可可加加快快水水化化作作用用减减少少混混凝士的自由水分加速了凝结与硬化的时间。凝士的自由水分加速了凝结与硬化的时间。通通过过试试验验还还表表明明，水水泥泥用用量量越越多多、水水灰灰比比越越大大，收收缩缩越越大大；骨骨料料的的级级配配好好、弹弹性性模模量量大大，收收缩越小；构件的体积与表面积比值大时，收缩小。缩越小；构件的体积与表面积比值大时，收缩小。对对于于养养护护不不好好的的混混凝凝土土构构件件，表
28、表面面在在受受荷荷前前可可能能产产生生收收缩缩裂裂缝缝。需需要要说说明明，混混凝凝土土的的收收缩缩对对处处于于完完全全自自由由状状态态的的构构件件只只会会引引起起构构件件的的缩缩短短而而不不开开裂裂。对对于于周周边边有有约约束束而而不不能能自自由由变变形形的的构构件件，收收缩缩会会引引起起构构件件内内混混凝凝土土产产生生拉拉应应力力，甚甚至至会会有有裂缝产生。裂缝产生。在在不不受受约约束束的的混混凝凝土土结结构构中中，钢钢筋筋和和混混凝凝土土由由于于粘粘接接力力的的作作用用，相相互互之之间间变变形形是是协协调调的的。混混凝凝土土具具有有收收缩缩的的性性质质。而而钢钢筋筋并并没没有有这这种种性性
29、质质，钢钢筋筋的的存存在在限限制制了了混混凝凝土土的的自自由由收收缩缩 使使混混凝凝土土受受拉拉、钢钢筋筋受受压压，如如果果截截面面的的配配筋筋率率较较高高时时会会导导致致混凝土开裂。混凝土开裂。(2)混凝土的温度变形混凝土的温度变形当当温温度度变变化化时时，混混凝凝土土的的体体积积同同样样也也有有热热胀胀冷冷缩的性质。缩的性质。当当温温度度变变形形受受到到外外界界的的约约束束而而不不能能自自由由发发生生时时，将在构件内产生温度应力。将在构件内产生温度应力。在在大大体体积积混混凝凝土土中中，由由于于混混凝凝土土表表面面较较内内部部的的收收缩缩量量大大，再再加加上上水水泥泥水水化化热热使使混混凝
30、凝土土的的内内部部温温度度比比表表面面温温度度高高，如如果果把把内内部部混混凝凝土土视视为为相相对对不不变变形形体体，它它将将对对试试图图缩缩小小体体积积的的表表面面混混凝凝土土形形成成约约束束，在在表表面面混混凝凝士士形形成成拉拉应应力力，如如果果内内外外变变形形差差较较大大，将会造成表层混凝土开裂将会造成表层混凝土开裂。混凝土的温度混凝土的温度变形形 当温度当温度变化化时，混凝土也随，混凝土也随之之热胀冷冷缩影响混凝土收影响混凝土收缩的原因的原因 减小混凝土收减小混凝土收缩和温和温变影响的措施影响的措施2.2.3 混凝土的混凝土的选用原用原则建筑工程中，建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土筋
31、混凝土构件的混凝土强度等度等级不不应低于低于C15 当采用当采用HRB335级钢筋筋时，不宜不宜低于低于C20 当采用当采用HRB400和和RRB400级钢筋以及承受重复筋以及承受重复荷荷载的构件，的构件，不得不得低于低于C20 预应力混凝土力混凝土结构构不不应低于低于C30 采用采用钢绞线、钢丝、热处理理钢筋作筋作预应力力钢筋筋时，不宜不宜低于低于C402.3 钢钢筋与混凝土之筋与混凝土之间间的粘的粘结结与与锚锚固固钢筋与混凝土之筋与混凝土之间的粘的粘结是是这两种材料共同工作两种材料共同工作的保的保证，使之能共同承受外力、共同，使之能共同承受外力、共同变形、抵抗形、抵抗相互之相互之间的滑移的
32、滑移 钢筋能否可靠地筋能否可靠地锚固在混凝土中固在混凝土中则直接影响到直接影响到这两种材料的共同工作，从而关系到两种材料的共同工作，从而关系到结构和构件的构和构件的安全和材料安全和材料强度的充分利用度的充分利用2.3.1 粘粘结力的定力的定义及及组成成粘粘结力的定力的定义 若若钢筋和混凝土有相筋和混凝土有相对变形（滑移），形（滑移），就会在就会在钢筋和混凝土交界面上筋和混凝土交界面上产生沿生沿钢筋筋轴线方向的相方向的相互作用力，互作用力，这种力称种力称为钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结力力 粘粘结力的力的组成成 1化学胶化学胶结力：混凝土凝力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在，由于水泥的水化
33、作用在钢筋与混筋与混凝土接触面上凝土接触面上产生的化学吸附作用力生的化学吸附作用力 2摩擦力：混凝土收摩擦力：混凝土收缩后将后将钢筋筋紧紧地握裹住而地握裹住而产生的力生的力 3机械咬合力：机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用生的机械咬合作用而而产生的力生的力 4钢筋端部的筋端部的锚固力：采取固力：采取锚固措施后所造成的机械固措施后所造成的机械锚固力固力 2.3.2 粘粘结强度度n钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结 强度通常采用拔出度通常采用拔出试 验来来测定。定。设拔出力拔出力 为F，则以粘以粘结破坏破坏（钢筋拔出或混凝土筋拔出或混凝土 劈裂）劈裂）时钢筋
34、与混凝筋与混凝 土截面上的最大平均土截面上的最大平均 粘粘结应力作力作为粘粘结强度度 2.3.3 影响粘影响粘结强度的因素度的因素 混凝土混凝土强度度 混凝土保混凝土保护层厚度和厚度和钢筋筋净距距 横向配筋横向配筋 钢筋表面和外形特征筋表面和外形特征 受力情况受力情况 锚固固长度度（1）混凝土的强度等级：钢筋的粘结强度均随混凝土的强度提）混凝土的强度等级：钢筋的粘结强度均随混凝土的强度提高而提高高而提高（2）混凝上保护层混凝上保护层c和钢筋之间净距离越大，劈裂抗力越大，因而和钢筋之间净距离越大，劈裂抗力越大，因而粘结强度越高，但当粘结强度越高，但当l/d5时，时，u与与ft,s不再增长，也就是
35、说粘结强不再增长，也就是说粘结强度不由壁裂破坏来决定，而是沿钢筋外径圆柱面上发生剪切破坏。度不由壁裂破坏来决定，而是沿钢筋外径圆柱面上发生剪切破坏。（3）横向钢筋限制了纵向裂缝的发展，可使粘结强度提高，）横向钢筋限制了纵向裂缝的发展，可使粘结强度提高，因而在钢筋锚固区和搭接长度范围内，加强横向钢筋因而在钢筋锚固区和搭接长度范围内，加强横向钢筋(则箍筋加密则箍筋加密等等)可提高混凝土的粘结强度。可提高混凝土的粘结强度。（4)钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施（如焊钢筋和焊钢钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施（如焊钢筋和焊钢板等）可以提高的锚固粘接能力。板等）可以提高的锚固粘接能力。(5)侧向压力
36、约束粘接强度也有提高作用。侧向压力约束粘接强度也有提高作用。保证可靠粘结的措施保证可靠粘结的措施1.混凝土的保护层不宜过小混凝土的保护层不宜过小2.钢筋之间的净距不宜过小钢筋之间的净距不宜过小3.一般情况下，宜优先选用小直径的变形钢筋（增加局部一般情况下，宜优先选用小直径的变形钢筋（增加局部粘结作用，减小裂缝宽度）粘结作用，减小裂缝宽度）4.光面钢筋应在末端采用弯钩。光面钢筋应在末端采用弯钩。5.在钢筋的搭接区和锚固区设置附加的横向箍筋在钢筋的搭接区和锚固区设置附加的横向箍筋6.钢筋在支座处的锚固：锚固长度钢筋在支座处的锚固：锚固长度la见规范见规范9.3.1条或条或教材教材P323的附录的附
37、录8：钢筋的外形系数钢筋的外形系数当锚固长度不能满足时，则需采用机械锚固，如弯折、当锚固长度不能满足时，则需采用机械锚固，如弯折、焊短钢筋、焊短角钢等。焊短钢筋、焊短角钢等。7.搭接长度：因钢筋的供货的条件的限制，钢筋常需要连接，搭接长度：因钢筋的供货的条件的限制，钢筋常需要连接，钢筋的连接可分为两类：绑扎搭接和焊接或机械连接。搭接钢筋的连接可分为两类：绑扎搭接和焊接或机械连接。搭接要有一定的长度才能传递粘结力，搭接长度的要有一定的长度才能传递粘结力，搭接长度的 要求见附表要求见附表8。2.3.4 锚固固长度度n进行拔出行拔出试验时，受拉，受拉钢筋达到屈服的同筋达到屈服的同时发生生粘粘结破坏，破坏，该临界情况的界情况的锚固固长度称度称为基本基本锚固固长度，用度，用 表示表示2.3.5 保保证可靠粘可靠粘结的构造措施的构造措施钢筋的筋的间距和混凝土的保距和混凝土的保护层不能太小不能太小 优先采用小直径的先采用小直径的变形形钢筋，光面筋，光面钢筋末端筋末端应设弯弯钩 钢筋伸入支座筋伸入支座应有足有足够的的锚固固长度度 钢筋不宜在混凝土的拉区截断筋不宜在混凝土的拉区截断 在大直径在大直径钢筋的搭接和筋的搭接和锚固区域内宜固区域内宜设置横向置横向钢筋筋