钢筋计算公式d代表什么(钢筋锚固原理及计算)
一、基本原理
钢筋混凝土结构中,钢筋和混凝土属于两种性能不同的材料,他们能够共同共同工作主要是因为:
1.混凝土和钢筋之间有良好的粘结性能,两者能可靠地结合在一起,共同受力,共同变形。
2.混凝土和钢筋两种材料的温度线膨胀系数很接近,温度变化时,两者变形基本相同,不会产生较大的温度应力破坏二者之间的粘结力。
3.混凝土包裹在钢筋的外部,对钢筋形成保护作用,使钢筋免于腐蚀,保证结构的耐久性。
而钢筋和混凝土能够共同受力是由于它们之间存在着粘结锚固作用。这种作用使接触界面两边的钢筋与混凝土之间能够实现应力传递,从而在钢筋与混凝土中建立起结构承载所必须的工作应力。
钢筋在混凝土中的粘结锚固作用有:
胶结力——钢筋与混凝土接触面上的化学吸附力,但其影响不大。
摩阻力——混凝土收缩后将钢筋紧密握裹而产生的力,与接触面的粗糙程度及侧压力有关,且随滑移发展其作用将逐渐减小。
咬合力——钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合力,由钢筋横肋对肋前混凝土挤压而产生,是变形钢筋锚固力的主要来源。
机械锚固力——一般是在钢筋端部弯钩、弯折,在锚固区焊短钢筋、短角钢等方法提供锚固力。
二、影响钢筋在混凝土中锚固作用的因素
混凝土强度等级、保护层厚度、钢筋锚固长度、配筋情况、弯钩和机械锚固(焊钢筋、穿孔塞焊、锚栓锚头等附加锚固措施)以及锚固区内侧向压力的约束等都会对钢筋在混凝土中的锚固产生影响。
三、受拉钢筋的锚固长度计算
我国规范的受拉钢筋最小锚固长度是根据系统试验研究及可靠分析的结果并参考国外标准确定的。受拉光圆钢筋主要靠钢筋与混凝土的粘结作用和钢筋末端弯钩的机械锚固作用,根据控制滑移增长率不致过大的粘结刚度条件;变形钢筋的粘结力主要靠横肋对混凝土的咬合和周围混凝土的约束作用,在分析中考虑混凝土保护层厚度等于受力钢筋直径及具有较小的配箍率的情况确定的。
四、受拉钢筋基本锚固长度lab
由受力钢筋的临界锚固长度即钢筋屈服而不发生锚固破坏的最小长度,以及极限锚固长度即钢筋拉断而不发生锚固破坏的最小长度,确定基本锚固长度lab介于临界锚固长度与极限锚固长度之间,能保证钢筋可靠承载受力而不发生锚固破坏。
基本锚固长度计算公式如下:
其中钢筋外形系数为:
普通钢筋强度设计值fy为:
混凝土轴心抗拉强度设计值ft为:
五、受拉钢筋锚固长度la
受拉钢筋的锚固长度计算公式如下:
la=ζa*lab
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第8.3.2 对锚固长度修正系数规定如下:
1.当带肋钢筋的公称直径大于25mm时取1.10;
2.环氧树脂涂层带肋钢筋取1.25;
3.施工过程中易受扰动的钢筋取1.10;
4.当纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面积时,修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比值,但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件,不应考虑此项修正;
5.锚固钢筋的保护层厚度为3d时修正系数可取0.80,保护层厚度为5d时修正系数可取0.70,中间按内插取值,此处d为锚固钢筋的直径。
六、抗震锚固长度laE
纵向受拉钢筋抗震锚固长度计算公式如下:
laE=ζaEla
其中ζaE是纵向受拉钢筋抗震锚固长度修正系数,一、二级抗震等级取1.15,三级抗震等级取1.05,四级抗震等级取1.00。
七、其他要求
1.当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时,包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度(投影长度)可取为基本锚固长度lab的60%。
2.混凝土结构中的纵向受压钢筋,当计算中充分利用其抗压强度时,锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的70%。