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《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.4.1条规定:“受力钢筋的接头宜设 置在受力较小处。”这段文字是对钢筋连接接头的设置位置提出了原则性的限制要求。这是针对所有连接形式而言的,当然也包括机械连接接头在内。现详细分析如下。

1、受力较小部位

如前所述,包括机械连接在内的所有形式的钢筋连接,都是对受力钢筋传力性能的 削弱。因此,为了避免对混凝土结构的抗力造成明显的影响,当必须采用钢筋连接时,将其设置在受力较小的部位,也就成了钢筋连接最基本的原则。

宣传某些钢筋连接接头可以在“任何条件”下,“不受限制”地应用等,这种夸大 的说法欠科学,容易引起理解上的误导。因为其忽略了“宜设置在受力较小处”这一最基本的前提。《混凝土结构设计规范》(GB50010--2002:)是国家规范,所有的行业标准及地方标准、推荐标准、企业标准均不得与之矛盾。因此,所有设计、施工人员在选择钢筋连接形式及具体应用时,首先想到的应是前述“设置在受力较小处”的基本要求,而不是“在任何条件下不受限制地应用”的宣传。

具体到混凝土结构受弯构件粱、板中,受力较小部位一般是在跨边的反弯点附近, 因为在一般情况下,该处弯矩最小[图2-6(a)]。至于对不同位置的钢筋而言,上部负弯矩钢筋在跨中部位受压,对受拉钢筋接头而言,受力是最小的。而对于下部正弯矩钢筋而言,支座附近受力最小[图2-6(b)]。

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混凝土结构受压构件柱、墙中,因主要的内力是压力,故受力钢筋拉力传递的矛盾 并不十分突出。但在不对称荷载、风荷载、地震等作用下,由于水平荷载和偏心受力引起的弯矩,仍可能在偏心受压构件的受力钢筋中引起较大的拉力,因此,也有合理选择连接位置的问题。一般说来,横向荷载作用引起的弯矩在柱的两端(柱头、柱底)最大,而在柱中最小。尽管由于各种不确定因素及交变荷载的影响,柱的弯矩图分布往往呈不规则状态。但是,对于受拉钢筋而言,柱两端应力较大而在柱中区域应力较小,却是普遍的规律(图27)。

steel-9.jpg

对连接质量的要求,是片面不正确的。对于因横向荷载或不对称荷载而引起的偏心受力 构件中,钢筋完全可能承受拉力,因此必须满足应有的力学性能要求,达到相应的检验要求。

2.受力较大部位

“接头设置在受力较小处”的另一重意思就是“接头应尽量避免设置在受力较大 处”。而且避免在受力较大部位设置接头,在设计、施工的操作上更为直接和有效。

由图2-6和图2-7同样可以看出混凝土结构中受力较大的部位。受弯构件梁、板中, 上部负弯矩钢筋在支座部位;下部正弯矩钢筋在跨中部位,都有最大的弯矩和钢筋拉力,因此都应尽量避免在此处设置连接接头。

地震发生时,在强迫位移和惯性力的作用下,粱端、柱端具有最大的弯矩和剪力, 并在此形成弯剪斜裂缝。由于地震引起的作用是交变的,因此这些斜裂缝往往互相交叉,造成整个截面混凝土的破碎[图27(c)]。如果这种破坏发生在柱端(如高层建筑的底柱),则在强大的压力下将发生局部混凝土压毁崩溃,从而引起整个建筑物的倒塌,造成灾难性的后果。许多震害的实例证实了上述分析。在混凝土结构中,抗震结构的梁、柱端部箍筋加密区(在破坏前为塑性铰区)范围是最关键、最重要、也是受力最不利的部位。因此,设计、施工人员应该牢记:应尽量避免在抗震结构的粱端、柱端箍筋加密区设置钢 筋连接接头。

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