我国近年来钢筋锚固的研究与发展_唐翠丽

·结构·抗震·
文章编号：1009-6825（2014）13-0037-03
我国近年来钢筋锚固的研究与发展
收稿日期：2014-02-27作者简介：唐翠丽（1988-），女，在读硕士；
王海荣（1969-），女，副教授；曾凡奎（1982-），男，讲师
唐翠丽
王海荣曾凡奎
（西安工业大学建筑工程学院，陕西西安710021）
摘
要：对钢筋锚固进行了研究，探讨了钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用原理，并通过总结我国近年来混凝土结构中钢筋锚固
的发展历程，进而提出一种新的锚固方法，以促进建筑业的发展。

关键词：钢筋混凝土结构，钢筋锚固，强度中图分类号：TU375
文献标识码：A
0引言
随着科技的发展，我国城市现代化建设中（超）高层建筑结构
如雨后春笋般的涌现，我国的（超）高层建筑大多都是钢筋混凝土结构。

由于目前几次自然灾害（地震等）的影响，越来越多的人开始关注（超）高层建筑结构的抗震加固问题。

同时，出于环保节能省材的观点，高强钢筋与高强混凝土的使用越来越受到人们的青睐。

然而，我国目前的钢筋品种还远远赶不上发达国家，随着我国建设行业规模的日益扩大，
钢材的使用量也将不断增加，建筑结构中钢筋锚固的直锚钢筋所带来的问题日益突显，优化钢筋的性能和锚固条件，研发更高强度的钢筋，减少钢筋的使用量，是我
国走绿色、
环保、节约、可持续道路的必经之路。

钢筋强度的提高必然要求较长的钢筋锚固长度，但是锚固长度过大，使建筑结构
中节点处的施工难度增大，给实际的工程项目带来很大困扰，所以钢筋的锚固一直处于一种研究发展状态。

120世纪发展历程
在已有的经济技术水平上，众多专家和学者对钢筋的锚固进
行了研究探讨，从最初的先张法、后张法开始，逐步探讨了钢筋与混凝土之间的粘结锚固作用原理，并开始初步研究钢筋的机械锚固，并取得了一定的成绩。

在先张法预应力混凝土构件中，预应力的传递是由混凝土与钢筋的粘结力构成的。

在设计中预应力钢筋的自锚是一个重要问题。

根据构件的工作应力状态，
预应力钢筋的自锚包括两个阶段。

1）应力传递长度；2）极限锚固长度。

1982年北京第一构件厂和冶金部建筑研究总院对Ⅱ级月牙纹钢筋预应力混凝土的应力
传递长度和锚固性能进行了试验研究［1］。

得出冷拉Ⅱ级老螺纹钢筋由冷拉Ⅱ级月牙纹新外形钢筋代替是可行的，
并将月牙纹新外形钢筋在实际的预应力混凝土中得到了大量应用。

中国建筑科学研究院自1982年以来进行了334种不同钢筋、各类锚固形式
的拉拔试件试验，
力求研究混凝土与钢筋之间粘结强度和粘结机理的规律。

1988年徐有邻等人［2］
通过整理分析大量试验结果，阐明了光面直钢筋、变形直钢筋和光面带弯钩钢筋的粘结机理和影
响其粘结强度的主要因素，
由此提出了τ—s 曲线（τ为钢筋与混凝土平均粘结应力）：
τ=
F πdl s。

其中，
d 为钢筋直径；l s 为钢筋锚固长度。

以τ—s 曲线上的特征点作为粘结失效的概念，建立了不同钢筋粘结强度的计算公式，
并导出了临界锚固长度，为钢筋混凝土结构锚固设计的进一步研究提供了依据。

1991年汪洪等人［3］
通过试验研究了变形钢筋机械锚固的受力性能，由此提出了相应的设计方法，同时对变形
钢筋的锚固、
在机械锚固中锚固长度的计算、以及机械锚固中混凝土保护层的厚度、钢筋间距等提出了自己的观点和设计建议。

随着高层建筑日益增加，现浇框架结构或框剪结构层出不穷。

钢筋的锚固和锚固长度在钢筋混凝土工程施工中占有重要地位，几次震害和试验都表明：在建筑结构中节点内钢筋锚固破坏是导致节点破坏的重要因素之一。

1998年曾凡华［4］
对钢筋锚固长度进行了探讨，并给出考虑地震作用组合的钢筋混凝土结构构件，
纵向钢筋最小锚固长度l aE 应满足l aE =l o =Δl o （其中，l o 为纵向受拉钢筋的最小锚固长度；Δl o 为附加锚固长度；一级抗震等级取10d ；二级抗震等级以5d 为l aE =l o +5d ，三、四级抗震不考虑）；对同一强度等级的混凝土，Ⅱ级钢筋的锚固长度比Ⅰ级钢筋大10d 。

221世纪发展历程
近年来，建筑工程质量事故频频发生，给国家、社会造成了不
可挽回的损失。

在大量调查分析后发现发生工程事故的原因有些是结构构件细部构造处理不当引起的。

随着高层的大量涌现，原有的技术远远达不到目前建筑的需求，进而对钢筋锚固的研究日益突显，成为众多学者的研究对象。

所涉范围不仅仅在技术、櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
施
Interpret the gift of Kimbell art museum to light
SHANG Nan
（Beijing Forestry University ，Beijing 100083，China ）
Abstract ：Combining with the related foreign architecture history ，taking the Lewis．Kahn Jinbeier Art Museum as the research carrier ，this pa-per analyzed the building from site ，environment ，space division ，lighting system ，internal structure and detail design and other aspects ，provided way for similar buildings design．
Key words ：independent ，fusion ，space ，lighting ，structure
·
73·第40卷第13期2014年5月
山西
建筑
SHANXI
AＲCHITECTUＲE
Vol．40No．13May．2014
DOI:10.13719/14-1279/tu.2014.13.024
工、设计，同时在教学领域也有所研究探讨。

刘华新等人［5］在2001年对钢筋混凝土结构构件纵向钢筋的粘结与锚固问题进行了研究。

结合实际的工程案例，从钢筋混凝土结构构件纵向钢筋的粘结和锚固机理分析了常见的由于钢筋锚固长度不足、位置不当引起的工程事故，以期引起工程技术人员的注意和熟练掌握相关技术，从而达到避免或减少类似工程事故的发生的目的。

同年张志强［6］在多项工程的植筋设计与实践中，结合我国相关规范标准同时参考欧洲规范和慧鱼集团提供的FISV360植筋技术资料，对FISV360植筋锚固技术进行了研究。

讲述了小于基本锚固长度的植筋锚固设计、构造钢筋的锚固设计和基材为素混凝土时的锚固设计3种植筋锚固设计方法。

通过对FISV360和HY150植筋系统的应用实践和拉拔试验数据以及现有的资料，对植筋锚固设计与施工中提出了FISV360植筋锚固系统的适用条件，由此扩大了我国钢筋植筋技术的研究范围和理论基础。

众所周知，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的利用。

一旦钢筋的锚固失效，则结构可能丧失承载能力并由此引发塌垮等灾难性后果，因此钢筋的锚固是混凝土结构设计中的重要内容。

2003年赵军等人［7］根据钢筋与混凝土的粘结锚固机理，对比分析了多种因素对钢筋与混凝土粘结强度的影响，由此提出了在钢筋混凝土结构中保证钢筋粘结锚固的有效措施以及提高锚固作用效果的方法。

同时段春花［8］介绍了钢筋锚固的机理，并详细阐述了在简支支座、中间支座和固定边支座3种情况中不同受力情况下锚固长度的取值方法。

碳纤维增强塑料CFＲP（Carbon Fi-berＲeinforced Polymer/Plastics）作为预应力筋或拉索时存在一些问题，2006年方志等人［9］对此提出了一种新的粘结式锚具，它以活性粉末混凝土ＲPC（Ｒeactive Powder Concrete）作为粘结介质。

通过静载试验研究了ＲPC的锚固性能与CFＲP筋的表面形状、根数、锚固长度、套筒内壁倾角以及间距等参数的变化之间的关系。

2008年何荣炳等人［10］通过试验，探讨了AFＲP筋与混凝土的粘结性能关系，得AFＲP筋混凝土的破坏试验受力过程的荷载滑移曲线为非线性，给出AFＲP筋混凝土锚固长度的计算公式。

同年刘立新等［11］对带扩大套头钢筋机械锚固性能进行了试验研究。

得出采用带扩大套头锚固方式能显著提高带肋钢筋与混凝土的极限粘结锚固强度，减小其粘结滑移量，有效地减小了锚固长度。

在统计回归的基础上给出了以混凝土强度、钢筋直径、锚固长度、保护层厚度、横向配筋率及扩大套头尺寸等为主要参数的带扩大套头钢筋的粘结强度的计算公式：
τ=1．11c
d
+1．76ρ
sv
+25．84
d
l
a
+0．63
A
s1
d2
－2．
()59f t。

其中，A s1为扩大套头横截面积，为我国混凝土结构设计规范进一步修订时列入机械锚固方式提供了参考依据。

在结构设计中使用高强钢筋可较好的减小构件截面配筋率，减少钢筋用量。

2009年陈荣华等人［12］在现有规范规定的锚固长度计算公式基础之上进一步推导了高强钢筋锚固长度计算公式，并对比分析了不同高强钢筋与混凝土材料参数，得出在结构设计中高强钢筋锚固长度的计算可按现行规范中关于带肋钢筋的锚固长度计算公式求解。

卫潞敏［13］在2009年研究了受拉钢筋的锚固机理，给出了优化钢筋锚固长度的计算公式，并对规范中修订的钢筋锚固设计内容进行了归纳总结：1）依据不同形式的锚固条件对基本锚固长度进行了修订。

2）可用计算基本锚固长度的方法来代替查表法。

2010年李海涛等人［14］通过计算和绘制曲线对中欧美规范中锚固长度进行了对比分析。

得出：1）Eurocode2的锚固长度计算值相对稳定，其曲线变化趋势也较接近。

2）在梁和板中分析钢筋直径和间距的影响时，GB50010-2002曲线变化和Eurocode2曲线的变化趋势大体一致，其值也较接近。

陈朝霞等人［15］在2010年通过对45个试件做拉拔试验，得出：1）为了充分发挥机械锚固作用，在结构构件中应有一定数量的横向箍筋来提高其粘结锚固强度。

2）HＲB500钢筋其机械锚固粘结强度与混凝土的保护层厚度、混凝土抗拉强度和横向配筋率呈正比关系，而与钢筋的锚固长度和钢筋直径的增加呈反比例关系。

3）得出HＲB500钢筋与混凝土机械锚固粘结强度的计算公式：τ=
0．63
c
d
+18ρ
sv
+1．58
d
l
a
+1．
()44f t+γdπl a f t。

为我国现行混凝
土结构设计规范的修订提供参考依据。

同年，张峰等人［16］对FＲP-螺栓联合加固ＲC梁的粘结性能进行了试验研究，通过对17根跨中留有预切缝的试验梁进行破坏性加载试验，对FＲP-螺栓联合加固技术的锚固长度、粘结性能和锚固间距进行了研究。

由此得出在相同的FＲP锚固长度时，EB试件的极限荷载接近于HB试件的初始剥离荷载；HB-FＲP梁的荷载和挠度较EB-FＲP梁明显增加。

同时给出了锚固长度计算公式l d=3
E
f
t
t
f
槡
槡cu，指出当锚固间距为锚固长度的1/4时，FＲP有较高的利用率。

2011年邢国起等人［17］研究了一种新型化学锚栓，由无机化学药包剂取代药剂管作锚固剂，药包剂是由特殊工艺生产的纸将化学材料包装成条形并密封，具有环保特效。

此种锚栓在安装操作上简单，质量易保证。

同时M12新型化学锚栓的有效锚固长度，能够满足其承载力的要求，也符合国家规范的要求，为工程施工设计应用提供了依据。

周兆鹏等人［18］在2011年介绍了FＲP筋粘结型锚具，指出现有的粘结型锚具理论基本都是由试验数据归纳总结而来，并不能具体指导设计，有待进一步深入进行理论研究。

2012年李艳艳等人［19］通过对111个试件进行试验就HＲB500钢筋的锚固设计及可靠度进行了研究分析，给出了在直锚和机械锚固形式下HＲB500钢筋的粘结强度计算公式，经分析得HＲB500钢筋的设计锚固长度与GB50010-2002混凝土结构设计规范的相关公式相一致；同时给出了HＲB500钢筋在3种不同锚固形式下锚固长度折算比值表，为以后设计研究提供了依据。

邹德兵等人［20］在2012年比较研究了内锚固段长度计算公式，发现不同行业之间规范计算的内锚固段长度存在差异。

主要是不同行业对岩土锚固安全度的认识不同，也反映出有的规范编制人员在对设计值、特征值等还不能充分理解和把握。

同时史杰［21］对中美规范中钢筋锚固长度的影响因素和计算公式做了对比分析并指出两国规范中的异同：美国规范中受拉钢筋的锚固长度的计算值大于中国规范的计算值；中国规范中受压钢筋的锚固长度的计算值大于美国规范的计算值；当端部为弯钩锚固时，中美两国规范的计算值相近。

2013年顾祥林等人［22］就学生在课程学习中对钢筋锚固的计算公式、钢筋切断点等容易产生的疑惑进行了详细解说。

首先建立论模型从而导出钢筋锚固的计算公式，之后从钢筋的实际应力水平得出钢筋混凝土梁的抗弯承载力，并绘制抵抗弯矩图，进而得到纵向受力钢筋的切断点位置和钢筋的锚固长度，使教学过程中该类问题更加清晰，加强了学生对钢筋锚固长度及相关构造措施的理解。

3新的锚固方法
随着科技的发展，越来越多的专家和学者都发现由于直锚钢筋和弯折钢筋锚固都存在一定的缺陷，进而对钢筋锚固板的研究
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·第40卷第13期
2014年5月
山西建筑
也就日益突显。

在前人的研究结果之上，本文就目前工程建筑施工中常用的钢筋锚固形式做了一些改进，能够起到节省钢筋，方便施工等效果。

其对比如图1和图2所示。

图1，图2中1为柱子；2为梁；3为受力钢筋；4为钢筋弯钩；5为钢筋锚固结构。

图1传统钢筋锚固示意图图2钢筋末端机械锚固结构位置示意图
1
2
35
2
1
4
3
钢筋的锚固是混凝土结构工程中的一项基本技术。

一般工
程施工中常常是在简支梁两端及连续梁中间支座处，下部纵向钢筋伸入支座的锚固长度应满足：当KQ 不大于0．07Ｒa bh 时，
锚固长度不小于5d ；当KQ 大于0．07Ｒa bh 时，
锚固长度有两种：螺纹钢筋不小于10d ；光面钢筋不小于15d 。

其中Ｒa 是指粗糙度。

新方法所述钢筋机械锚固技术为混凝土结构中的钢筋锚固提供了一
种新的机械锚固方法，
将螺帽与垫板合二为一的锚固板通过直螺纹连接方式与钢筋端部相连形成钢筋机械锚固装置。

相比于传
统的钢筋机械锚固技术，在混凝土结构中应用此钢筋锚固板，相应地可以减少钢筋锚固长度达40%以上，节约锚固钢筋40%以上；在框架节点中应用钢筋锚固板，则可以节约锚固用钢材60%以上。

钢筋锚固板作为替代直锚钢筋和弯折钢筋锚固的一种机械锚固措施出现已久，但是作为一种新型的工业产品在结构工程中
的推广应用还是近十几年的事。

钢筋锚固板应用范围十分广泛，大量的土木建筑工程包括桥梁、核电站、房屋建筑、水利水电、地铁等工程都有相当一部分钢筋需要更加优良的钢筋锚固技术。

钢筋锚固板技术可以为这些工程提供一种可靠、快速、经济的钢
筋锚固手段，
具有较大的经济和社会价值，有利于社会的可持续发展，构建绿色和谐的社会。

4结语
钢筋的锚固在我国有一定的研究与发展，但是随着科技的发
展，
高层建筑不断出现，进而对钢筋的锚固要求也随之增加。

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的利用。

如果钢筋的锚固失效，
则结构可能丧失承载能力并由此引发塌垮等灾难性后果，因此钢筋的锚固是
混凝土结构设计中的重要内容，
并且仍有较大的空间去开发研究。

参考文献：
［1］Ⅱ级月牙纹钢筋预应力混凝土的应力传递长度和锚固长度
［J ］．冶金建筑，1982(2):10-11．
［2］徐有邻，邵卓民，沈文都．钢筋与混凝土的粘结锚固强度
［J ］．建筑科学，1988(4):8-14．［3］汪
洪，徐有邻，史志华．钢筋机械锚固性能的试验研究［
J ］．工业建筑，
1991(3):36-40．［4］曾凡华．钢筋锚固长度的探讨［J ］．丹东纺专学报，1998(4):
43-45．［5］刘华新，魏
巍，张晓东，等．钢筋混凝土结构构件纵向钢筋
的粘结与锚固问题［
J ］．辽宁工学院学报，2001，21(4):57-58．
［6］张志强．FISV360植筋锚固技术［J ］．建筑结构，2001，31
(9):61-62．［7］赵军，金朝晖，马玉欣．混凝土结构中钢筋的粘结锚固
［J ］．平顶山工学院学报，2003，12(3):3-4．［8］段春花．对钢筋锚固原理及钢筋锚固长度的认识［J ］．山西
建筑，2003，29(18):87-88．［9］方
志，蒋田勇，梁栋．CFＲP 筋在活性粉末混凝土中的锚固性能［
J ］．湖南大学学报(自然科学版)，2007，34(7):1-5．［10］何荣炳，江世永，熊晔．AFＲP 筋混凝土粘结强度和锚固长度的试验研究［J ］．工业建筑，2008，38(7):71-74．［11］刘立新，赵镇，张龑，等．带扩大套头钢筋机械锚固性
能的试验研究［
J ］．郑州大学学报(工学版)，2008，29(3):103-107．
［12］陈荣华，陶小林，曹双和．高强钢筋锚固长度计算建议［
J ］．山西建筑，2009，35(13):134-135．［13］卫潞敏．浅析混凝土结构设计中受拉钢筋的锚固长度［J ］．山西建筑，
2009，35(16):63-64．［14］李海涛，苏小卒．Andrew JDEEKS ．中欧美拉伸锚固长度比
较研究［J ］．建筑工程师，2010，26(3):170-175．［15］陈朝霞，李雪，戎贤．HＲB500钢筋机械锚固性能的试验研究［
J ］．河北工业大学学报，2011，40(2):97-100．［16］张
峰，牛平霞，李树忱，等．FＲP-螺栓联合加固ＲC 梁粘
结性能试验研究［
J ］．土木建筑与环境工程，2010，32(6):7-13．
［17］邢国起，王晓利．一种新型化学锚栓的拉拔试验研究［J ］
．工业建筑，2011，41(2):66-69．［18］周兆鹏，李飞，赵启林．FＲP 筋粘结型锚具研究进展［J ］．工业建筑，2011，41(3):663-666．［19］李艳艳，杜闯，陈向上，等．HＲB500钢筋的锚固设计及可靠度分析［
J ］．广西大学学报(自然科学版)，2012，37(4):808-813．
［20］邹德兵，刘麟．内锚固段长度计算公式比较研究［J ］．人民长江，2012，43(5):32-35．［21］史
杰．钢筋锚固长度的中国与美国规范对比分析［J ］．四川建筑，
2012，32(3):151-153．［22］顾祥林，姜
超，林峰．钢筋锚固长度与钢筋混凝土梁的
抗弯承载力［
J ］．高等建筑教育，2013，22(1):86-89．The research and development of our bar anchoring in recent years
TANG Cui-li
WANG Hai-rong
ZENG Fan-kui
（Buillding Engineering School ，Xi ’an Technological University ，Xi ’an 710021，China ）
Abstract ：This paper researched the bar anchoring ，discussed the bond anchoring mechanism between bar anchoring and concrete ，and by sum-marizing the development process of our bar anchoring in concrete structure in recent years ，then put forward a new anchoring method ，in order to promote the development of construction industry．
Key words ：reinforced concrete structure ，bar anchoring ，strength
·
93·第40卷第13期2014年5月
唐翠丽等：我国近年来钢筋锚固的研究与发展。