第二章鋼筋與混凝土材料的基本效能

第一節鋼筋的強度和變形

一、鋼筋的形式和成型

1．勁性鋼筋與柔性鋼筋

混凝土結構構件中配置的鋼筋可以是勁性鋼筋或柔性鋼筋。

勁性鋼筋是由角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼軌等各種型鋼焊成的骨架。由於勁性鋼筋本身具有較大的剛度，在施工階段可以利用勁性鋼筋作為澆築混凝上的模板或作為支承其上的結構構件的自重及施工荷載的支撐，從而使支模工作簡化，施工速度加快。配置勁性鋼筋的混凝土結構構件的承載能力也比較大。

混凝土結構中更多採用的為柔性鋼筋。對柔性鋼筋，一般只利用其軸向的抗拉或抗壓強度，而其剛度只有和混凝土材料結合起來才能發揮作用，一般不會單獨利用鋼筋本身的剛度。

通常把柔性鋼筋看作普通鋼筋。在大多數有關混凝土結構設計的教科書和規範中，只涉及配置柔性鋼筋的混凝土結構；對於配置勁性鋼筋的混凝土結構，通常在含有諸如「勁性鋼筋混凝土結構」、「型鋼混凝土結構」、「鋼管混凝土結構」這類術語的專著或設計規程中涉及。

在混凝土結構中也可以同時配置勁性鋼筋和柔性鋼筋，這就是所謂的「鋼—鋼筋混凝土混(組)合結構」。

本講座只對配置柔性鋼筋的混凝土結構進行敘述。如果不加說明，書巾所說的「鋼筋」都是指柔性鋼筋。

2．鋼筋外形

鋼筋按其表面形狀可分為光圓鋼筋和變形鋼筋兩類。變形鋼筋是在鋼筋的表面軋制縱向肋紋和橫向斜肋紋，肋紋有螺紋形、人字紋形、月牙紋形等多種形式(圖2—1)。鋼筋表面的變形，有利於鋼筋與混凝土兩種材料的結合。

變形鋼筋的截面積實際上是沿縱軸長度而變化的，其直徑是「標誌尺寸」，為與光面鋼筋具有相同重量的「當量直徑」。

直徑較小的鋼筋(如直徑小於6mm)也稱鋼絲，鋼絲的外形通常為光圓的。在光面鋼絲的表面機械刻痕，以提高鋼絲與混凝土的粘結能力，稱作刻痕鋼絲。

將多股鋼絲捻在一起而形成的鋼絞線也可以作為混凝土結構的配筋。

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3．鋼筋骨架

在澆築混凝土之前，可將布置在梁、板、柱等混凝土結構構件中的各種鋼筋，用綁紮或焊接的方法構成鋼筋骨架或鋼筋網片，這樣可以保持各種鋼筋在構件中的相對位置，也有利於充分發揮鋼筋材料的強度。圖2—2所示為用於樑中的綁紮鋼筋骨架的例子。

為了防止受拉的光面鋼筋在混凝土中滑動，使其強度得到可靠的發揮，應在鋼筋的端部設定彎鉤。由於設計的要求，有時需在鋼筋的中間區段進行彎轉。鋼筋的彎鉤和彎轉的角度、直徑等，在有關的設計規範和施工質量驗收規範巾有具體的規定。

圖2—3例舉了混凝土結構中出現的部分彎鉤和彎轉的形狀。

受壓的光面鋼筋，端部可不設彎鉤，因為鋼筋在受壓時其橫向截面面積會向外擴張，而周圍的混凝土約束了這種變形，這對阻止鋼筋在混凝土中滑動是有利的。

變形鋼筋表面的齒肋花紋，使其與混凝土具有很好的結合效能，因此，其端部可不設彎鉤。有時為了滿足錨固長度的要求(關於鋼筋的錨固長度，將在本書的第三章中敘述)而必須在變形鋼筋端部設定彎鉤時，採用的是較易成形的直角形彎鉤而不是像光面鋼筋中採用的半圓形彎鉤。

為了保證鋼筋在加工、使用時不開裂、彎斷和脆斷，通常用冷彎試驗來檢驗鋼筋的韌性和內部質量。冷彎試驗方法就是把鋼筋圍繞具有某個規定自徑d的輥軸進行彎轉，在達到規定的彎轉角度後，鋼筋不能出現裂紋或斷裂。鋼筋冷彎效能指標要求在有關的國家標準中有具體規定。

用焊接方法構成的鋼筋骨架或鋼筋網片，能與混凝j：較好地結合，在鋼筋的端部可不設定彎鉤。焊接的鋼筋骨架和網片，省工省料，適合於工業化批量生產和裝配式鋼筋混凝土結構的生產，能減少現場鋼筋工的工作量，加快施工進度。

需要焊接的鋼筋，應具有較好的可焊性，即要求在一定的工藝條件下鋼筋焊接後不產生裂紋及過大的變形。