《砌体结构设计规范》GBJ3-88从1998年开始进行全面修订,在规范的修订过程中,编制组根据近10年配筋砌块剪力墙的研究与应用成果,增加了配筋砌块剪力墙体系的设计方法,提出了相应的配筋构造措施。配筋砌块砌体结构体系是包括从材料、材性、计算方法和结构构造的完整体系,对如此庞大的结构体系,尽管作了许多试验研究工作,尚存在不够完善的地方。诸如,第8.4条对钢筋在芯柱、凹槽混凝土带、灰缝中的锚固长度的规定主要是参照美国规范和国际标准编制的,缺乏科学的试验数据。在征求意见时,许多专家和学者提出钢筋在芯柱、凹槽混凝土带、灰缝中的锚固长度和钢筋的搭接长度太大,过于保守的问题,并指出这些规定缺乏科学依据。为此,本文针对规范中的这一部分内容,开展了配筋砌块砌体中钢筋配筋构造的试验研究工作,经过2年的努力,提出了钢筋在配筋砌块砌体中锚固与搭接长度的改进建议,并纳入了《砌体结构设计规范》GB50003-2002中。主要试验研究工作如下: 一、配筋砌块砌体钢筋锚固与搭接长度的验证试验 根据《规范征求意见稿》规定及工程实际中钢筋的锚固搭接方式和钢筋所在位置,进行76组试件的拉拔试验,(灰缝试件24组,芯柱试件32组,凹槽混凝土带试件20组,每组为条件完全相同的试件3个,凹槽垂直锚固试件每组为条件完全相同的试件2个)。 通过试验验证,提出的钢筋的锚固与搭接长度的改进建议如下: 1.在非灌芯砌体的水平灰缝中,钢筋锚固长度不宜小于50d,且其水平或垂直弯折段的长度不宜小于20d和150mm;钢筋的搭接长度不宜小于55d。 2.在凹槽砌块混凝土带中钢筋的锚固长度不宜小于30d,且其水平或垂直弯折段的长度不宜小于15d和200mm;钢筋的搭接长度不宜小于35d 3.芯柱(灌孔混凝土)中钢筋的锚固长度l_α,对HRB335级钢筋不宜小于30d;对HRB400和RRB400级钢筋不宜小于35d;冷拔低碳钢丝锚固长度不应小于300mm 4.芯柱(灌孔混凝土)中钢筋的接触搭接长度宜大于1.2l_α,且非接触搭接两相邻钢筋的间距不宜大于75mm。 二、砌块专用砂浆与钢筋粘结锚固机理的试验研究 采用拉拔试验、内贴片试验和咬合观测试验12组试件进一步研究砌块专用砂浆与钢筋粘结工作机理,主要取得以下成果: 1、拉拔力与变形曲线和咬合作用观察试验均表明:砌块专用砂浆中钢筋粘结锚固受大连理工大学博士学位论文力状态宏观上可分为微滑移、内裂滑移、、劈裂、下降和残余五个阶段。 2、通过对试验数据的分析,探讨了各种锚固条件对粘结强度特征值的影响。通过对试验数据的统计回归,给出了钢筋在砌块专用砂浆中粘结强度特征值的统计公式。三、砌块灌孔混凝土与钢筋的粘结锚固试验研究 通过拉拔试验、钢筋内贴片试验和咬合作用观测试验近27组试件,研究了钢筋与灌孔混凝土的粘结机理,主要得到以下结论: 1、拉拔力与滑移曲线表明:砌块灌孔混凝土中钢筋粘结锚固受力状态宏观上可分为微滑移段、内裂滑移段、劈裂段、下降段和残余段五个阶段。 2、在确定各试件粘结力与滑移曲线各点特征值基础上,探讨灌孔混凝土劈拉强度、锚固长度、钢筋直径对粘结强度特征值及相应特征滑移值的影响,利用最小二乘法统计回归出各特征值的统计公式。 3、文中分析了粘结应力沿锚固长度的变化曲线。以二次曲线模拟粘结应力的缓慢上升段,以椭圆线模拟曲线峰值以后的急剧下降段,采用相对粘结应力形式,确定出粘结应力沿锚长变化的分布函数。 四、配筋砌块砌体中钢筋的配筋构造与可靠性分析 通过对锚固承载力极限状态的分析,建立了锚固破坏的极限状态方程,统计了各锚固抗力参数的均值及变异系数,用一次二阶矩方法进行了可靠度计算。计算的钢筋在砌块专用砂浆和灌孔混凝土中锚固长度的可靠度指标满足目标可靠度指标刀=1 .57的要求,进一步证明了本文提出的钢筋在砌块专用砂浆和灌孔混凝土中的锚固长度的安全性。一工工一