中美规范非弯曲钢筋锚固和绑扎搭接对比分析

杨创

（中交二公局第三工程有限公司，西安 710016）

1 受拉钢筋锚固长度的对比分析

钢筋和混凝土是工程结构的重要组成部分，其基本前提是2 类材料形成稳定的黏结和锚固关系。钢筋锚固的基本特点是其被混凝土完整包裹，并与混凝土协同工作，共同承担应力。由此，衍生出钢筋锚固长度这一概念，其指的是受力钢筋深入基础结构的实际深度。需明确，结构的稳定性与钢筋锚固长度有密切关联，合理的锚固长度可起到约束材料间劈裂破坏的效果。若锚固长度不合理，则不利于钢筋的正常使用，受力难以有效传递至锚固体，大量外力聚集在钢筋材料中，形成削弱平面，致使结构体的承载水平下降。

1.1 中美两国规范计算公式的不同

根据我国的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》（2015 年版）【1】（以下简称中国规范），其在受拉钢筋锚固长度方面的要求为至少200mm，可通过式（1）、式（2）计算：

式（1）、式（2）中，lad、la为受拉钢筋的基本锚固长度和锚固长度，mm；α为锚固钢筋的外形系数；fy为普通钢筋的抗拉强度设计值，MPa；ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，MPa，具体视混凝土强度而定，若超过C60 等级，此处依然按C60 进行取值；d为锚固钢筋直径，mm；ζa为锚固长度修正系数，若超过1 项，可采取连乘的方法求得具体值，但至少需达到0.6。

根据美国规范ACI 318-08《混凝土结构设计规范》【2】（以下简称美国规范），可得式（3）、式（4）：

式（3）、式（4）中，ld为变形钢筋的锚固长度，mm；k 为穿过潜在破裂面钢筋束作用系数；fy为钢筋屈服强度设计值，MPa；fc为混凝土的抗压强度，MPa；db为钢筋的标称直径，mm；φt、φe、φs分别为钢筋位置、涂层和尺寸系数；λ为轻骨料混凝土系数；cb为最薄处保护层的影响系数；ktr为水平钢筋系数。

以钢筋级别和混凝土等级保持一致为基本前提，分析此时美国规范19 号及其以下钢筋的锚固长度，可以得知该值与中国规范1、2 级抗震结构所用钢筋的锚固长度未存在明显差异，二者相当，且特殊情况下美国规范中的该值略大。而以美国规范22 号及以上钢筋为例，确定其对应的锚固长度值，将其与中国规范1、2 级抗震结构中的同规格钢筋锚固长度对比，得知美国规范下该值相对较大，达到中国规范的1.15 倍，从这一角度来看，中国规范中若钢筋直径达22mm 或更大，则会出现锚固长度偏小的情况。鉴于此，给予相关建议：针对HRB335、HRB400 和RRB400 3 类钢筋，原规范中要求的是直径超过25mm 时才需要乘1.1 的修正系数，更合适的是将该条件变更为“达到22mm 及其以上的钢筋”，并且修正系数加大至1.25 更为合理。

根据美国规范，若为受拉钢筋，其产生的锚固长度至少要达到300mm；若为受压钢筋，该值则至少要达到200mm；而根据中国规范得知，无论何种工况，锚固长度至少要达到250mm，较特殊的情况是存在纵向钢筋抗压强度，此条件下的锚固长度要求更为严格，即至少应达到受拉钢筋锚固长的0.7倍。根据上述分析，就受压钢筋锚固长度而言，中国规范提出更为严格的要求，但受拉钢筋锚固长度方面所提出的要求则相对更低。

根据美国规范，若工程使用到轻质混凝土，参考普通混凝土状态下的锚固长度，通过对该值乘1.3 的方式求得此工况下的钢筋锚固长度；而从中国规范来看，在此方面未做出说明。

美国规范对受拉标准弯钩和钢筋束的锚固长度2 方面都提出明确的要求；但中国规范在此方面较为空白，只给出纵向受力钢筋不可按钢筋束形式配置的说明，受相关规定缺失的限制，在钢筋定位、振捣等环节施工时存在诸多不便之处。且值得注意的是，除了我国规范外，全球其他国家的相关规范中都明确规定纵向钢筋可按钢筋束形式配置。鉴于此，要根据钢筋束的使用特性进行基于黏结锚固性能的相关试验，从而明确钢筋束的适用条件。

1.2 影响锚固长度计算公式修正系数的比较

1.2.1 钢筋直径的影响

根据中国规范得知：若为带肋钢筋，通过对其公称直径的判别进行取值，若超过25mm，此时ζa为1.1。

为更为直观地对比中美规范，对上述公式取值，即φt、φe、λ均为1.0；使用到C45 混凝土，具体参数为ft=1.8MPa，fc=29.6MPa；使用到 HRB400 钢筋，具体参数为 fy=360MPa，创建相同的分析条件，通过对锚固长度的分析，明确钢筋直径与混凝土强度2 项指标对其产生的具体影响。

从锚固长度的角度来看，美国规范中要求该值相对更大；而在各项分析因素保持一致的前提下，以美国规范为准所得的计算值也偏大，若钢筋直径不断加大，在此情况下美国规范中的锚固长度表现出明显加大的趋势，且与中国规范的差异更加明显。

根据中国规范得知，若混凝土强度达到C60 以上，此时无论该指标如何提升，锚固长度均不会产生减小的趋势；通过对美国规范的分析得知，＞100MPa（折算后对应的是 C80）时，才会出现锚固长度不减小的现象。后续，若混凝土强度等级不断提升，中美规范产生的计算结果偏差表现出愈发接近的特点。

1.2.2 环氧涂层对锚固长度修正系数的影响

中国规范中，带肋钢筋若存在环氧涂层，其对应取值为ζa取1.25；而美国规范中，在对钢筋和钢丝（均存在环氧涂层）进行取值时，则以保护层厚度作为分类依据，若该值在3d 内，此时有φe=1.5；除此之外的钢筋和钢丝（均存在环氧涂层），则有φe=1.2。

1.2.3 实际配筋对锚固长度修正系数的影响

根据中国规范：若为纵向受力钢筋，根据实际配筋面积，若该值超过计算值，此条件下求得计算值与实际值的比值，将其作为修正系数；部分构件的特殊之处在于发挥出抗震的效果，或是具备承受动力荷载的能力，则无需考虑修正问题。根据美国规范得知：除规范21.1.1.6 条规定外，根据受弯构件的实际情况，若其中钢筋超过计算需要，此时应对锚固长度适配相应的修正系数，其取值方式与中国规范一致。

1.2.4 中国规范独有规定

中国规范中，部分工程中某一区域的钢筋易受到扰动，此部分ζa取1.10；并将锚固区保护层厚度作为判别依据，若该值为3d，此条件下修正系数为0.80；若达到5d，则适当减小修正系数，取值为0.70。相比之下，美国规范中在此方面并未做出规定。

1.2.5 美国规范独有规定

因水平钢筋的作用，锚固长度下若结构层厚度超304.8mm，此条件下φe=1.3，除此之外的其他条件均为φe=1.0；若使用到轻质混凝土材料，要求λ的最大值≤0.75。而在此方面，中国规范并未做出相关规定。

2 中国规范关于钢筋绑扎搭接的规定

以锚固长度为基准，要求受拉钢筋搭接长度至少为该值的1.2 倍，并满足至少为300mm 的要求；依然以锚固长度为基准，要求受压钢筋搭接长度至少为该值的0.85 倍，并满足至少为200mm 的要求。同时，若受拉钢筋直径超过28mm，或是工程中出现受压钢筋直径超过32mm 的情况，均不具备绑扎搭接的条件。

3 美国规范中关于钢筋搭接的规定

若钢筋直径超过36mm，此时不具备绑扎搭接的条件。但部分情况较为特殊，如钢筋直径为43mm 或57mm，可与其他钢筋搭接，前提是其他钢筋直径未超过36mm。受拉钢筋共有2 类搭接形式，各自对应的接头形式不同，均以锚固长度为基准，A 类结构产生的搭接长度为该值的1.0 倍，B 类接头则提升至1.3 倍。并且，A 类接头必须具备如下条件：（1）以计算分析所需钢筋面积为基准，要求工程施工中实际产生的配筋面积达到该值的2 倍或更多；（2）所有钢筋搭接中，同一区域的钢筋数量不可超过总量的1/2。若搭接的钢筋在直径上存在差异时，为满足搭接要求，搭接长度则以大直径钢筋为基准。

关于受压钢筋，对其搭接时需满足搭接长度至少为300mm 的要求，同时受施工条件差异化的影响，对应搭接计算方式各不相同。若混凝土强度达21MPa 或更高，并且选择的是不超过420MPa 的钢筋，此时可通过0.071fydb的方式求得搭接长度；若钢筋屈服强度超过420MPa，此条件下可通过（0.13fy-24）db求得搭接长度。此外，若混凝土强度在21MPa 内，需在原搭接长度的基础上延长1/3，将其作为最终值。

4 结语

综上所述，经本文对比可知，在锚固、搭接长度方面，美国规范做出了更明确的说明，尤其是受力条件优良的部分，其在要求上更为细化；但在钢筋受力条件欠佳的情况下，若钢筋存在涂层，对应的锚固长度也表现出增加的趋势，相比于中国规范而言结果相对更大。鉴于此，可给予工程施工一定的指导，即需要充分考虑钢筋受力情况，以此为出发点，经合理的计算方式确定锚固搭接长度。