从力学基本原理看新版《平法》图集

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摘要：《力学》是学习《平法》的基础知识，只有掌握了力学，才能理解平法为什么要那么做。通过探讨力学在钢筋设计中的基本原理应用，更好的学习和应用新版《平法》。

Mechanics is a fundamantal knowledge to learn about the 《PIEM》.The 《PIEM》can not be understand only mechanics is mastered. The use of mechanics in steel bar design is discussedfor more learn about and use the new editional《PIEM》

Key words:Mechanics PIEMLap Anchorage

关键词：力学 平法 搭接 锚固

中图分类号：O3文献标识码： A

笔者认为，《力学》是学习《平法》的基础知识，只有掌握了力学，才能理解平法为什么要那么做。比方说梁的钢筋，为什么上部钢筋只能在梁跨中搭接？而下部钢筋就只能在支座旁边三分之一跨的长度范围内搭接？如果不知道原理，不多问一个“为什么”，就不能真正说“懂”。下面我就举两个“力学在钢筋设计中的基本原理应用”的例子，希望读者指出不足，互相学习共同进步；希望读者“牵一发而动全身”，从一个原理反射理解到其他地方，培养在思考中学习的好习惯。

1.梁的上下部钢筋搭接位置原理

首先我们来看一下梁最基本的一种破坏时的情形。

一根梁，两端都有支座（等于在柱子上），我们在中间施加压力，想想会出现什么情况呢？如果你知道答案是梁最终会断裂，那么，想想裂缝最先出现在什么地方呢？很明显，梁的下部会最先出现裂缝。力学实验证明，下部钢筋会断，

上部钢筋会在中部被挤压成“灯笼”。请看下面的力学示意图。

可以想象，假如梁的下部钢筋在跨中处搭接，结果会是怎么样？结果一定是在跨中搭接，受到梁内部最大的拉力，当然容易断裂了！

可以引出《平法》中那些经验做法：

①梁上部要有支座负筋，并且通常伸入支座三分之一跨长

②梁的上部钢筋要在跨中搭接；下部钢筋要在支座两边三分之一跨长处搭接

③支座的两端往往需要箍筋加密（抗震加密）

2.锚固、搭接的力学原理

在理想情况下，钢筋当然是能不需要搭接最好，就像混凝土能最好一次性浇筑一样，一个整体总会比两个结合的内力要强。但因为混凝土有水化热等等原因，并不能一次性把整栋大楼浇筑好；钢筋因为生产、运输等原因，并不能长到刚刚好的长度。所以规范的市场里，钢筋一般是9米，或12米的规格。这是从市场层面解释为什么要有搭接。我们想想为什么需要锚固？把一个小木块架在墙上，或者用铁钉钉在墙上，结果是不同的吧？用铁钉当然比单纯架在墙上更能稳固木块，问题是：铁钉要多长才能做到固定木块，又不浪费呢？

力学上有专门的计算公式，需要根据钢筋的直径、表面粗糙程度、受力大小等，计算出锚固的长度。简单说，该计算公式的原理就是找到一个

临界点：钢筋刚好拔出的那一瞬间，刚好断裂。这样你可以明白为什么级别越高的钢筋它的锚固长度越大了吧？

搭接也是这个概念。但有的人疑惑，为什么直径不一样的钢筋搭接，要用直径小的钢筋计算出的搭接长度呢？打个小小的比喻：一根粗绳子可以承受100牛的拉力，而一根细绳子只能十牛，两根绑扎在一起，用力两边一拉，哪根先断呢？毫无疑问，细的会先断裂。并且当施加的力到十牛时，这个结合就已经被破坏。所以采用100牛的拉力的话，有90牛是浪费的。钢筋搭接就是如此，搭接长度只要满足两钢筋被拉开的瞬间，细的钢筋刚好断裂就足以！

作者介绍： 白杰宗：工程师，1979年生，2005年毕业于大庆石油学院，现就职于玉门油田分公司规划设计院。