專利名稱:混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋的制作方法
本發(fā)明涉及用于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋。特別地，本發(fā)明涉及埋入混凝土的變形鋼筋。
為了增加混凝土的強度，各種建筑物中采用結(jié)構(gòu)鋼和混凝土建造混凝土結(jié)構(gòu)。
在理想的混凝土結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)鋼和混凝土相互緊密附著并整體地承受外力。因此，結(jié)構(gòu)鋼和混凝土之間具有足夠高的附著強度是很重要的。為了增加結(jié)構(gòu)鋼和混凝土之間的附著強度，常常使用變形鋼筋作為結(jié)構(gòu)鋼。
至今所用的變形鋼筋是圓鋼，其表面有不同形狀的凸起或凹陷。圖1A中表示出了一種這類變形鋼筋。如圖1A所示，傳統(tǒng)的變形鋼筋。由圓鋼1、在圓鋼1的軸線的徑向相對側(cè)平行于該軸線延伸的兩條肋2、以及交替地排列在圓鋼1的每一側(cè)面上的多個節(jié)結(jié)3組成，這些節(jié)結(jié)3在垂直于圓鋼軸線的方向上被肋2所分隔。
圖1B是沿圖1A中的A-A線切取的變形鋼筋的剖面圖。
圖2中所示形狀的變形鋼筋也有使用。在圖2中，變形鋼筋20的特征在于節(jié)結(jié)3和變形鋼筋20的軸線成斜交叉。
使用這些變形鋼筋，可以增加結(jié)構(gòu)鋼和混凝土之間的附著強度。結(jié)構(gòu)鋼和混凝土之間的高附著強度對混凝土構(gòu)件是有益的，如可以縮短結(jié)構(gòu)鋼的重疊長度;因混凝土中的裂縫寬度被限制在一個很小的數(shù)量級而提高了抗腐蝕強度。
圖3是混凝土結(jié)構(gòu)30的縱向剖視圖，混凝土結(jié)構(gòu)中埋入了圖1中所示的先有技術(shù)的變形鋼筋10。從圖3中可以看到，變形鋼筋10和周圍混凝土5的附著僅僅是通過有限的表面部分肋2和節(jié)結(jié)3實現(xiàn)的。其它平行于變形鋼筋10的軸線的表面部分，即平行部分4，對附著不起作用。當(dāng)對混凝土結(jié)構(gòu)30施以重復(fù)載荷時，混凝土中節(jié)結(jié)3附近就會出現(xiàn)裂縫7和7A，在變形鋼筋10的周圍形成破壞層6。因此，在包括有這類變形鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫有迅速發(fā)展的危險，這會降低混凝土結(jié)構(gòu)的抵抗性。
如上所述，變形鋼筋的優(yōu)點未能充分利用。在設(shè)計采用埋有變形鋼筋的混凝土構(gòu)件的結(jié)構(gòu)時，必須考慮上述缺陷。換句話說，在設(shè)計中應(yīng)該估計到變形鋼筋和混凝土的附著強度的不足。
本發(fā)明的一個目的是提供一種特殊形狀的變形鋼筋，這種特殊形狀的變形鋼筋能夠解決先有技術(shù)的變形鋼筋的上述問題。
考慮到在采用先有技術(shù)的變形鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫僅在肋和節(jié)結(jié)這樣的有限的部位出現(xiàn)，破壞層圍繞變形鋼筋形成，本發(fā)明人想出一種特殊形狀的變形鋼筋，這種特殊形狀的鋼筋能夠使重復(fù)載荷所造成的應(yīng)力分散到很大的區(qū)域。
本發(fā)明的混凝土用鋼筋可以達到本發(fā)明的上述和其它目的，本發(fā)明的混凝土用鋼筋的縱向截面形狀在其軸向上交替和平滑地變化，帶有峰和谷。
峰和谷之間的輪廓脊線最好不包括不連續(xù)的臺階。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，每條峰部脊線圍繞鋼筋形成一個封閉的圓。更詳細(xì)地說，垂直于鋼筋軸線的谷部橫截面的相當(dāng)直徑小于垂直于鋼筋軸線的峰部橫截面的相當(dāng)直徑，鋼筋的形狀沿一個平滑曲面連續(xù)變化。
上述本發(fā)明的變形鋼筋可以，例如，用Kaliber輥通過熱軋圓鋼生產(chǎn)出。但并不限于采用軋制方法。變形鋼筋的橫截面最好是圓形或多邊形，如接近于圓形的六邊形。其它形狀也可以，例如橢圓形。本說明書中的“相當(dāng)直徑”指與所述橫截面的面積相同的圓的直徑。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，變形鋼筋峰部的相當(dāng)直徑，即相對于最大橫截面積的相當(dāng)直徑，最好在8～55mm之間。此外，峰部與谷部的相當(dāng)直徑之比最好在1.05～1.5之間。比值超過1.5的變形鋼筋難以大量生產(chǎn)。另外，這樣大的比值對于提高變形鋼筋和混凝土之間的附著強度也是不必要的。而更不利的是，這將有造成局部不均勻和剪應(yīng)力集中的危險。另一方面，相當(dāng)直徑的比值小于1.05的變形鋼筋，因其表面幾乎是平的而不再被認(rèn)為是變形鋼筋。這種鋼筋和混凝土之間的附著強度是不夠的。由沿變形鋼筋軸線方向的截面形狀所形成的脊線之間的角在峰部大于90度，最好大于120度。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，由峰部形成的脊線圍繞鋼筋成螺旋形延伸。平均相當(dāng)直徑在8～55mm之間，峰部與谷部的半徑之比在1.05～1.5之間，與本發(fā)明的第一實施例相同。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的軸向形狀沿一個接近連續(xù)的曲面變化，帶有峰部和谷部。因此，本發(fā)明的變形鋼筋不包括可從先有技術(shù)的變形鋼筋中看到的平行部分4。
本發(fā)明的變形鋼筋不包括凸起的肋和節(jié)結(jié)，因而在變形鋼筋埋入混凝土結(jié)構(gòu)時不會給周圍的混凝土造成剪應(yīng)力集中。下文將參照，當(dāng)對混凝土結(jié)構(gòu)施加重復(fù)載荷時，在本發(fā)明的變形鋼筋周圍產(chǎn)生幾乎均勻的壓應(yīng)力。結(jié)果明顯地減少了裂縫出現(xiàn)的可能性。
因此，當(dāng)本發(fā)明的變形鋼筋埋入混凝土結(jié)構(gòu)時，可以在鋼筋的整個長度上以及周圍獲得均勻的附著力，周圍的混凝土確實地附著在鋼筋上。即使對混凝土施以外加重復(fù)載荷，也不會出現(xiàn)局部剪應(yīng)力，外力相當(dāng)于壓力。因此，變形鋼筋周圍不會形成破壞層，鋼筋和混凝土之間達到了理想的結(jié)合。
從下文中參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述中可看出本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點。
圖1A是先有技術(shù)的變形鋼筋的平面圖;
圖1B是沿圖1A中的A-A線切取的變形鋼筋的剖面圖;
圖2是另一幅先有技術(shù)的變形鋼筋的平面圖;
圖3表示混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫，該混凝土結(jié)構(gòu)中埋有根據(jù)先有技術(shù)的變形鋼筋;
圖4是根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的一個實施例的立體圖;
圖5A是根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的另一實施例的平面圖;
圖5B是沿圖5A中的B-B線切取的變形鋼筋的剖面圖;
圖6是表示混凝土結(jié)構(gòu)中的載荷與剪應(yīng)力情況的縱向剖視示意圖，該混凝土結(jié)構(gòu)中埋入了先有技術(shù)的變形鋼筋;
圖7是表示混凝土結(jié)構(gòu)中的載荷與剪應(yīng)力情況的縱向剖視示意圖，該混凝土結(jié)構(gòu)中埋入了本發(fā)明的變形鋼筋;
圖8和9分別是根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的其它實施例的立體圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的一個實施例的立體圖。該變形鋼筋包括具有大直徑的大截面a1和具有小直徑的小截面a2。這些截面的圓周通過一個平滑曲面a3連接。
圖4所示的本實施例的變形鋼筋系用Kaliber輥熱軋圓鋼生產(chǎn)出。因而平滑地加工出大截面a1和小截面a2的圓周。本實施例中，垂直于變形鋼筋軸線的橫截面始終是圓形。但也可以采用包括橢圓形和六邊形的任意形狀的變形鋼筋。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的另一實施例的側(cè)視圖。圖5B是沿圖5A中的B-B線切取的變形鋼筋的剖面圖。
圖5A和5B所示的變形鋼筋由多個截頭錐a4組成，每一截頭錐都有底面a1和頂面a2，底面a1具有第一直徑，頂面a2具有第二直徑。
特別地，多個截頭錐a4相互成反向排列，即相鄰的截頭錐沿各截頭錐的公共回轉(zhuǎn)軸線頂與頂或底與底接觸。
圖6是表示混凝土結(jié)構(gòu)中的載荷與剪應(yīng)力情況的縱向剖視示意圖，該混凝土結(jié)構(gòu)中埋入了先有技術(shù)的變形鋼筋。
在包括先有技術(shù)的變形鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)30中，用于保持鋼筋和混凝土之間的良好附著的節(jié)結(jié)3會在施于混凝土結(jié)構(gòu)30的重復(fù)載荷下產(chǎn)生局部剪應(yīng)力11、12。該剪應(yīng)力在節(jié)結(jié)3周圍造成裂縫。從而在變形鋼筋周圍的混凝土中形成破壞層。
圖7是表示混凝土結(jié)構(gòu)中的載荷與剪應(yīng)力情況的縱向剖視示意圖，該混凝土結(jié)構(gòu)中埋入了本發(fā)明的變形鋼筋。
鋼筋40不包括對應(yīng)于先有技術(shù)的變形鋼筋的肋的部分。峰部3A對應(yīng)于先有技術(shù)的變形鋼筋的節(jié)結(jié)3。沿鋼筋40的全長，在峰部3A的兩側(cè)均勻地形成圓周面15、16。此外，也沒有與先有技術(shù)的變形鋼筋的平行部分4相對應(yīng)的部分。因此，即使對混凝土結(jié)構(gòu)施以重復(fù)載荷，載荷也不會集中在與先有技術(shù)的變形鋼筋的節(jié)結(jié)3相對應(yīng)的峰部3A，而是均勻地作用于圓周面15、16。這樣，變形鋼筋對混凝土的應(yīng)力只是變形鋼筋的圓周面15、16起的壓力作用。就是說，沒有局部剪應(yīng)力作用。
圖8和9是根據(jù)本發(fā)明的變形鋼筋的其它實施例的立體圖。在這些實施例中，鋼筋50為螺旋形。峰部51和谷部52都不包括平行于鋼筋50的軸線的部分。相鄰的峰和谷部沿圓周面53形成。如圖8和9所示，左旋和右旋鋼筋可同樣應(yīng)用。
當(dāng)把這些變形鋼筋用于混凝土結(jié)構(gòu)時，即使對混凝土結(jié)構(gòu)施以重復(fù)載荷，載荷也不會集中在與先有技術(shù)的變形鋼筋的節(jié)結(jié)3相對應(yīng)的峰部51，而是均勻地作用于峰和谷部之間的很大的圓周面53。這樣，變形鋼筋對混凝土的應(yīng)力只是來自變形鋼筋的圓周面的壓力。從而可在變形鋼筋和混凝土之間實現(xiàn)均勻的附著，與使用圖4和5所示的變形鋼筋一樣。
如上所述，埋入混凝土中的本發(fā)明的變形鋼筋沒有肋，這種肋是在重復(fù)載荷下產(chǎn)生作用于混凝土的局部剪應(yīng)力的原因。因此，重復(fù)載荷被分散，變形鋼筋對混凝土的應(yīng)力作用在壓力方向。用本發(fā)明的變形鋼筋建造混凝土結(jié)構(gòu)，可以顯著地改善附著性，并且不會產(chǎn)生破壞層。
總之，本發(fā)明的變形鋼筋顯著地改善了附著性，它具有如下優(yōu)點1.可大大地減小混凝土構(gòu)件的截面積，因為可獲得很大的附著力。
2.大大地限制了裂縫的出現(xiàn)如果突然產(chǎn)生裂縫，裂縫的寬度也限制在很小的程度。
3.很好地保持了構(gòu)件的整體性，大大地提高了疲勞強度，因為變形鋼筋和混凝土之間不會形成破壞層。
因此，本發(fā)明的變形鋼筋對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)很有價值。
以上參照附圖就特定的實施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不限于圖解說明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，在從屬權(quán)利要求
的范圍內(nèi)可作出變更和改型。
權(quán)利要求
1.混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，該鋼筋的特征在于其縱向截面形狀沿其軸向交替地和平滑地變化，帶有峰和谷。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中所述縱向截面形狀的脊線不包括不連續(xù)的臺階。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中峰部的每條脊線形成圍繞所述軸向的封閉圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中垂直于鋼筋軸線的谷部的橫截面的相當(dāng)直徑小于垂直于該軸線的峰部的橫截面的相當(dāng)直徑，鋼筋的形狀沿一個平滑曲面連續(xù)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中垂直于所述軸線的橫截面接近于圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中峰部的橫截面的相當(dāng)直徑在8～55mm之間，峰部與谷部的相當(dāng)直徑之比在1.05～1.5之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中峰部的脊線呈圍繞鋼筋的螺旋形。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中鋼筋的平均相當(dāng)直徑在8～55mm之間，從鋼筋的軸線到峰部與到谷部的半徑之比在1.05～1.5之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中垂直于鋼筋軸線的谷部的橫截面的相當(dāng)直徑小于垂直于該軸線的峰部的橫截面的相當(dāng)直徑，鋼筋的形狀沿一個平滑的曲面連續(xù)變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中垂直于所述軸線的橫截面接近于圓形。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10的混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其中峰部的橫截面的相當(dāng)直徑在8～55mm之間，峰部與谷部的相當(dāng)直徑之比在1.05～1.5之間。
專利摘要
混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋，其縱向截面形狀沿其軸向交替地和平滑地變化，帶有峰和谷。
文檔編號E04C5/03GK87103154SQ87103154
公開日1987年11月25日 申請日期1987年4月30日
發(fā)明者山田真人, 臼井進, 彼得·埃丁頓·埃倫 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社, 國際埃爾斯潘有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan