专利名称:混凝土结构用钢筋的制作方法
本发明涉及用于混凝土结构的钢筋。特别地，本发明涉及埋入混凝土的变形钢筋。
为了增加混凝土的强度，各种建筑物中采用结构钢和混凝土建造混凝土结构。
在理想的混凝土结构中，结构钢和混凝土相互紧密附着并整体地承受外力。因此，结构钢和混凝土之间具有足够高的附着强度是很重要的。为了增加结构钢和混凝土之间的附着强度，常常使用变形钢筋作为结构钢。
至今所用的变形钢筋是圆钢，其表面有不同形状的凸起或凹陷。图1A中表示出了一种这类变形钢筋。如图1A所示，传统的变形钢筋。由圆钢1、在圆钢1的轴线的径向相对侧平行于该轴线延伸的两条肋2、以及交替地排列在圆钢1的每一侧面上的多个节结3组成，这些节结3在垂直于圆钢轴线的方向上被肋2所分隔。
图1B是沿图1A中的A-A线切取的变形钢筋的剖面图。
图2中所示形状的变形钢筋也有使用。在图2中，变形钢筋20的特征在于节结3和变形钢筋20的轴线成斜交叉。
使用这些变形钢筋，可以增加结构钢和混凝土之间的附着强度。结构钢和混凝土之间的高附着强度对混凝土构件是有益的，如可以缩短结构钢的重叠长度;因混凝土中的裂缝宽度被限制在一个很小的数量级而提高了抗腐蚀强度。
图3是混凝土结构30的纵向剖视图，混凝土结构中埋入了图1中所示的先有技术的变形钢筋10。从图3中可以看到，变形钢筋10和周围混凝土5的附着仅仅是通过有限的表面部分肋2和节结3实现的。其它平行于变形钢筋10的轴线的表面部分，即平行部分4，对附着不起作用。当对混凝土结构30施以重复载荷时，混凝土中节结3附近就会出现裂缝7和7A，在变形钢筋10的周围形成破坏层6。因此，在包括有这类变形钢筋的混凝土结构中，裂缝有迅速发展的危险，这会降低混凝土结构的抵抗性。
如上所述，变形钢筋的优点未能充分利用。在设计采用埋有变形钢筋的混凝土构件的结构时，必须考虑上述缺陷。换句话说，在设计中应该估计到变形钢筋和混凝土的附着强度的不足。
本发明的一个目的是提供一种特殊形状的变形钢筋，这种特殊形状的变形钢筋能够解决先有技术的变形钢筋的上述问题。
考虑到在采用先有技术的变形钢筋的混凝土结构中，裂缝仅在肋和节结这样的有限的部位出现，破坏层围绕变形钢筋形成，本发明人想出一种特殊形状的变形钢筋，这种特殊形状的钢筋能够使重复载荷所造成的应力分散到很大的区域。
本发明的混凝土用钢筋可以达到本发明的上述和其它目的，本发明的混凝土用钢筋的纵向截面形状在其轴向上交替和平滑地变化，带有峰和谷。
峰和谷之间的轮廓脊线最好不包括不连续的台阶。根据本发明的一个实施例，每条峰部脊线围绕钢筋形成一个封闭的圆。更详细地说，垂直于钢筋轴线的谷部横截面的相当直径小于垂直于钢筋轴线的峰部横截面的相当直径，钢筋的形状沿一个平滑曲面连续变化。
上述本发明的变形钢筋可以，例如，用Kaliber辊通过热轧圆钢生产出。但并不限于采用轧制方法。变形钢筋的横截面最好是圆形或多边形，如接近于圆形的六边形。其它形状也可以，例如椭圆形。本说明书中的“相当直径”指与所述横截面的面积相同的圆的直径。
根据本发明的第一实施例，变形钢筋峰部的相当直径，即相对于最大横截面积的相当直径，最好在8～55mm之间。此外，峰部与谷部的相当直径之比最好在1.05～1.5之间。比值超过1.5的变形钢筋难以大量生产。另外，这样大的比值对于提高变形钢筋和混凝土之间的附着强度也是不必要的。而更不利的是，这将有造成局部不均匀和剪应力集中的危险。另一方面，相当直径的比值小于1.05的变形钢筋，因其表面几乎是平的而不再被认为是变形钢筋。这种钢筋和混凝土之间的附着强度是不够的。由沿变形钢筋轴线方向的截面形状所形成的脊线之间的角在峰部大于90度，最好大于120度。
根据本发明的第二实施例，由峰部形成的脊线围绕钢筋成螺旋形延伸。平均相当直径在8～55mm之间，峰部与谷部的半径之比在1.05～1.5之间，与本发明的第一实施例相同。
如上所述，根据本发明的变形钢筋的轴向形状沿一个接近连续的曲面变化，带有峰部和谷部。因此，本发明的变形钢筋不包括可从先有技术的变形钢筋中看到的平行部分4。
本发明的变形钢筋不包括凸起的肋和节结，因而在变形钢筋埋入混凝土结构时不会给周围的混凝土造成剪应力集中。下文将参照，当对混凝土结构施加重复载荷时，在本发明的变形钢筋周围产生几乎均匀的压应力。结果明显地减少了裂缝出现的可能性。
因此，当本发明的变形钢筋埋入混凝土结构时，可以在钢筋的整个长度上以及周围获得均匀的附着力，周围的混凝土确实地附着在钢筋上。即使对混凝土施以外加重复载荷，也不会出现局部剪应力，外力相当于压力。因此，变形钢筋周围不会形成破坏层，钢筋和混凝土之间达到了理想的结合。
从下文中参照附图对本发明的优选实施例的描述中可看出本发明的上述目的、特征和优点。
图1A是先有技术的变形钢筋的平面图;
图1B是沿图1A中的A-A线切取的变形钢筋的剖面图;
图2是另一幅先有技术的变形钢筋的平面图;
图3表示混凝土结构中的裂缝，该混凝土结构中埋有根据先有技术的变形钢筋;
图4是根据本发明的变形钢筋的一个实施例的立体图;
图5A是根据本发明的变形钢筋的另一实施例的平面图;
图5B是沿图5A中的B-B线切取的变形钢筋的剖面图;
图6是表示混凝土结构中的载荷与剪应力情况的纵向剖视示意图，该混凝土结构中埋入了先有技术的变形钢筋;
图7是表示混凝土结构中的载荷与剪应力情况的纵向剖视示意图，该混凝土结构中埋入了本发明的变形钢筋;
图8和9分别是根据本发明的变形钢筋的其它实施例的立体图。
图4是根据本发明的变形钢筋的一个实施例的立体图。该变形钢筋包括具有大直径的大截面a1和具有小直径的小截面a2。这些截面的圆周通过一个平滑曲面a3连接。
图4所示的本实施例的变形钢筋系用Kaliber辊热轧圆钢生产出。因而平滑地加工出大截面a1和小截面a2的圆周。本实施例中，垂直于变形钢筋轴线的横截面始终是圆形。但也可以采用包括椭圆形和六边形的任意形状的变形钢筋。
图5A是根据本发明的变形钢筋的另一实施例的侧视图。图5B是沿图5A中的B-B线切取的变形钢筋的剖面图。
图5A和5B所示的变形钢筋由多个截头锥a4组成，每一截头锥都有底面a1和顶面a2，底面a1具有第一直径，顶面a2具有第二直径。
特别地，多个截头锥a4相互成反向排列，即相邻的截头锥沿各截头锥的公共回转轴线顶与顶或底与底接触。
图6是表示混凝土结构中的载荷与剪应力情况的纵向剖视示意图，该混凝土结构中埋入了先有技术的变形钢筋。
在包括先有技术的变形钢筋的混凝土结构30中，用于保持钢筋和混凝土之间的良好附着的节结3会在施于混凝土结构30的重复载荷下产生局部剪应力11、12。该剪应力在节结3周围造成裂缝。从而在变形钢筋周围的混凝土中形成破坏层。
图7是表示混凝土结构中的载荷与剪应力情况的纵向剖视示意图，该混凝土结构中埋入了本发明的变形钢筋。
钢筋40不包括对应于先有技术的变形钢筋的肋的部分。峰部3A对应于先有技术的变形钢筋的节结3。沿钢筋40的全长，在峰部3A的两侧均匀地形成圆周面15、16。此外，也没有与先有技术的变形钢筋的平行部分4相对应的部分。因此，即使对混凝土结构施以重复载荷，载荷也不会集中在与先有技术的变形钢筋的节结3相对应的峰部3A，而是均匀地作用于圆周面15、16。这样，变形钢筋对混凝土的应力只是变形钢筋的圆周面15、16起的压力作用。就是说，没有局部剪应力作用。
图8和9是根据本发明的变形钢筋的其它实施例的立体图。在这些实施例中，钢筋50为螺旋形。峰部51和谷部52都不包括平行于钢筋50的轴线的部分。相邻的峰和谷部沿圆周面53形成。如图8和9所示，左旋和右旋钢筋可同样应用。
当把这些变形钢筋用于混凝土结构时，即使对混凝土结构施以重复载荷，载荷也不会集中在与先有技术的变形钢筋的节结3相对应的峰部51，而是均匀地作用于峰和谷部之间的很大的圆周面53。这样，变形钢筋对混凝土的应力只是来自变形钢筋的圆周面的压力。从而可在变形钢筋和混凝土之间实现均匀的附着，与使用图4和5所示的变形钢筋一样。
如上所述，埋入混凝土中的本发明的变形钢筋没有肋，这种肋是在重复载荷下产生作用于混凝土的局部剪应力的原因。因此，重复载荷被分散，变形钢筋对混凝土的应力作用在压力方向。用本发明的变形钢筋建造混凝土结构，可以显著地改善附着性，并且不会产生破坏层。
总之，本发明的变形钢筋显著地改善了附着性，它具有如下优点1.可大大地减小混凝土构件的截面积，因为可获得很大的附着力。
2.大大地限制了裂缝的出现如果突然产生裂缝，裂缝的宽度也限制在很小的程度。
3.很好地保持了构件的整体性，大大地提高了疲劳强度，因为变形钢筋和混凝土之间不会形成破坏层。
因此，本发明的变形钢筋对于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构很有价值。
以上参照附图就特定的实施例说明了本发明，但应当指出，本发明不限于图解说明的结构细节，在从属权利要求
的范围内可作出变更和改型。
权利要求
1.混凝土结构用钢筋，该钢筋的特征在于其纵向截面形状沿其轴向交替地和平滑地变化，带有峰和谷。
2.根据权利要求
1的混凝土结构用钢筋，其中所述纵向截面形状的脊线不包括不连续的台阶。
3.根据权利要求
2的混凝土结构用钢筋，其中峰部的每条脊线形成围绕所述轴向的封闭圆。
4.根据权利要求
3的混凝土结构用钢筋，其中垂直于钢筋轴线的谷部的横截面的相当直径小于垂直于该轴线的峰部的横截面的相当直径，钢筋的形状沿一个平滑曲面连续变化。
5.根据权利要求
4的混凝土结构用钢筋，其中垂直于所述轴线的横截面接近于圆形。
6.根据权利要求
5的混凝土结构用钢筋，其中峰部的横截面的相当直径在8～55mm之间，峰部与谷部的相当直径之比在1.05～1.5之间。
7.根据权利要求
2的混凝土结构用钢筋，其中峰部的脊线呈围绕钢筋的螺旋形。
8.根据权利要求
7的混凝土结构用钢筋，其中钢筋的平均相当直径在8～55mm之间，从钢筋的轴线到峰部与到谷部的半径之比在1.05～1.5之间。
9.根据权利要求
1的混凝土结构用钢筋，其中垂直于钢筋轴线的谷部的横截面的相当直径小于垂直于该轴线的峰部的横截面的相当直径，钢筋的形状沿一个平滑的曲面连续变化。
10.根据权利要求
9的混凝土结构用钢筋，其中垂直于所述轴线的横截面接近于圆形。
11.根据权利要求
10的混凝土结构用钢筋，其中峰部的横截面的相当直径在8～55mm之间，峰部与谷部的相当直径之比在1.05～1.5之间。
专利摘要
混凝土结构用钢筋，其纵向截面形状沿其轴向交替地和平滑地变化，带有峰和谷。
文档编号E04C5/03GK87103154SQ87103154
公开日1987年11月25日 申请日期1987年4月30日
发明者山田真人, 臼井进, 彼得·埃丁顿·埃伦 申请人:住友电气工业株式会社, 国际埃尔斯潘有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan