對于梁的配筋量,規(guī)范中明確規(guī)定,不允許設(shè)計成超筋梁和少筋梁,對最大、最小配筋率均有限值。配筋多了,不能發(fā)揮鋼筋的受拉性能;配筋少了,不能充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能。它們的破壞是沒有預(yù)兆的脆性破壞,不僅浪費(fèi),而且還存在安全隱患。

梁配筋多了反而不安全?

非土建專業(yè)人員可能不太理解

下面這個經(jīng)典的“梁受彎試驗”

分別對“適筋梁、超筋梁、少筋梁”

做受彎對比試驗

鋼筋是受拉的,混凝土是抗壓的,只有二者共同工作才能使構(gòu)件合理的受力。試驗表明,當(dāng)配筋率大小不同時,三種截面的破壞形式分別如下。

1 、適筋梁

適筋梁的配筋率在正常范圍內(nèi),其破壞過程可分為三個階段:第一階段(裂縫出現(xiàn)前階段)、第二階段(帶裂縫工作階段)、第三階段(破壞階段)。適筋梁的破壞不是突然發(fā)生的,破壞前有明顯的裂縫和撓度,這種破壞稱為塑性破壞。

適筋梁的鋼筋和混凝土的強(qiáng)度均能充分發(fā)揮作用,且破壞前有明顯的預(yù)兆,故在正截面強(qiáng)度計算時,應(yīng)控制鋼筋的用量,將梁設(shè)計成適筋梁。

適筋梁破壞過程演示

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說明:配筋是適量、科學(xué)的,那么破壞時是縱向鋼筋的屈服先于受壓區(qū)混凝土被壓碎,梁是因鋼筋受拉屈服而逐漸破壞的,破壞過程較長,有一定的延性,屬于延性破壞,在破壞之前有明顯的破壞前兆,是可以預(yù)料且避免災(zāi)害發(fā)生。

2 、超筋梁

梁內(nèi)縱向受拉鋼筋配置過多,在受拉鋼筋屈服之前,受壓區(qū)的混凝土已經(jīng)被壓碎,破壞時受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變,梁的截面破壞,這種破壞稱為超筋破壞。

由于破壞時受拉鋼筋應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度,所以裂縫延伸不高,裂縫寬度不大,梁破壞前的撓度也很小,破壞很突然,沒有明顯預(yù)兆,這種破壞稱為脆性破壞。超筋梁不僅破壞突然,而且用鋼量大,既不安全又不經(jīng)濟(jì),設(shè)計時不允許采用超筋梁。

超筋梁破壞過程演示

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說明:超筋破壞是指當(dāng)構(gòu)件受拉區(qū)配筋量很高時,則破壞時受拉鋼筋不會屈服,破壞是因混凝土受壓邊緣達(dá)到極限壓應(yīng)變、混凝土被壓碎而引起的。

危害:超筋破壞屬于脆性破壞。就是受壓的混凝土先被壓碎,而鋼筋還沒有發(fā)揮它的作用,構(gòu)件就已經(jīng)被破壞了。而且在短時間內(nèi)迅速破壞,受拉區(qū)裂縫不明顯,破壞前沒有明顯的預(yù)兆。

3 、少筋梁

梁內(nèi)縱向受拉鋼筋配置過少,加載初期,拉力初期鋼筋與混凝土共同承擔(dān)。當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)第一條裂縫后,混凝土退出工作,拉力幾乎全部由鋼筋承擔(dān),受拉鋼筋越少,鋼筋應(yīng)力增加也越多。

如果縱向受拉鋼筋數(shù)量太少,使裂縫處縱向受拉鋼筋應(yīng)力很快達(dá)到鋼筋的屈服強(qiáng)度,甚至被拉斷,而這時受壓區(qū)混凝土尚末被壓碎,這種破壞稱為少筋破壞。

少筋梁破壞時,裂縫寬度和撓度都很大,破壞突然,沒有明顯預(yù)兆,這種破壞也稱為脆性破壞。少筋梁截面尺寸一般都比較大,受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度沒有充分利用,既不安全又不經(jīng)濟(jì),設(shè)計時不允許采用少筋梁。

少筋梁破壞過程演示

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說明:少筋破壞是指縱向配筋率過低,混凝土抗壓性能還未充分發(fā)揮,破壞從鋼筋開始,鋼筋甚至被拉斷。

危害:少筋破壞也屬于脆性破壞,為“一裂即壞”型。混凝土還未開裂,鋼筋就已斷裂,破壞彎矩往往低于構(gòu)件開裂時彎矩,破壞前也沒有明顯預(yù)兆。