为什么梁配筋多了反而不安全?

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来源:建筑工程鲁班 对于梁的配筋量,规范中明确规定,不允许设计成超筋梁和少筋梁,对最大、最小配筋率均有限值。配筋多了,不能发挥钢筋的受拉性能;配筋少了,不能充分发挥混凝土的抗压性能。它们的破坏是没有预兆的脆性破坏,不仅浪费,而且还存在安全隐患。 梁配筋多了反而不安全? 非土建专业人员可能不太理解 下面这个经典的“梁受弯试验” 分别对“适筋梁、超筋梁、少筋梁” 做受弯对比试验 从原理上做出清晰解读

来源:建筑工程鲁班


对于梁的配筋量,规范中明确规定,不允许设计成超筋梁和少筋梁,对最大、最小配筋率均有限值。配筋多了,不能发挥钢筋的受拉性能;配筋少了,不能充分发挥混凝土的抗压性能。它们的破坏是没有预兆的脆性破坏,不仅浪费,而且还存在安全隐患。

梁配筋多了反而不安全?

非土建专业人员可能不太理解

下面这个经典的“梁受弯试验”

分别对“适筋梁、超筋梁、少筋梁”

做受弯对比试验

从原理上做出清晰解读

非土建专业人员看了也懂了



钢筋是受拉的,混凝土是抗压的,只有二者共同工作才能使构件合理的受力。试验表明,当配筋率大小不同时,三种截面的破坏形式分别如下。


1

适筋梁


适筋梁的配筋率在正常范围内,其破坏过程可分为三个阶段:第一阶段(裂缝出现前阶段)、第二阶段(带裂缝工作阶段)、第三阶段(破坏阶段)。适筋梁的破坏不是突然发生的,破坏前有明显的裂缝和挠度,这种破坏称为塑性破坏。

适筋梁的钢筋和混凝土的强度均能充分发挥作用,且破坏前有明显的预兆,故在正截面强度计算时,应控制钢筋的用量,将梁设计成适筋梁。

适筋梁破坏过程演示

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说明:配筋是适量、科学的,那么破坏时是纵向钢筋的屈服先于受压区混凝土被压碎,梁是因钢筋受拉屈服而逐渐破坏的,破坏过程较长,有一定的延性,属于延性破坏,在破坏之前有明显的破坏前兆,是可以预料且避免灾害发生。


2

超筋梁


梁内纵向受拉钢筋配置过多,在受拉钢筋屈服之前,受压区的混凝土已经被压碎,破坏时受压区边缘混凝土达到极限压应变,梁的截面破坏,这种破坏称为超筋破坏。

由于破坏时受拉钢筋应力远小于屈服强度,所以裂缝延伸不高,裂缝宽度不大,梁破坏前的挠度也很小,破坏很突然,没有明显预兆,这种破坏称为脆性破坏。超筋梁不仅破坏突然,而且用钢量大,既不安全又不经济,设计时不允许采用超筋梁。

超筋梁破坏过程演示

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说明:超筋破坏是指当构件受拉区配筋量很高时,则破坏时受拉钢筋不会屈服,破坏是因混凝土受压边缘达到极限压应变、混凝土被压碎而引起的。

危害:超筋破坏属于脆性破坏。就是受压的混凝土先被压碎,而钢筋还没有发挥它的作用,构件就已经被破坏了。而且在短时间内迅速破坏,受拉区裂缝不明显,破坏前没有明显的预兆。


3

少筋梁

梁内纵向受拉钢筋配置过少,加载初期,拉力初期钢筋与混凝土共同承担。当受拉区出现第一条裂缝后,混凝土退出工作,拉力几乎全部由钢筋承担,受拉钢筋越少,钢筋应力增加也越多。

如果纵向受拉钢筋数量太少,使裂缝处纵向受拉钢筋应力很快达到钢筋的屈服强度,甚至被拉断,而这时受压区混凝土尚末被压碎,这种破坏称为少筋破坏。

少筋梁破坏时,裂缝宽度和挠度都很大,破坏突然,没有明显预兆,这种破坏也称为脆性破坏。少筋梁截面尺寸一般都比较大,受压区混凝土的强度没有充分利用,既不安全又不经济,设计时不允许采用少筋梁。

少筋梁破坏过程演示

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少筋破坏是指纵向配筋率过低,混凝土抗压性能还未充分发挥,破坏从钢筋开始,钢筋甚至被拉断。

危害:少筋破坏也属于脆性破坏,为“一裂即坏”型。混凝土还未开裂,钢筋就已断裂,破坏弯矩往往低于构件开裂时弯矩,破坏前也没有明显预兆。

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