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為什么梁配筋多了反而不安全？
來源|建筑工程魯班聯(lián)盟
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，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
從原理上做出清晰解讀
非土建專業(yè)人員看了也懂了
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。
01、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
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。
02、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
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。
03、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
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。
