梁底受拉鋼筋為何沒有最大配筋率要求.doc

梁底受拉鋼筋為何沒有最大配筋率要求，梁端卻有一個例子解釋，把一根梁想象成一個大饅頭，彎曲的過程實際上就是掰饅頭，梁底受拉就是饅頭底下被手往兩邊掰，自然是受拉的，梁面受壓就是饅頭上面被手往中間擠，自然是受壓的，那么中間有一個位置是既不受拉也不受壓的，這個位置在截面上就叫中和軸，所謂受壓區(qū)高度呢，就是受壓面的最外緣到中和軸的距離 弄清楚了彎曲的過程我們就可以很快解釋彎曲破壞了，梁的彎曲破壞分三種形式，少筋，適筋和超筋: 1.少筋破壞，顧名思義就是抗拉鋼筋配少了，彎曲時梁底受拉最先抵抗拉力的其實是混凝土，但是混凝土抗拉強度就是個渣,所以自然很快就會裂開，裂開的時候由混凝土承擔的拉力自然轉給了配在里面的受拉鋼筋，但是鋼筋配少了抗拉強度不夠，混凝土一裂開鋼筋就屈服甚至斷掉了，這種就叫少筋破壞； 2.適筋破壞，假設梁底鋼筋配的是足夠的，我們就不擔心梁底了轉去看看梁面的情況，我們上面說了彎曲梁底受拉的話梁面是受壓的，假設梁面沒有配鋼筋，那么承受壓力的是混凝土，混凝土的抗壓性能是很好的，但是強度也有限值，在梁底鋼筋被拉屈服的時候恰好梁面的混凝土也被壓壞了(也就是超出抗壓強度了) ,這種時候我們說梁底的鋼筋是配得正好夠的，所以這種破壞叫適筋破壞； 3.超筋破壞，假設梁底鋼筋配多了，梁面混凝土都壓壞了梁底鋼筋還沒點事兒，那其實梁也是不能用了的，所以梁底鋼筋就浪費了不少，沒有起到應該有的作用，這就叫超筋破壞. 啰啰嗦嗦扯這么多大家肯定困了，怎么還沒講到點子上.由超筋破壞我們知道，其實是有最大配筋率的，梁底鋼筋會有配多了的情況啊，但是轉念想想，既然破壞是梁面混凝土壓壞為判斷標準的，那有什么辦法不讓它過早破壞嗎，當然有，加鋼筋，梁面加抗壓鋼筋，這種配筋形式就叫雙筋(梁底有受拉筋，梁面有抗壓筋),梁底承擔多少拉力，根據(jù)力的平衡梁面就要承擔多少壓力，混凝土不夠鋼筋來湊.那有小伙伴就想不明白了，那照你這么說，只要梁面與梁底鋼筋保持一個平衡的關系，梁底就永遠不會超筋了嗎，受壓區(qū)高度不會超限嗎？我們翻到混凝土規(guī)范正截面受彎承載力計算，混凝土受壓區(qū)高度確定公式為(不考慮預應力):1 fc b x= fy As -fyAs恭喜你，理論上就是這樣的，調整梁底受拉鋼筋和受壓鋼筋的配筋面積，x 是在可控范圍內的,可以保證不超限,只要你鋼筋放得下.那梁面受拉鋼筋配筋率為啥有個不宜大于2.5% ，不應大于2.75% 的規(guī)定呢?這是個抗震的問題，既然是抗震免不了要說延性，這其實是個延性的要求，每天大談特談延性，延性到底是什么呢？我們知道梁的彎曲是中和軸上部受拉(壓）下部受壓(拉）的，在梁柱節(jié)點附近的梁端部，通常是承擔負彎矩，即是上部受拉下部受壓的，現(xiàn)在從梁側面一刀切，切出一個橫截面1，拿出一支筆豎起來作比喻,然后呢由于上部受拉會有拉應力下的形變(假設向左)，下部受壓有壓應力下的形變(假設向右 ），我們假設中和軸在筆的中間點,那么我們就夾著筆的中間點，作上部向左下部向右也就是逆時針的轉動，轉過一定角度量后，與原來的豎直的筆相比較,中間點就出現(xiàn)了一個夾角，假設是A夾角，那么這個夾角的正切值就是曲率了，也就是tanA.同樣，與原來豎直的筆相比較，上部頂端點有一個向左的移動量，就是鋼筋的形變了(不考慮混凝土的抗拉作用),下部同樣位置上的點都有一個向右的移動量，這個就是混凝土的形變了. 假設此時鋼筋的形變量是y,鋼筋已經達到屈服(屈服就是說鋼筋不是彈性的了，本來力的大小和形變量成正比，但是過了這個屈服點不增加力的大小形變量卻還在增大),此時的下部邊緣混凝土形變量是c,橫截面受壓區(qū)高度為kh0,h0是有效截面高度. 那么 ,此時的曲率tanA=y/(1-k)h0. 那么彎曲仍在繼續(xù)，我們繼續(xù)讓筆再轉動一下，直到筆和原來相比夾角變成了B，此時我們假設下部邊緣的混凝土形變量達到了極限cu(上部鋼筋變形肯定還在繼續(xù)，因為屈服了以后并不是馬上斷掉) ，由于鋼筋屈服中和軸點漸漸向下移動,此時受壓區(qū)高度變成了Xa ，那么此時的曲率tanB=cu/Xa . 所謂的受彎構件的延性系數(shù)，就是指tanB 與 tanA 的比值。 推導這個比值的過程其實不復雜但是很長，只需要一個平衡條件就是上部拉力等于下部壓力,建議大家復習一下受彎構件正截面承載力關于等效矩形應力圖的推導過程,我這里就直接省略了，這個比值 u=1 *cu*1*fc*Es*(1-k)/ (p-p)fy 其中1和1是混凝土受壓區(qū)等效矩形應力圖系數(shù)，和混凝土等級有關，是個定值 cu是混凝土的極限壓應變約等于0.0033,Es是鋼筋的彈性模量，fy是鋼筋抗拉強度,這些都可以算作定值 p是縱向受拉鋼筋配筋率，p是受壓鋼筋配筋率 根據(jù)公式我們可以看出，梁端的縱向受拉鋼筋配筋率越大，延性系數(shù)越低，意味著梁端從鋼筋屈服到徹底破壞失效的過程中的轉動量越小，這樣是很不利的，因為它鋼筋一屈服就馬上破壞，沒有明顯變形，也就沒有進一步耗散地震能量的作用. 受壓鋼筋配筋率p越大，延性系數(shù)是增大的，因為鋼筋屈服時的受壓區(qū)高度kh0減小 和破壞時的受壓區(qū)高度Xa均增大了，導致TanA減小而TanB 增大 這就是規(guī)范對抗震框架梁為什么要限定梁端最大受拉鋼筋配筋率，而且還要限定受壓區(qū)高度和提高受壓鋼筋配筋率的原因.這就是框架梁的延性設計，盡可能保證它自鋼筋屈服到破壞的后期變形能力要大.但是在實際結構施工圖繪制中，你是否注意過自己真的做到了延性設計了嗎，假設根據(jù)計算書算出來的框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率不是2.5%或者2.75% ,就一定保證了它的延性和安全了嗎?不一定. 對于常見的樓板面與梁面齊平的情況，我們知道此時的梁是組成了“T”型梁，樓板在一定范圍內充當了梁的有效翼緣，所以規(guī)范有要考慮梁剛度增大的要求.程序也是據(jù)此把梁按“T”型計算的，但是算出來的鋼筋我們繪圖時卻不是均勻布置在T型翼緣內的，而是直接放在了矩形梁面內，繼而板的鋼筋又是根據(jù)板的受力照配不誤的，那么與梁面縱向筋平行的板鋼筋在翼緣內又增加了梁的配筋率，所以，按照這樣的普遍的配筋方式，實際的結