鋼筋混凝土梁破壞形式及避免方法

尚余祥

摘 要：本文介紹了鋼筋混凝土梁破壞形式，分析了造成破壞的原因，介紹了鋼筋混凝土梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題、避免方法。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土梁;破壞形式;避免方法

鋼筋混凝土建筑中有很多梁式構(gòu)件，梁式構(gòu)件發(fā)揮著重要作用，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中必不可少的部分。鋼筋混凝土梁主要承受彎矩，是典型的受彎構(gòu)件。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)影響梁使用壽命，產(chǎn)生安全隱患，甚至造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。在設(shè)計(jì)時(shí)了解鋼筋混凝土梁的破壞形式及相應(yīng)的避免方法，可以提高使用年限，減少損失。

1 鋼筋混凝土梁破壞形式

梁在受載情況下可能發(fā)生兩種破壞形式：正截面破壞和斜截面破壞。

1.1 鋼筋混凝土梁正截面破壞特征及避免方法

不同的混凝土強(qiáng)度的等級(jí)、不同的梁的截面形式、不一的梁的配筋率等都會(huì)對(duì)梁破壞特征會(huì)產(chǎn)生影響，在眾多因素中配筋率中對(duì)梁破壞特征影響最突出。以矩形截面簡(jiǎn)支梁為例，說明梁正截面破壞特征。

少筋破壞;梁的配筋率過于小時(shí)，即小于規(guī)范要求的梁的最低配筋率，當(dāng)有裂紋出現(xiàn)時(shí)就會(huì)快速擴(kuò)展，此時(shí)鋼筋承受開裂區(qū)的全部拉力，所以鋼筋會(huì)由于應(yīng)力突然增大而屈服，梁短時(shí)間內(nèi)就發(fā)生破壞，這種破壞特征與素混凝土梁破壞特征相似。

適筋破壞：梁的配筋率適中時(shí)，梁的破壞首先由于受拉區(qū)縱向受力鋼筋發(fā)生屈服，進(jìn)而隨著荷載增加梁受壓區(qū)的混凝土被壓碎，這種情況下充分利用了鋼筋強(qiáng)度和混凝土的強(qiáng)度，充分發(fā)揮了材料的力學(xué)性能。塑性變形和裂縫征兆在梁破壞前很明顯，表現(xiàn)出塑性性質(zhì)。

超筋破壞：梁的配筋率過大時(shí)，梁的破壞是受壓區(qū)的混凝土被壓碎而造成的，而此時(shí)受拉區(qū)的鋼筋未發(fā)生屈服。超筋破壞在破壞前會(huì)不會(huì)出現(xiàn)明顯的變形和征兆，破壞帶有脆性性質(zhì)。

受拉區(qū)混凝土和受拉鋼筋相互抗衡的結(jié)果決定了梁的破壞形式。當(dāng)配筋的受拉能力小于混凝土的抗壓能力時(shí)，鋼筋先屈服;相反當(dāng)混凝土的抗壓能力小于配筋的受拉能力時(shí)，混凝土先被壓碎。

因此在梁的設(shè)計(jì)過程中只允許設(shè)計(jì)成適筋梁，可以避免無征兆突然發(fā)生破壞的少筋梁和超筋梁。同時(shí)要求梁的縱向受力鋼筋的截面積滿足：

Asρminbh

其中：ρmin最小配筋率，根據(jù)截面開裂彎矩與極限彎矩的條件去求。

b，h為界面的寬度和高度。

其次要求梁的相對(duì)受壓高度小于其相對(duì)界限受壓高度，相對(duì)界限受壓高度需要根據(jù)截面平面變形假設(shè)。[1]

1.2 鋼筋混凝土梁斜截面破壞特征及避免方法

不考慮自重的矩形截面簡(jiǎn)支梁，受到兩個(gè)對(duì)稱分布的集中力作用。在兩集中力所夾的區(qū)間內(nèi)僅有彎矩作用，稱作純彎曲段;在支座附近區(qū)段內(nèi)有彎矩和剪力的共同作用，稱為剪跨。在保障跨中正截面抗彎承載力滿足要求的情況下，在剪跨區(qū)段可能發(fā)生沿斜截面破壞。

斜拉破壞：剪跨比較大的無腹筋梁或腹筋配置過少的有腹筋梁，加載到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)斜裂紋，由于腹筋過少甚至沒有，斜裂縫便很快變成臨界斜裂縫，將梁沿斜截面劈裂成兩部分而導(dǎo)致梁的破壞。梁在破壞前的變形很小，且常只會(huì)出現(xiàn)一條斜裂縫，破壞時(shí)表現(xiàn)出明顯的脆性。

剪壓破壞：剪跨比適中的無腹筋梁或腹筋配置適量的有腹筋梁，受載到一定階段時(shí)，斜裂縫中的一條緩慢發(fā)展，剪壓區(qū)高度漸漸減小，最后剪壓區(qū)混凝土發(fā)生破壞，梁最終破壞。和正截面適筋梁發(fā)生破壞時(shí)相似，斜截面剪壓破壞前也會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆。

斜壓破壞：剪跨比很小的鋼筋混凝土梁，一定受載后出現(xiàn)腹剪型斜裂縫，隨著荷載增加梁腹出現(xiàn)豎向裂紋，最后因豎向裂紋分割的混凝土被壓碎而破壞。破壞荷載很高，但變形很小，是脆性破壞。

所以在鋼筋混凝土梁的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該避免發(fā)生斜壓破壞、斜拉破壞和其他形式的破壞，盡力使斜截面呈剪壓破壞。以剪壓破壞受力特征為根據(jù)進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，保障截面尺寸，控制所加箍筋的最大間距、最小直徑及配筋率，使其全部達(dá)到構(gòu)造要求。在考慮計(jì)算要求的同時(shí)，還要采取必要的構(gòu)造措施。同時(shí)合理布置彎起鋼筋的開始彎起位置、合理選擇縱筋的截?cái)辔恢眉白⒁庀嚓P(guān)縱筋的錨固要求、箍筋的構(gòu)造要求等。[1

2 結(jié)語

鋼筋混凝土梁在現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)中正發(fā)揮著不可替代的作用，如今混凝土結(jié)構(gòu)正朝著高性能、高功能、智能化發(fā)展，無論是超級(jí)跨海大橋、海底隧道，還是地下工程、高層建筑、超高層建筑中都大顯身手，擴(kuò)展了我們的生存空間，方便了我們的生活。隨著時(shí)代發(fā)展對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也提出了更高的要求，鋼筋混凝土梁設(shè)計(jì)應(yīng)滿足技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求，緊隨時(shí)代的步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈蒲生.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.2：60-100.