混凝土结构设计计算：受弯构件正截面破坏特征

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：梁内纵向受力钢筋数量用配筋率ρ表示，配筋率是纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积的百分比。构件的破坏特征取决于配筋率、混凝土的强度等级、截面形式等诸多因素，其中配筋率的影响最大。配筋率不同，受弯构件破坏形式不同。当构件的配筋率超过一定值时，构件的破坏是由于混凝土被压碎而引起的。图3.10受弯构件正截面破坏形态综上所述，受弯构件的破坏是受拉钢筋和受压混凝土相互抗衡的结果。

仅在受拉区配置有纵向受力钢筋的矩形截面梁，称为单筋矩形截面梁。梁内纵向受力钢筋数量用配筋率ρ表示，配筋率是纵向受力钢筋截面面积As与截面有效面积的百分比。

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式中　As——纵向受力钢筋截面面积；

b——截面宽度；

h0——截面的有效高度(从受压边缘至纵向受力钢筋截面重心的距离)。

构件的破坏特征取决于配筋率、混凝土的强度等级、截面形式等诸多因素，其中配筋率的影响最大。配筋率不同，受弯构件破坏形式不同。通常会发生以下3种破坏形式。

1)少筋破坏——脆性破坏

配筋率过低的钢筋混凝土梁称为“少筋梁”。当构件的配筋率低于某一定值时，构件不但承载力很低，而且只要一开裂，裂缝就急速开展，裂缝处的拉力全部由钢筋承担，钢筋由于配置过少，突然增大的应力使得钢筋迅速屈服，构件立即发生破坏。此时，裂缝往往集中出现一条，且开展宽度较大，沿梁高延伸很高，即使受压区混凝土暂未压碎，但由于裂缝过大，也标志着梁的破坏。这种破坏来得突然，故属于“脆性破坏”，破坏形态如图3.10(a)所示。

2)适筋破坏——塑性破坏

配筋率适当的钢筋混凝土梁称为“适筋梁”。当构件的配筋率不是太低也不是太高时，构件的破坏首先是受拉区纵向钢筋屈服，然后受压区混凝土压碎。钢筋和混凝土的强度都得到充分利用。破坏前有明显的塑性变形和裂缝预兆。这种梁在破坏前，由于裂缝开展较宽，挠度较大，给人以明显的破坏预兆，故习惯上称为“塑性破坏”，破坏形态如图3.10(b)所示。

3)超筋破坏——脆性破坏

配筋率过高的钢筋混凝土梁称为“超筋梁”。当构件的配筋率超过一定值时，构件的破坏是由于混凝土被压碎而引起的。受拉区钢筋不屈服。破坏前有一定变形和裂缝预兆，但不明显。当混凝土被压碎时，破坏突然发生，钢筋的强度得不到充分发挥。由于该梁在破坏前裂缝开展不宽，延伸不多，梁的挠度不大，梁是在没有明显预兆情况下由于受压区混凝土突然压碎而被破坏，破坏带有脆性性质，故习惯上称为“脆性破坏”，破坏形态如图3.10(c)所示。

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图3.10　受弯构件正截面破坏形态

综上所述，受弯构件的破坏是受拉钢筋和受压混凝土相互抗衡的结果。当受压混凝土的抗压强度大于受拉钢筋的抗拉能力时，钢筋先屈服；反之，当受拉钢筋的抗拉能力大于受压区混凝土的抗压能力时，受压区混凝土先压碎。

上述3种破坏方式中，适筋破坏能充分发挥材料的强度，符合安全、经济的要求，所以在工程中被广泛应用。少筋破坏和超筋破坏都具有脆性性质，破坏前无明显预兆，破坏时将造成严重后果，且材料的强度得不到充分利用。设计时不能将受弯构件设计成少筋构件和超筋构件，只能设计成适筋构件。

混凝土结构设计计算：受弯构件正截面破坏特征

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