(完整版)梁底受拉钢筋为何没有最大配筋率要求

梁底受拉钢筋为何没有最大配筋率要求，梁端却有一个例子解释，把一根梁想象成一个大馒头，弯曲的过程实际上就是掰馒头，梁底受拉就是馒头底下被手往两边掰，自然是受拉的，梁面受压就是馒头上面被手往中间挤，自然是受压的，那么中间有一个位置是既不受拉也不受压的，这个位置在截面上就叫中和轴，所谓受压区高度呢，就是受压面的最外缘到中和轴的距离

弄清楚了弯曲的过程我们就可以很快解释弯曲破坏了，梁的弯曲破坏分三种形式，少筋，适筋和超筋:

1.少筋破坏，顾名思义就是抗拉钢筋配少了，弯曲时梁底受拉最先抵抗拉力的其实是混凝土，但是混凝土抗拉强度就是个渣,所以自然很快就会裂开，裂开的时候由混凝土承担的拉力自然转给了配在里面的受拉钢筋，但是钢筋配少了抗拉强度不够，混凝土一裂开钢筋就屈服甚至断掉了，这种就叫少筋破坏；

2.适筋破坏，假设梁底钢筋配的是足够的，我们就不担心梁底了转去看看梁面的情况，我们上面说了弯曲梁底受拉的话梁面是受压的，假设梁面没有配钢筋，那么承受压力的是混凝土，混凝土的抗压性能是很好的，但是强度也有限值，在梁底钢筋被拉屈服的时候恰好梁面的混凝土也被压坏了(也就是超出抗压强度了) ,这种时候我们说梁底的钢筋是配得正好够的，所以这种破坏叫适筋破坏；

3.超筋破坏，假设梁底钢筋配多了，梁面混凝土都压坏了梁底钢筋还没点事儿，那其实梁也是不能用了的，所以梁底钢筋就浪费了不少，没有起到应该有的作用，这就叫超筋破坏.

啰啰嗦嗦扯这么多大家肯定困了，怎么还没讲到点子上.由超筋破坏我们知道，其实是有最大配筋率的，梁底钢筋会有配多了的情况啊，但是转念想想，既然破坏是梁面混凝土压坏为判断标准的，那有什么办法不让它过早破坏吗，当然有，加钢筋，梁面加抗压钢筋，这种配筋形式就叫双筋(梁底有受拉筋，梁面有抗压筋),梁底承担多少拉力，根据力的平衡梁面就要承担多少压力，混凝土不够钢筋来凑.

那有小伙伴就想不明白了，那照你这么说，只要梁面与梁底钢筋保持一个平衡的关系，梁底就永远不会超筋了吗，受压区高度不会超限吗？

我们翻到《混凝土规范》正截面受弯承载力计算，混凝土受压区高度确定公式为(不考虑预应力):α1 fc b x= fy As -fy'As' 恭喜你，理论上就是这样的，调整梁底受拉钢筋和受压钢筋的配筋面积，x 是在可控范围内的,可以保证不超限,只要你钢筋放得下. 那梁面受拉钢筋配筋率为啥有个不宜大于2.5% ，不应大于2.75% 的规定呢?这是个抗震的问题，既然是抗震免不了要说延性，这其实是个延性的要求，每天大谈特谈延性，延性到底是什么呢？

我们知道梁的弯曲是中和轴上部受拉(压）下部受压(拉）的，在梁柱节点附近的梁端部，通常是承担负弯矩，即是上部受拉下部受压的，现在从梁侧面一刀切，切出一个横截面"1"，拿出一支笔竖起来作比喻,然后呢由于上部受拉会有拉应力下的形变(假设向左)，下部受压有压应力下的形变(假设向右），我们假设中和轴在笔的中间点,那么

我们就夹着笔的中间点，作上部向左下部向右也就是逆时针的转动，转过一定角度量后，与原来的竖直的笔相比较,中间点就出现了一个夹角，假设是A夹角，那么这个夹角的正切值就是曲率了，也就是tanA.同样，与原来竖直的笔相比较，上部顶端点有一个向左的移动量，就是钢筋的形变了(不考虑混凝土的抗拉作用),下部同样位置上的点都有一个向右的移动量，这个就是混凝土的形变了.

假设此时钢筋的形变量是y,钢筋已经达到屈服(屈服就是说钢筋不是弹性的了，本来力的大小和形变量成正比，但是过了这个屈服点不增加力的大小形变量却还在增大),此时的下部边缘混凝土形变量是c,横截面受压区高度为kh0,h0是有效截面高度. 那么 ,此时的曲率tanA=y/(1-k)h0.

那么弯曲仍在继续，我们继续让笔再转动一下，直到笔和原来相比夹角变成了B，此时我们假设下部边缘的混凝土形变量达到了极限cu(上部钢筋变形肯定还在继续，因为屈服了以后并不是马上断掉) ，由于钢筋屈服中和轴点渐渐向下移动,此时受压区高度变成了Xa ，那么此时的曲率tanB=cu/Xa .

所谓的受弯构件的延性系数，就是指tanB 与 tanA 的比值。

推导这个比值的过程其实不复杂但是很长，只需要一个平衡条件就是上部拉力等于下部压力,建议大家复习一下受弯构件正截面承载力关于等效矩形应力图的推导过程,我这里就直接省略了，这个比值

uΦ=β1 *εcu*α1*fc*Es*(1-k)/ (p-p')fy

其中β1和α1是混凝土受压区等效矩形应力图系数，和混凝土等级有关，是个定值

εcu是混凝土的极限压应变约等于0.0033,Es是钢筋的弹性模量，fy是钢筋抗拉强度,这些都可以算作定值

p是纵向受拉钢筋配筋率，p'是受压钢筋配筋率

根据公式我们可以看出，梁端的纵向受拉钢筋配筋率越大，延性系数越低，意味着梁端从钢筋屈服到彻底破坏失效的过程中的转动量越小，这样是很不利的，因为它钢筋一屈服就马上破坏，没有明显变形，也就没有进一步耗散地震能量的作用.

受压钢筋配筋率p'越大，延性系数是增大的，因为钢筋屈服时的受压区高度kh0减小和破坏时的受压区高度Xa均增大了，导致TanA减小而TanB 增大

这就是规范对抗震框架梁为什么要限定梁端最大受拉钢筋配筋率，而且还要限定受压区高度和提高受压钢筋配筋率的原因.这就是框架梁的延性设计，尽可能保证它自钢筋屈服到破坏的后期变形能力要大.

但是在实际结构施工图绘制中，你是否注意过自己真的做到了延性设计了吗，假设根据计算书算出来的框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率不是2.5%或者2.75% ,就一定保证了它的延性和安全了吗?不一定.

对于常见的楼板面与梁面齐平的情况，我们知道此时的梁是组成了“T”型梁，楼板在一定范围内充当了梁的有效翼缘，所以规范有要考虑梁刚度增大的要求.程序也是据此把梁按“T”型计算的，但是

算出来的钢筋我们绘图时却不是均匀布置在"T"型翼缘内的，而是直接放在了矩形梁面内，继而板的钢筋又是根据板的受力照配不误的，那么与梁面纵向筋平行的板钢筋在翼缘内又增加了梁的配筋率，所以，按照这样的普遍的配筋方式，实际的结果是什么可想而知，就是梁端实际纵向受拉钢筋配筋率远比你算出来的要大,梁端的抗弯承载力远比你算出来的要大.

这么做主要有这么两个隐患，首先延性系数降低了，再次，对于"强柱弱梁"(柱的抗弯承载力要比梁强，以保证塑性铰出现在梁端，梁端发生转动而不是柱端发生转动)很难保证.