钢筋混凝土梁破坏形式及避免方法

钢筋混凝土梁破坏形式及避免方法

作者：尚余祥

来源：《科技风》2019年第21期

摘要：本文介绍了钢筋混凝土梁破坏形式，分析了造成破坏的原因，介绍了钢筋混凝土梁设计时应注意的问题、避免方法。

关键词：钢筋混凝土梁;破坏形式;避免方法

钢筋混凝土建筑中有很多梁式构件，梁式构件发挥着重要作用，是现代建筑结构中必不可少的部分。钢筋混凝土梁主要承受弯矩，是典型的受弯构件。如果设计不当会影响梁使用寿命，产生安全隐患，甚至造成人员和财产损失。在设计时了解钢筋混凝土梁的破坏形式及相应的避免方法，可以提高使用年限，减少损失。

1 钢筋混凝土梁破坏形式

梁在受载情况下可能发生两种破坏形式：正截面破坏和斜截面破坏。

1.1 钢筋混凝土梁正截面破坏特征及避免方法

不同的混凝土强度的等级、不同的梁的截面形式、不一的梁的配筋率等都会对梁破坏特征会产生影响，在众多因素中配筋率中对梁破坏特征影响最突出。以矩形截面简支梁为例，说明梁正截面破坏特征。

少筋破坏;梁的配筋率过于小时，即小于规范要求的梁的最低配筋率，当有裂纹出现时就会快速扩展，此时钢筋承受开裂区的全部拉力，所以钢筋会由于应力突然增大而屈服，梁短时间内就发生破坏，这种破坏特征与素混凝土梁破坏特征相似。

适筋破坏：梁的配筋率适中时，梁的破坏首先由于受拉区纵向受力钢筋发生屈服，进而随着荷载增加梁受压区的混凝土被压碎，这种情况下充分利用了钢筋强度和混凝土的强度，充分发挥了材料的力学性能。塑性变形和裂缝征兆在梁破坏前很明显，表现出塑性性质。

超筋破坏：梁的配筋率过大时，梁的破坏是受压区的混凝土被压碎而造成的，而此时受拉区的钢筋未发生屈服。超筋破坏在破坏前会不会出现明显的变形和征兆，破坏带有脆性性质。

受拉区混凝土和受拉钢筋相互抗衡的结果决定了梁的破坏形式。当配筋的受拉能力小于混凝土的抗压能力时，钢筋先屈服;相反当混凝土的抗压能力小于配筋的受拉能力时，混凝土先被压碎。

因此在梁的设计过程中只允许设计成适筋梁，可以避免无征兆突然发生破坏的少筋梁和超筋梁。同时要求梁的纵向受力钢筋的截面积满足：

Asρminbh

其中：ρmin最小配筋率，根据截面开裂弯矩与极限弯矩的条件去求。

b，h为界面的宽度和高度。

其次要求梁的相对受压高度小于其相对界限受压高度，相对界限受压高度需要根据截面平面变形假设。[1]

1.2 钢筋混凝土梁斜截面破坏特征及避免方法

不考虑自重的矩形截面简支梁，受到两个对称分布的集中力作用。在两集中力所夹的区间内仅有弯矩作用，称作纯弯曲段;在支座附近区段内有弯矩和剪力的共同作用，称为剪跨。在保障跨中正截面抗弯承载力满足要求的情况下，在剪跨区段可能发生沿斜截面破坏。

斜拉破坏：剪跨比较大的无腹筋梁或腹筋配置过少的有腹筋梁，加载到一定程度，就会出现斜裂纹，由于腹筋过少甚至没有，斜裂缝便很快变成临界斜裂缝，将梁沿斜截面劈裂成两部分而导致梁的破坏。梁在破坏前的变形很小，且常只会出现一条斜裂缝，破坏时表现出明显的脆性。

剪压破坏：剪跨比适中的无腹筋梁或腹筋配置适量的有腹筋梁，受载到一定阶段时，斜裂缝中的一条缓慢发展，剪压区高度渐渐减小，最后剪压区混凝土发生破坏，梁最终破坏。和正截面适筋梁发生破坏时相似，斜截面剪压破坏前也会出现预兆。

斜压破坏：剪跨比很小的钢筋混凝土梁，一定受载后出现腹剪型斜裂缝，随着荷载增加梁腹出现竖向裂纹，最后因竖向裂纹分割的混凝土被壓碎而破坏。破坏荷载很高，但变形很小，是脆性破坏。

所以在钢筋混凝土梁的设计时，应该避免发生斜压破坏、斜拉破坏和其他形式的破坏，尽力使斜截面呈剪压破坏。以剪压破坏受力特征为根据进行斜截面受剪承载力计算，保障截面尺寸，控制所加箍筋的最大间距、最小直径及配筋率，使其全部达到构造要求。在考虑计算要求的同时，还要采取必要的构造措施。同时合理布置弯起钢筋的开始弯起位置、合理选择纵筋的截断位置及注意相关纵筋的锚固要求、箍筋的构造要求等。[1

2 结语

钢筋混凝土梁在现代的建筑结构中正发挥着不可替代的作用，如今混凝土结构正朝着高性能、高功能、智能化发展，无论是超级跨海大桥、海底隧道，还是地下工程、高层建筑、超高层建筑中都大显身手，扩展了我们的生存空间，方便了我们的生活。随着时代发展对钢筋混凝土结构也提出了更高的要求，钢筋混凝土梁设计应满足技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，紧随时代的步伐。

参考文献：

[1]沈蒲生.钢筋混凝土结构设计原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.2：60-100.