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計時應注意的問題、避免方法。

關鍵詞：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件，梁式構件發揮著重要作用，是現代建筑結構中必不可少的部分。鋼筋混凝土梁主要承受彎矩，是典型的受彎構件。如果設計不當會影響梁使用壽命，產生安全隱患，甚至造成人員和財產損失。在設計時了解鋼筋混凝土梁的破壞形式及相應的避免方法，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

不同的混凝土強度的等級、不同的梁的截面形式、不一的梁的配筋率等都會對梁破壞特征會產生影響，在眾多因素中配筋率中對梁破壞特征影響最突出。以矩形截面簡支梁為例，說明梁正截面破壞特征。

少筋破壞;梁的配筋率過于小時，即小于規范要求的梁的最低配筋率，當有裂紋出現時就會快速擴展，此時鋼筋承受開裂區的全部拉力，所以鋼筋會由于應力突然增大而屈服，梁短時間內就發生破壞，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，梁的破壞首先由于受拉區縱向受力鋼筋發生屈服，進而隨著荷載增加梁受壓區的混凝土被壓碎，這種情況下充分利用了鋼筋強度和混凝土的強度，充分發揮了材料的力學性能。塑性變形和裂縫征兆在梁破壞前很明顯，表現出塑性性質。

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

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

因此在梁的設計過程中只允許設計成適筋梁，可以避免無征兆突然發生破壞的少筋梁和超筋梁。同時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。

其次要求梁的相對受壓高度小于其相對界限受壓高度，相對界限受壓高度需要根據截面平面變形假設。[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支梁，受到兩個對稱分布的集中力作用。在兩集中力所夾的區間內僅有彎矩作用，稱作純彎曲段;在支座附近區段內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，在剪跨區段可能發生沿斜截面破壞。

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，就會出現斜裂紋，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致梁的破壞。梁在破壞前的變形很小，且常只會出現一條斜裂縫，破壞時表現出明顯的脆性。

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，斜裂縫中的一條緩慢發展，剪壓區高度漸漸減小，最后剪壓區混凝土發生破壞，梁最終破壞。和正截面適筋梁發生破壞時相似，斜截面剪壓破壞前也會出現預兆。

斜壓破壞：剪跨比很小的鋼筋混凝土梁，一定受載后出現腹剪型斜裂縫，隨著荷載增加梁腹出現豎向裂紋，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計時，應該避免發生斜壓破壞、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進行斜截面受剪承載力計算，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，使其全部達到構造要求。在考慮計算要求的同時，還要采取必要的構造措施。同時合理布置彎起鋼筋的開始彎起位置、合理選擇縱筋的截斷位置及注意相關縱筋的錨固要求、箍筋的構造要求等。[1

2 結語

鋼筋混凝土梁在現代的建筑結構中正發揮著不可替代的作用，如今混凝土結構正朝著高性能、高功能、智能化發展，無論是超級跨海大橋、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，擴展了我們的生存空間，方便了我們的生活。隨著時代發展對鋼筋混凝土結構也提出了更高的要求，鋼筋混凝土梁設計應滿足技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的要求，緊隨時代的步伐。

參考文獻：

[1]沈蒲生.鋼筋混凝土結構設計原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.2：60-100.