混凝土框架梁超筋问题相关分析

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发布时间：2021-09-18

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混凝土框架梁超筋问题相关分析
任海波’，张全辉，冯哲
(1．中广电广播电影电视设计研究院。北京100045； 2．中旭建筑设计有限责任公司。北京100037)
【摘要】钢筋混凝土超筋梁一直被各类混凝土结构设计规范限制采用，结构设计应避免框架梁出现超筋
现象。文中总结了现行主要设计规范对于梁超筋的限制，给出了结构设计软件对于混凝土框架梁超筋的判断，并
探讨了影响结构软件梁配筋计算结果的主要因素。
【关键词】框架梁；超筋；脆性破坏；配筋率；SATWE；参数
【中图分类号】TU375．4 【文献标识码】 B 【文章编号】1001—6864(2012)01—0024—03
钢筋混凝土超筋梁主要的问题有：①在受压区边缘纤
维应变到达混凝土极限压应变值时，混凝土受压区先压碎，
但钢筋应力尚小于屈服强度，纵向受拉钢筋不屈服，此时梁
已告破坏。试验表明，钢筋在梁破坏前仍处于弹性工作阶
段，裂缝开展不宽，延伸不高，梁的挠度亦不大，在没有明显
预兆的情况下由于受压区混凝土被压碎而突然破坏，属于
脆性破坏类型。如图1、图2所示。② 超筋梁虽然配置过多
的受拉钢筋，但钢筋的应力未达到强度设计值，故没有充分
利用钢筋的强度，造成钢材浪费。所以超筋梁一直被各类混
凝土结构规范限制采用，在结构设计中不允许采用超筋梁。
士由泣刁
(a)适筋破坏
F 亡
超筋破坏
F ．亡工二
fc1少筋破坏
图1 粱的三种破坏形态
1 设计规范对于梁超筋的相关规定
GB50010—2010{混凝土结构设计规范》(以下简称《混
规》)、GB50011—2OLO~建筑抗震设计规范》(以下简称《抗
规》)规定：梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2．5％；且
梁正截面受弯承载力计算中，计人纵向受压钢筋的梁端混
凝土受压区高度与截面有效高度之比，一级不应大于0．25，
二、三级不应大于0．35。
第2层混凝土构件配筋及钢构件
应力比简图(cm x cm)
图3 框架梁配筋超筋示意图
圈2 梁跨中截面的弯矩实验值)一曲率实验值)示意图
JGJ 3—2010{高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简
称《高规》)规定：抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋的配筋率
不宜大于2．5％，不应大于2．75％；当两端受拉钢筋的配筋
率大于2．5％时，受压钢筋的配筋率不应小于受拉钢筋的一
半；抗震设计时，计入纵向受压钢筋作用的梁端混凝土受压
区高度与截面有效高度之比，一级不应大于0．25，二、三级
不应大于0．35。
框架结构中，框架梁是结构的耗能构件，框架结构的延性
主要通过控制框架梁的延性和变形能力来实现。梁的变形能
力主要取决于梁端的塑性转动量，而梁的塑性转动量与截面
混凝土相对受压区高度有关。当相对受压区高度为0．25至
0．35范围时，梁的位移延性系数为3-4。计算梁端受压区高
度时宜按梁端截面实际受拉和受压钢筋面积进行计算。控制
混凝土受压区高度的目的就是控制梁端塑性铰区有较大的塑
性转动能力，以保证框架梁有足够的曲率