梁,作為建筑結構的重要受力構件之一。在承載力不足時可用粘貼鋼板、碳纖維復合材,用以補充梁的配筋量不足,達到提高截面承載力的目的。那么為了大幅度提高梁承載力是否會導致出現超筋脆性破壞現象?本文通過相關設計原則進行解析。
01 什么是梁超筋破壞?
超筋破壞是指當梁(構件)受拉區配筋量很高時,則破壞時受拉鋼筋不會屈服,破壞是因混凝土受壓邊緣達到極限壓應變、混凝土被壓碎而引起的。
破壞特征:
受拉鋼筋未達到屈服強度。
受壓混凝土先達到極限壓應變而被破壞。
裂縫根數多、寬度不大(細),梁撓度比較小。
混凝土壓壞前很突然,沒有預兆,這種破壞稱為脆性破壞。
02 結構設計中如何避免?
參照《混凝土結構設計規范》GB50010-2010要求梁(構件)截面的相對受壓區高度不得超過其相對界限受壓區高度。
相對受壓區高度:受壓區高度X與梁截面有效高度h0的比值,即x/h0。
界限相對受壓區高度:受拉鋼筋和受壓區混凝土同時達到其強度設計值時的混凝土受壓區高度與截面有效高度的比值。
簡單的說在設計中,其實是通過控制受壓區高度的比例來實現的。針對一根特定截面的梁(或受彎構件),才會有具體的受壓區高度,而此處求得的是這根梁的最大允許受壓區高度。
03 結構加固設計中如何避免?
上面我們提到結構中梁的超筋破壞,類比其原理:在粘鋼板、碳布、碳板加固工藝中,若采取在原梁加固過量,受力時梁底在受拉區鋼筋達到屈服前,受壓區混凝土先壓壞。類似于普通鋼筋混凝土梁(構件)超筋情況,屬于脆性破壞。并且加固材料(鋼板、纖維復合材)其抗拉強度未得到充分發揮,加固的經濟效益低。
在加固設計中類比結構設計方法,對梁(受彎構件)加固后的相對界限受壓高度控制值進行如圖規定,參照《混凝土結構加固設計規范》GB50367-2013,目的就是為了避免因加固量過大而導致超筋性質的脆性破壞。
另外在加固設計規范中,對鋼筋混凝土結構構件加固后,其正截面受彎承載力的提高幅度,規定不應超過40%,來控制加固后構件的裂縫寬度和變形,強調弱彎的設計原則。
結語:通過以上解析,想必大家都已消除心中疑問,只要符合相關結構加固設計規范原則,粘貼鋼板、碳纖維復合材加固梁,是不會出現超筋脆性破壞現象。
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