超筋破壞:當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。發生這種破壞時,受拉區混凝土裂縫不明顯,破壞前無明顯預兆,是一種脆性破壞。由於超筋梁的破壞屬於脆性破壞,破壞前無警告,並且受拉鋼筋的強度未被充分利用而不經濟,故不應採用。
正截面受彎的三種破壞形態之一,其它兩種是:適筋破壞形態和少筋破壞形態。超筋破壞形態的特點是:混凝土受壓區邊緣先壓碎,縱向受拉鋼筋不屈服。在受壓區邊緣纖維應變到達混凝土受彎極限壓應變值時,鋼筋應變尚小於屈服強度,但此時梁已經破壞。試驗表明:鋼筋在梁破壞前仍處於彈性工作階段,裂縫開展不寬,延伸不高,梁的撓度亦不大。屬於脆性破壞類型。
首先要明白,“超筋梁”不是單純地指“鋼筋使用太多”,而是指“在單筋梁中,受拉鋼筋的強度超過了受壓混凝土的強度”。
所以,超筋梁僅僅對於“單筋梁”而言。(架立筋不屬於受力鋼筋,有架立筋的梁一般都是單筋梁)
當梁誤設計成超筋梁時,會出現危險情況:受拉鋼筋尚未屈服時(梁的受拉截面沒有出現裂紋),梁的受壓截面混凝土因受壓強度超過允許值發生脆性破壞,整個梁將突然脆性斷裂。
所以,設計上不允許使用“超筋梁”。
解決的辦法:1、或者增加混凝土強度。2、或者在受壓截面增加受壓鋼筋,增加受壓區域的受壓能力,也就是改“單筋梁”為“雙筋梁”,即梁的下部設定受拉鋼筋,梁的上部增加受壓鋼筋。
從工程實用的設計和使用角度來說,超筋結構是安全的。
超筋結構的缺點,一是當荷載超過設計荷載時,結構產生無先兆的脆性破壞;二是不經濟,鋼筋沒有完全發揮其應有的作用。
從設計的角度來說,實際荷載超過設計荷載的情況是不可能發生的,因為在計算設計荷載時已經考慮了實際荷載可能的超出範圍,並且在結構計算時利用各種分項係數予以了保證。如果出現了實際荷載超過設計荷載而使結構破壞,屬極其偶然的罕見事件,這是設計所無法保證的(除非設計者對設計荷載計算錯誤),否則設計也就無法進行了。
再從當前的實際設計情況來看,完全的“適筋”結構只是一種理想狀態,現實中並不存在。很多受彎構件的設計都是超筋的。產生這種情況的主要原因是:部分設計人員特別是年青一些的設計人員由於經驗不足,對自己的計算缺乏足夠的信心,往往在計算結果上又人為地加大了鋼筋直徑或增加了鋼筋的數量,這種現象是極為普遍的。
另外,現行《混凝土結構設計規範》中並沒有“超筋”這個概念,所謂“少筋”、“適筋”、“超筋”是在研究鋼筋混凝土結構破壞時,針對不同的配筋率來研究它的破壞特徵,這對混凝土結構設計有一定的指導意義。設計者應儘量避免設計“超筋”結構是因為它在破壞時是脆性破壞較危險,但在設計荷載允許的範圍內正常使用還是安全的,況且現行規範也規定了設計者必須保證鋼筋混凝土結構在使用過程中不發生破壞現象。所以說“超筋”結構對結構的安全使用沒有影響,甚至安全係數還更大些。目前有些技術書甚至教課書中說“超筋梁在設計中是絕對禁止的”是不全面也是不現實的。