混凝土设计配筋根数（混凝土梁的最大配筋率为2.5）
混凝土设计配筋根数（混凝土梁的最大配筋率为2.5）然而，实际工作中，很多人将2.5%的应用范围扩大了。但你发现没有，以上关于2.5%的要求，都是针对框架梁梁端的；框架梁跨中以及非框架梁的最大配筋率，并没有明确规定。《混规》11.3.7条，《抗规》6.3.4条：（框架梁）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%，...以上大概就是2.5%的出处。《抗规》2001版，更是将2.5%的要求定为强条。
原创作者：鲲鹏
钢筋混凝土梁的最大配筋率，在实际工程中，大家通常都是按2.5%控制的。某些审图单位也是按2.5%控制。
《高规》6.3.3条：
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%；当受拉钢筋配筋率大于2.5%时，受压钢筋的配筋率不应小于受拉钢筋的一半。
《混规》11.3.7条，《抗规》6.3.4条：
（框架梁）梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%，...
以上大概就是2.5%的出处。《抗规》2001版，更是将2.5%的要求定为强条。
但你发现没有，以上关于2.5%的要求，都是针对框架梁梁端的；框架梁跨中以及非框架梁的最大配筋率，并没有明确规定。
然而，实际工作中，很多人将2.5%的应用范围扩大了。
1）2.5%究竟是怎么回事？
抗震设计，梁端配筋的要求，大概有三点：1）梁端混凝土相对受压区高度，一级不大于0.25，二三级不大于0.35；2）梁端纵筋底面和顶面的比值，一级不小于0.5，二三级不小于0.3；3）对梁端箍筋的要求。
以上这三点都是强条，其重要性高于2.5%的要求。
这3 1条，其目的只有一个，即框架梁的延性设计。
梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量，梁的塑性转动量与截面混凝土相对受压区高度有关。梁端底面的钢筋可增加负弯矩时的塑性转动能力，还能防止在地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重，从而影响承载力和变形能力的正常发挥。根据国内外试验资料，受弯构件的延性随受拉配筋率的提高而降低，随受压钢筋配筋率的提高而提高。
你会发现，相对受压区高度和底顶比要求的核心，其实就是受压区钢筋不能太少，如果受压区钢筋很多，受拉钢筋配筋率理论上可以很大。所以规范又规定了最大配筋率2.5%，封顶2.75%.
我们做个简单推论。考虑压区钢筋（且小于拉区钢筋）的相对受压区高度计算公式（式1）：
规定，相对受压区高度为：
纵筋顶底比为：
C30、HRB400为例进行计算，则最大配筋率与相对受压区高度、纵筋底顶比之间的关系（式2）为：
2）框架梁跨中和非框架梁的最大配筋率
混凝土正截面受弯破坏有三种形态，适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏。混凝土梁的最大配筋率即由超筋破坏决定。
如果梁配置较大的受拉钢筋，混凝土梁会在没有明显征兆的情况下，受压区混凝土被压碎而突然破坏，此时，受拉区钢筋小于屈服强度，这种破坏属于脆性破坏。因此，我们要对混凝土梁的最大配筋率进行限制。
最大配筋率的本质，就是要满足相对受压区高度小于界限受压区高度。以C30，HRB400为例，界限受压区高度为0.518.
令ξ=0.518，根据式2，ρ=2.1%/(1-μ)，如果不考虑压区钢筋（μ=0），最大配筋率为：ρ=2.1%
在相对受压区高度不大于0.518的情况下，最大配筋率为2.5%，则相当于μ=0.16，受压钢筋面积/受拉钢筋面积不小于0.16.
对非框架梁来说，梁顶计算配筋很多情况下是零，实际配筋采用架立筋，架立筋在计算中不考虑其贡献，即相当于受压钢筋为零。此时，非框架梁跨中最大配筋率应为2.1%，而非2.5%.
对非框架梁梁端及框架梁跨中来说，只要受压钢筋面积/受拉钢筋面积大于0.16，最大配筋率即可按2.5%控制，实际设计中是比较容易满足的，对一些特殊位置尚应注意。
比如我们增大梁端弯矩调幅，跨中梁底配筋加大，梁顶配筋减小，按规范通长筋的配置要求，则可能出现不满足0.16的情况。
3）钢筋混凝土梁的正截面承载力
相对受压区高度不大于界限受压区高度是混凝土梁设计中的一条重要原则。在梁截面尺寸和混凝土强度等级不变的情况下，增大受压区钢筋，是改善相对受压区高度的唯一方法。式1即可表明这一点。
受压钢筋增大，梁的承载力也提高。双筋截面混凝土梁的承载力表达式如下：
你看，如果受压区高度不变，即x不变，压区钢筋增大（根据式1，拉区钢筋也要增大），则Mu提高。
4）钢筋混凝土梁正截面加固
以前，我总有个错觉，觉得梁底贴钢板加固之后，很容易形成“超筋破坏”。我曾经看到过，有人在混凝土梁底粘工字钢，我一直担心那条梁会在压区形成脆性破坏。
但其实，《混凝土结构结构加固设计规范》是考虑了这一点的，如果你遵守规范的话。
受弯构件加固后的相对界限受压区高度不大于加固前控制值的0.85倍。
这一条就是为了杜绝“超筋破坏”。
但同时，我在想，绕过这一条，其实并不困难。我们可以同时在受拉区和受压区粘钢板，这样加固后的相对受压区高度就可以人为调控。
最终会出现什么情况呢？两块钢板之间夹一层厚厚的混凝土，钢板抗弯，混凝土抗剪。相当于我们把一条H型钢的腹板换成了钢筋混凝土。
不要高兴得太早，正截面承载力不能无限提高！《加固规范》也对此做出了限制。
钢筋混凝土构件加固后，其正截面受弯承载力的提高幅度，不应超过40%.
这条规定主要针对于粘贴钢板加固和碳纤维布加固。规范解释，此条是为了控制加固后构件的裂缝宽度和变形，及确保“强剪弱弯”。
但也不要太悲观，规范也给我们留了后门。包钢加固不受40%的限制。
不管怎样，抗弯和抗剪向来是一对孪生兄弟，我们在考虑提高抗弯承载力的同时，也要关注抗剪承载力。这一点在混凝土梁加固设计中容易被忽视。
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