為什麼鋼筋放太多了反而不好?

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這個問題很有趣,鋼筋的性能顯然優於混凝土,可是混凝土中的鋼筋卻不是越多越好。這其中究竟有何門道,我就從力學的角度,為大家解答一下。


1、鋼筋與混凝土的力學屬性

鋼筋是一種韌性材料,其彈性模量約200GPa,泊松比0.3,屈服應力約235MPa。對於不同的型號,具體的數值不一樣。

混凝土是一種脆性材料,型號比較多,彈性模量約30GPa,泊松比0.2,抗壓極限大的有80MPa,小的有30MPa,抗拉極限更小,約為抗壓極限的1/10-1/20。

鋼筋與混凝土的應力應變曲線示意圖如上圖。顯然,鋼筋的承載能力要遠優於混凝土。

2、鋼筋混凝土的受力形式

如圖所示,鋼筋混凝土通常作為梁存在,其兩側通常為固定鉸鏈、移動鉸鏈,或者固定支座,主要承受橫向載荷,包括集中力、集中力偶、分佈載荷等。

根據梁的受力形式,其變形只有一種可能,即下凹,如下圖。由此可見,下表面將會被拉長,而上表面會被壓短。正是由於梁這樣的受力和變形,在鋼筋混凝土中,鋼筋的分佈位於偏下方。

鋼筋主要用於承受拉伸載荷,而混泥土主要用於承受壓縮載荷。極限情況下,將梁全部用鋼筋代替,可以顯著提高整體結構的承載能力,但是其經濟成本卻大大提高了。同樣的,將梁全部用混凝土代替,那麼想要獲得設計的承載能力,梁必須設計的非常厚,這顯然增加了結構的自重。因此,目前的這種鋼筋混凝土結構,充分發揮了鋼筋的抗拉和混凝土的抗壓性能,降低了結構的自重,也減小了經濟成本。

3、鋼筋分佈太多可能導致鋼筋-混凝土分離——界面應力過大

鋼筋的分佈有2種情況,一種仍然將鋼筋佈置底部,一種則均勻分佈整個橫截面,如下圖。鋼筋與混凝土的這種組合,在界面處存在著一定的粘接力。當外載過大時,鋼筋與混凝土將會脫粘,從而整體性能下降。通過力學分析,我們知道,對於基體——混凝土,由於夾雜著鋼筋,兩種力學性質完全不一樣的材料粘接在一起,在界面會形成由於材料不連續導致的應力集中。因此,在分佈鋼筋的時候,首先要避免這個應力集中過大。

針對非正常分佈1,鋼筋之間的間距非常小。這就導致了單個“夾雜”引起的應力集中,會與附近的“夾雜”疊加,從而大大提高了應力集中係數。這種情況下,鋼筋與混凝土極易脫粘,從而導致鋼筋失效,混凝土下表面開裂。如下圖。

針對非正常分佈2,儘管“夾雜”導致的應力集中不會出現疊加。但是,對於整體結構來講,下層的鋼筋就已經滿足了需求。額外分佈的其他位置的鋼筋,除了由於“夾雜”導致的應力集中,並沒有帶來任何好處。當然,這種情況的整體承載能力是提升了很多,畢竟鋼筋比混凝土強一些。但是,這種情況下,起主要承載能力的變成了鋼筋,而鋼筋達到屈服時,混凝土早就承受不住了。特別是上下表面,上表面混凝土會出現壓潰的跡象,下表面出現裂縫。

4、總結

鋼筋混凝土結構是經過精確計算的結果。鋼筋的分佈不可過多,這會引起“夾雜”導致的應力集中的增加,分佈過密還會導致附近“夾雜”的應力集中出現疊加,從而使得鋼筋混凝土出現脫粘現象,讓鋼筋或者混凝土失效。


力學Nerd王小胖


您好,鄉墅建房謝工為您解答:

現在是建房熱潮,但回農村建房的人,大部分對施工這方面缺乏深入瞭解,特別是鋼筋只能一味聽包工頭,鋼筋用的越多越硬氣,其實這是一個大誤區,建房時,具體的鋼筋用量,是需要經過科學的結構計算得出的,嚴格按一定的要求的規格、數量放置,進行施工,是不可任意減少或者增加的。

如果鋼筋放太多,就不能充分發揮鋼筋的受力性能,當然,如果鋼筋放太少了,也不能發揮混凝土的抗壓性能,這些錯誤的方法,不僅會造成材料的浪費,而且建起來的房子也極其危險,今天小編不只指出這個誤區,還要教大家怎麼避免這個誤區!

一、對於鋼筋的放置是需要參照物的,首先要做的,就是定好板厚,重點就是裡面的鋼筋。

二、加密區與非加密區只有主樑才具備,次梁是不用的,而懸挑梁則要做個全長加密。

三、現澆樓板的鋼筋不能直接放在樓板上,板底筋的外皮一直到板的底面處,需要加上15mm的混凝土保護層厚度。

四、在搭接板筋時,下層要避開板中間的三分之一位置,在板邊搭接,上層處則要避開板邊的三分之一,在板中間搭接。

五、馬凳筋則直接放置在板底筋上,板底筋下部分十字部位,需要墊上保護層墊塊。

六、對於磚混結構,構造柱與圈樑是必備的,而且兩者缺一不可,而框架結構,也是可以設計構造柱的。

七、對於地梁方面,是不需要設置太多的鋼筋的,因為鋼筋是受接力的,混凝土才是抗壓的。

八、最後,因為各的設防烈度不同,房子戶型不同,地基選擇不同,結構佈置不同,配筋也都會不一樣的,正確的配筋需要經過專業的計算才能得出,但有一些,對於配筋越多越好這句話,是不可信的。

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鄉墅建築設計


這個需要一個專業名稱就是配筋率,配筋率就是鋼筋混凝土構件中縱向受力(拉或壓)鋼筋的面積與構件的有效面積之比,通俗的講就是混凝土受力面積與鋼筋面積的比例。

配筋率在橋樑和房屋中,有非常嚴格的要求。

一般是受壓構件:全部縱向鋼筋0.6%;一側縱向鋼筋0.2%,受彎構件、偏心受拉、軸心受拉構件一側的受拉鋼筋0.2%

這樣說可能很多人看不懂,我舉個例子。

在框架樑中,如果混凝土用多了,鋼筋少了,一但梁受力很大的時候,混凝土開裂,而內部的鋼筋少,就會出現斷裂。鋼筋一旦受損,房屋就會瞬間倒塌。這種情況叫欠筋破壞,引起破壞的是鋼筋。屬於突變,一旦發生,人連逃跑都來不僅,嚴禁出現這種情況。最大的事故是韓國三豐百貨店,感興趣可以搜索一下。

還有一種情況是鋼筋放多了,混凝土少了。這種情況是縱向配筋率過高,縱向鋼筋還未屈服,受壓區混凝土就被壓碎,梁是因混凝土被壓碎而破壞的,破壞過程較短,延性差,破壞帶有明顯的脆性,屬突變。因為混凝土和鋼筋是一個整體,受力才能最優,一旦混凝土破壞了,只有鋼筋受力,鋼筋只能受拉,受壓時容易破壞。一旦發生,也是瞬間就發生事故,嚴禁出現這種情況。最理想的情況是適筋梁破壞:縱向配筋率適中,縱向鋼筋的屈服先於受壓區混凝土被壓碎,梁是因鋼筋受拉屈服而逐漸破壞的,破壞過程較長,有一定的延性,屬徐變。

因為一旦出現情況,人們能夠事先看到,預料到會有事故發生,這時候人員可以及時撤離,這是工程上最理性的配筋率。

希望能幫到你


世界文化大雜燴


這是個比較專業問題。

鋼筋放多了,就是超筋,就可能造成混凝土先於鋼筋破壞,產生結構脆性破壞,就是結構變形損壞是無預兆突發性的,是非常危險的。

而適筋構件破壞前是有先兆的,並且過載消除後,構件變形能回彈,回到以前狀態,我們叫這塑性變形。

我92年工民建大學本科畢業,一直從事建築行業,舉個親身經歷的例子。樓板施工完,模板拆除後,在樓面放置磚、沙、水泥等準備砌築,由於一次性堆的過多,並較集中,下層施工的工人看到梁變形彎曲,梁底混凝土還出現裂縫。立即停止上層樓層的材料堆放,減少樓面的施工荷載,梁馬上回彈回去,裂縫也基本看不到。

如果是超筋梁,在梁破壞前,都不會出現梁的變形,就不會發現梁破壞的先兆,會可能一直在繼續增加施工材料堆放,直到梁突然斷裂破壞,這是非常危險的。

所以超筋的混凝土構件是絕對不允許的,國家建築設計規範有強制性要求,少筋也不允許,一般通過限制配筋率進行控制。


東江一條龍


昨天小編接到一個客戶的來電問我說,家裡要建房子,想建的牢固些,但是鋼筋不知道怎麼放。工頭說“鹽多不壞菜”鋼筋多放點,房子肯定牢固!這樣對麼?

這個肯定是錯的呢,為什麼這麼說呢?其實這就是很多農村人的思維誤區,覺得建房子,只要我所有的材料都用好的,多用一點,房子肯定就牢固!我們在設計房屋別墅的時候,鋼筋混凝土結構構件的柱、板配筋都是根據力學計算標準來配置的!我們國家的建築工程管理上面,也是有一整套的一個標準體系的,絕對不能胡亂搭配,不然容易產生很大的安全隱患!

框架受理示意圖△△

首先,我們要知道鋼筋和混凝土的特性。大家看上圖,鋼筋在房梁裡面它是承受左右的一個拉力的。說的再簡單一點,給你一根鋼筋你能不能把他拉斷呢?這個顯然是很難的,但是你可以相對輕鬆的把它壓彎。

混凝土就是承受壓力的,像我們正常的混凝土,你上面不管放多少的東西去碾壓,它也很難被破壞,但是你要把承受的壓力變得不均勻,他很容易就產生了裂縫。所以在正常的一道房梁裡面,鋼筋承受著左右的拉力是建築成為一個主體,這樣混凝土承受的壓力相對平均,這樣的房屋才會牢固!

如果建房的時候,房梁裡面你鋼筋放多了,那麼其相應的你的混凝土就放少了。這個在工程術語上我們叫做“超筋梁”。受到承重壓力高,即使鋼筋還吃的住,但是混凝土已經因為受力不均勻,而被壓碎了破壞掉。自然房梁也就吃不住了,那你的房子自然也就會出現嚴重的問題了!

還有一種就是鋼筋放少了,同樣也是不行的。混凝土多了,鋼筋少了,那麼一旦房梁受到較大壓力的時候混凝土一旦開裂,而內部的鋼筋太少的話,房梁會快速的斷裂,引起房屋的整體倒塌,這種破壞非常快,幾乎沒有任何時間留給屋內的人員進行逃生。

如果大家在經濟條件允許的情況下,還是找一個設計單位去幫您設計一下,畢竟安全無小事。

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美墅建房


鋼筋混凝土結構構件的柱、梁、板配筋是根據結構計算來確定的,依據國家相關鋼筋混凝土結構建築規範的要求來配量的。國家管理我國建築工程是有一整套標準體系。

鋼筋混凝土結構中的柱、梁、板配筋不是想放多少就放多少的。是根據國家規範及力學計算來科學確定的。

現在農村建房多數人都沒有正規的設計圖紙,這給農村建房帶來了很大的結構安全隱患,農村建房房屋的鋼筋由建房施工師傅來確定,很多農村施工人員不懂鋼筋混凝土的結構性能,更不懂鋼筋混凝土的結構計算原理和方法,所以農民建房房屋的配筋計算存在很大的安全隱患。

為了建房結構安全穩固,現在農村建房很多都開始請專業的夾住設計人員進行設計,通過正規設計建造的房屋,安全性會更有保障,正規設計的圖紙,房屋的柱、梁、板鋼筋是通過科學的力學計算來配置的所以房屋的結構俺去更有保證。

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住宅公園


鋼筋混凝土結構有梁,板,柱,牆和構造結構,其中每種結構也分好幾種形式,如梁又分挑梁、簡支梁,連續梁等……

只要是鋼筋砼(混凝土的簡寫,人工石,與銅同音)都有超筋、適筋、少筋之分,鋼筋放太多了就是超筋結構,放少了就屬少筋結構,在建築中都不允許存在,因為這種結構在破壞前沒有預兆,當上部結構重量超過設計允許後,會造成瞬間倒塌,人員與財產來不及轉移,造成無法估量的生命財產損失。

換一個角度說,超筋結構也不會提高結構的承載能力,只會浪費鋼筋浪費錢財。很多人疑問為何鋼前放多一點不能提高結構的承載能力呢?要對非專業人員說清此問題真不是三言兩語。在這裡我只能打個淺顯的比方,如一根扁擔人用來挑東西后,扁擔的上部分是受拉力的,下部部分是受壓力的。如果扁擔斷了的原因有三種情況,一種是上部分被拉斷了,一種是下部分被壓碎了,不管是那種情況的發生,總之是扁擔被破壞,不能用了,還有一種情況是扁擔上部和下部被同時拉壞和壓壞。那麼鋼筋砼結構就如同這根扁擔,鋼筋承受拉力,砼承受壓力,鋼筋放得再多,砼壞了,這個結構就壞了,就和扁擔下部被壓碎了一樣。鋼筋砼結構為什麼要適筋結構,就是為了讓扁擔上部受拉和下部受壓同時破壞,就不會造成浪費,超筋就是浪費鋼筋,少筋就會很費砼。

現在很多朋友就會有另一個疑問,兩邊都同時破壞,不是更危險嗎?那就是你們不瞭解鋼筋的性能,鋼筋的拉力分為屈服強度和抗拉強度,抗垃強度也就是拉斷鋼筋的拉力,屈服強度是正常使用鋼筋的拉力,抗拉強度比屈服強度一般要大25%左右,設計上只用屈服強度。實際上,鋼筋達到屈服強度後,鋼筋砼結構也就破壞了,但因為有更大的抗拉強度存在,結構只會開裂,但不會斷。

太難說了,設五萬字以上這個問題說不清楚呀,如何讓非專業人士能理解,讓有這方面專業的朋友們補充吧!


搬磚交稅


這個問題問的很好。

對於普通人來說,專業術語太多的話,反而不易搞懂。

通俗講,一個鋼筋混凝土構件比如梁或柱,當然是由混凝土和鋼筋組合而成的。兩種材料有不同的受力特性:混凝土抗壓力性能好,抗拉能力差。鋼筋受拉性能好,抗壓性能不好。

設計時將他們組合在一起,就形成了鋼筋混凝土構件。各取所需,彌補了各自的缺點,提高了鋼筋混凝土構件的強度。

這個應該是不難理解的。

問題是為什麼鋼筋放多了反而會不好呢?

如上所述,設計時,鋼筋是放在構件的受拉部位的,最理想的設計宗旨是在外力的作用下,混凝土正好壓壞,同時鋼筋屈服(變形太大了,再拉就斷了)這樣兩種材料得到了充分應用,安全又經濟。這是混凝土構件設計的原則。但是如果鋼筋放的太多了,在外力的作用下,鋼筋還未屈服,也就是還可以承受更多荷載,但這時混凝土承受的壓力早已超過自身的強度,會被壓碎的,這是瞬間過程,一旦出現這種構件就破壞了。會造成很嚴重的後果。所以設計規範是嚴禁這種所謂超筋設計的。

那麼有人要問為什麼少放鋼筋不就行了麼。是的,當鋼筋量少於設計承受荷載時,鋼筋就屈服了,導致構件受拉部位放的鋼筋位置混凝土出現變形和裂縫,此時構件受壓部分混凝土紋絲不動。不會立刻破壞。肉眼是可以發現的,及時採取補救加固措施後,構件仍然是安全的。

只要構件設計時按規範設計放置適量的鋼筋,安全就沒有問題。

這樣解釋應該可以理解吧。

其實還是使用安全的問題


晨曦看霧


這是我本專業的問題,我用通俗點的語言說說這事

首先一個概念:有鋼筋的受力構件就是為了承擔荷載,當超載時,構件就要被破壞。破壞分三種形式,超筋,適筋,少筋。工程建築上理想是適筋破壞,最不理想是超筋破壞,就是問題所指鋼筋放多了反而不好,因為超筋破壞時,構件無形變,脆性斷裂,無反應時間,危害巨大,而且浪費材料,吃力不討好,不過建築大多是少筋破壞,超筋基本是實驗數據

我以梁這個受力構件為例,因為板和柱受力稍稍複雜一點,板有雙向板受力,柱有偏心受力。如一根8米長大梁,設計載重是5kN/m,然後施工時多放了鋼筋,那他在載重超過5的任何時候,都可能突然斷掉,無預警。若按設計放了適量鋼筋,那荷載是5.1時,梁受拉區就出現裂縫,5.2時裂縫繼續變大,說點簡單點就是變形會循序漸進,讓人們有反應時間。下圖中0號和4號就是鋼筋放多了的破壞,123是按設計理想破話狀態



一級建造師廢寢哥


對於學土木工程的人來說,鋼筋混凝土結構設計原理是必修的一門課程。而對於結構設計大師,更對鋼筋混凝土結構瞭如指掌,他們對鋼筋混凝土結構中鋼筋用量把控得非常好。我們國家有關鋼筋混凝土結構的規範中都有一個對配筋的計算。


要回答你的問題,首先從鋼筋混凝土結構的設計及破壞形式說起。

鋼筋混凝土結構設計,在外部荷載作用下,截面的底部是受拉的,截面的另一面是受壓的,而混凝土受壓能力特別強,受拉能力只有受壓的十幾分之一,所以在受拉這端配置一定的鋼筋來抵抗外部荷載產生的拉力。最終整個截面是要達到平衡。下面說說幾種破壞形式。

1.脆性破壞,所謂脆性破壞就是鋼筋混凝土結構毫無徵兆的突然性破壞,破壞前沒有一點徵兆,突然性的,結構發生這種破壞會導致嚴重的後果,因為人們沒有準備。發生這種破壞的主要原因是受拉端鋼筋配製不夠,鋼筋突然被拉斷。

2.脆性破壞的另外一種形式是鋼筋配置很多,在截面受壓端混凝土的在外部荷載作用下突然被壓碎。破壞的後果也是很嚴重的。大多數人可能認為混凝土被壓碎是很不可想象的,但是現實情況確實存在這麼一種情況。

3.延性破壞,所謂延性破壞就是結構在發生破壞時,結構有一定的延性,給人們一個信號,有時間做出相應準備。這種就必須尋找鋼筋混凝土結構鋼筋用量與受壓混凝土之間的平衡。這種是做結構設計人員必須注意的。

希望能夠解答你的疑惑,喜歡的點贊,關注,評論,謝謝大家。


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