基本介紹
- 中文名：鋼滾筒
- 外文名：Steel drum
- 定義：總截面積與構件有效面積的比值
- 目的：提高混凝土抗彎能力
- 概念：鋼筋混凝土
- 學科：土木工程
簡介,配筋率對混凝土斷裂的影響,配筋率與彈性模量的關係,
簡介
混凝土是實際工程中套用最廣泛的建築材料之一，其受力的過程也就是裂縫產生和擴展的過程，一旦混凝土產生裂縫，在荷載等因素的影響下，這些裂縫會進一步擴展，最終導致整個結構的破壞。為了抑制裂縫的進一步擴展，防止混凝土結構發生脆斷現象，通常在混凝土中埋入鋼筋、鋼纖維等抗拉性能好的材料，以彌補混凝土抗拉能力的不足，提高結構的抗破壞能力。鋼筋比，又稱面積配筋率，鋼筋混凝土構件中受力鋼筋的總截面積與構件截面有效面積的比值，以百分比表示。中國“規範”對一般構件的最大、最小配筋率均有規定。構件中配置的鋼筋截面面積與規定的混凝土截面面積的比值。
最小配筋率式為保證鋼筋混凝土截面所能抵抗的彎矩不致小 於它的抗裂彎矩而規定的配筋率的下限值，以免構 件開裂後鋼筋立即屈服而發生脆性破壞。歐洲混凝 土協會-國際預應力混凝土協會 (CEB-FIP)模式規 范還根據裂縫寬度的限值規定混凝土受拉區的最小 配筋率，以便保證結構的使用性能良好。受彎構件的配筋率達到相應於混凝土即將破壞時的配筋率，稱為最大配筋率。
配筋率對混凝土斷裂的影響
混凝土斷裂是混凝土材料由於裂縫的形成和發展造成的破壞。混凝土由於施工期溫度控制不當或其他原因，會出現微細裂縫。在工作期間，由於荷載和溫度變化等因素，這些微細裂縫會發展，部分連通、合併成一條或多條巨觀裂縫並逐步擴展，最終可能導致結構破壞。在裂縫尖端兩側混凝土表面貼上的應變片顯示，在混凝土開裂之前，隨著荷載的增加，裂縫尖端兩側的應變也隨著增加，屬於拉應變；但在某一時刻，當應變增加到峰值時，裂縫尖端處的混凝土由於應力集中而開裂，此時裂縫兩側的混凝土變形得到釋放，在曲線上反映為拉應變不再增加，而荷載繼續增加。由於縫端混凝土的開裂，其附近的拉應力卸載，拉應變減小，甚至出現壓應變，應變峰值所對應的荷載即為起裂荷載。隨著配筋率的逐漸增大，試件發生失穩破壞時，鋼筋的約束力也在逐漸增大，鋼筋對混凝土的約束作用也在逐漸增強，但是所有鋼筋均沒有屈服，屬於超筋破壞。臨界有效裂縫長度隨著配筋率的增大而逐漸減小，說明超筋破壞時，試件的延性隨著配筋率的增大而逐漸降低。鋼筋混凝土試件的起裂斷裂韌度與配筋率無關，是材料固有的一個參數，而失穩斷裂韌度隨著配筋率的增大而逐漸增大。鋼筋混凝土試件的延性隨著配筋率的增大而逐漸降低。
配筋率與彈性模量的關係
彈性模量是材料在外力作用下產生的應力與伸長或壓縮彈性形變之間的關係。亦稱楊氏模量。其數值為試樣橫截面所受正應力與應變之比。它表征材料抵抗變形的能力，與材料的強度、變形、斷裂等性能均有關係，是材料的重要力學參數之一。彈性模量是結構分析的重要參數，對於鋼筋混凝土結構，在結構分析時彈性模量如何取值的問題，還沒有完全解決 一種觀點認為鋼筋混凝土的配筋率很小，鋼筋的影響可以忽略不計，可近似取素混凝土的彈性模量值。但大多數學者仍認為鋼筋混凝土彈性模量的取值還是應該計入鋼筋的影響。針對鋼筋混凝土這種複合材料，劉慶濤提出了運用有限元法計算懸臂樑的撓度，根據撓度與彈性模量之間的關係間接獲得複合材料彈性模量的方法。配筋率對鋼筋混凝結構彈性模量的影響是明顯的，在結構動力計算和超靜定結構的內力計算中，配筋率較高時，若忽略鋼筋對彈性模量的影響，會對計算結果造成誤差。彈性模量與配筋率基本呈線性關係，鋼筋混凝土複合材料的彈性模量近似取鋼筋和混凝土兩種材料截面面積的加權平均值是合理的，在合理的配筋率範圍內，誤差不超過5%。
