原創作者：鲲鵬

鋼筋混凝土梁的最大配筋率，在實際工程中，大家通常都是按2.5%控制的。某些審圖單位也是按2.5%控制。

《高規》6.3.3條：

抗震設計時，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于2.5%，不應大于2.75%；當受拉鋼筋配筋率大于2.5%時，受壓鋼筋的配筋率不應小于受拉鋼筋的一半。

《混規》11.3.7條，《抗規》6.3.4條：

（框架梁）梁端縱向受拉鋼筋的配筋率不宜大于2.5%，...

以上大概就是2.5%的出處。《抗規》2001版，更是将2.5%的要求定為強條。

但你發現沒有，以上關于2.5%的要求，都是針對框架梁梁端的；框架梁跨中以及非框架梁的最大配筋率，并沒有明确規定。

然而，實際工作中，很多人将2.5%的應用範圍擴大了。

1）2.5%究竟是怎麼回事？

抗震設計，梁端配筋的要求，大概有三點：1）梁端混凝土相對受壓區高度，一級不大于0.25，二三級不大于0.35；2）梁端縱筋底面和頂面的比值，一級不小于0.5，二三級不小于0.3；3）對梁端箍筋的要求。

以上這三點都是強條，其重要性高于2.5%的要求。

這3 1條，其目的隻有一個，即框架梁的延性設計。

梁的變形能力主要取決于梁端的塑性轉動量，梁的塑性轉動量與截面混凝土相對受壓區高度有關。梁端底面的鋼筋可增加負彎矩時的塑性轉動能力，還能防止在地震中梁底出現正彎矩時過早屈服或破壞過重，從而影響承載力和變形能力的正常發揮。根據國内外試驗資料，受彎構件的延性随受拉配筋率的提高而降低，随受壓鋼筋配筋率的提高而提高。

你會發現，相對受壓區高度和底頂比要求的核心，其實就是受壓區鋼筋不能太少，如果受壓區鋼筋很多，受拉鋼筋配筋率理論上可以很大。所以規範又規定了最大配筋率2.5%，封頂2.75%.

我們做個簡單推論。考慮壓區鋼筋（且小于拉區鋼筋）的相對受壓區高度計算公式（式1）：

規定，相對受壓區高度為：

縱筋頂底比為：

C30、HRB400為例進行計算，則最大配筋率與相對受壓區高度、縱筋底頂比之間的關系（式2）為：

2）框架梁跨中和非框架梁的最大配筋率

混凝土正截面受彎破壞有三種形态，适筋破壞、超筋破壞和少筋破壞。混凝土梁的最大配筋率即由超筋破壞決定。

如果梁配置較大的受拉鋼筋，混凝土梁會在沒有明顯征兆的情況下，受壓區混凝土被壓碎而突然破壞，此時，受拉區鋼筋小于屈服強度，這種破壞屬于脆性破壞。因此，我們要對混凝土梁的最大配筋率進行限制。

最大配筋率的本質，就是要滿足相對受壓區高度小于界限受壓區高度。以C30，HRB400為例，界限受壓區高度為0.518.

令ξ=0.518，根據式2，ρ=2.1%/(1-μ)，如果不考慮壓區鋼筋（μ=0），最大配筋率為：ρ=2.1%

在相對受壓區高度不大于0.518的情況下，最大配筋率為2.5%，則相當于μ=0.16，受壓鋼筋面積/受拉鋼筋面積不小于0.16.

對非框架梁來說，梁頂計算配筋很多情況下是零，實際配筋采用架立筋，架立筋在計算中不考慮其貢獻，即相當于受壓鋼筋為零。此時，非框架梁跨中最大配筋率應為2.1%，而非2.5%.

對非框架梁梁端及框架梁跨中來說，隻要受壓鋼筋面積/受拉鋼筋面積大于0.16，最大配筋率即可按2.5%控制，實際設計中是比較容易滿足的，對一些特殊位置尚應注意。

比如我們增大梁端彎矩調幅，跨中梁底配筋加大，梁頂配筋減小，按規範通長筋的配置要求，則可能出現不滿足0.16的情況。

3）鋼筋混凝土梁的正截面承載力

相對受壓區高度不大于界限受壓區高度是混凝土梁設計中的一條重要原則。在梁截面尺寸和混凝土強度等級不變的情況下，增大受壓區鋼筋，是改善相對受壓區高度的唯一方法。式1即可表明這一點。

受壓鋼筋增大，梁的承載力也提高。雙筋截面混凝土梁的承載力表達式如下：

你看，如果受壓區高度不變，即x不變，壓區鋼筋增大（根據式1，拉區鋼筋也要增大），則Mu提高。

4）鋼筋混凝土梁正截面加固

以前，我總有個錯覺，覺得梁底貼鋼闆加固之後，很容易形成“超筋破壞”。我曾經看到過，有人在混凝土梁底粘工字鋼，我一直擔心那條梁會在壓區形成脆性破壞。

但其實，《混凝土結構結構加固設計規範》是考慮了這一點的，如果你遵守規範的話。

受彎構件加固後的相對界限受壓區高度不大于加固前控制值的0.85倍。

這一條就是為了杜絕“超筋破壞”。

但同時，我在想，繞過這一條，其實并不困難。我們可以同時在受拉區和受壓區粘鋼闆，這樣加固後的相對受壓區高度就可以人為調控。

最終會出現什麼情況呢？兩塊鋼闆之間夾一層厚厚的混凝土，鋼闆抗彎，混凝土抗剪。相當于我們把一條H型鋼的腹闆換成了鋼筋混凝土。

不要高興得太早，正截面承載力不能無限提高！《加固規範》也對此做出了限制。

鋼筋混凝土構件加固後，其正截面受彎承載力的提高幅度，不應超過40%.

這條規定主要針對于粘貼鋼闆加固和碳纖維布加固。規範解釋，此條是為了控制加固後構件的裂縫寬度和變形，及确保“強剪弱彎”。

但也不要太悲觀，規範也給我們留了後門。包鋼加固不受40%的限制。

不管怎樣，抗彎和抗剪向來是一對孿生兄弟，我們在考慮提高抗彎承載力的同時，也要關注抗剪承載力。這一點在混凝土梁加固設計中容易被忽視。

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