钢筋混凝土柱最大配筋率应≤5%,这在《混规》9.3.1条、11.4.13条,《抗规》6.3.8条及《高规》6.4.4条都有规定,其中只有《混规》条文说明给了相应解释:

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     按 照条文解释,第一是考虑受力因素,混凝土徐变卸载,钢筋弹性回复会引起横向裂缝,一起来看看这条该怎么理解?

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钢筋混凝土短柱的轴心受压试验

钢筋和混凝土受压时的应力-应变关系

   在短期荷载作用下,柱截面上各处的应变均匀分布,因混凝土与钢筋粘结较好,两者的压应变值相同,当荷载较小时,轴向压力与压缩量基本成正比例增长,荷载增加至一定量时,柱中的纵向钢筋屈服,随着荷载继续增加,混凝土保护层剥落,纵筋向外压曲,混凝土被压碎而柱破坏。即,短柱的受力过程分为两个阶段:①开始加载到钢筋屈服为第I阶段;②从钢筋屈服到混凝土被压碎为第Ⅱ阶段,

       钢筋混凝土轴心受压构件,由纵向钢筋和混凝土共同承担压力,钢筋与混凝土变形协调应变值相等:

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    构件受到的轴向压力较小时(约小于极限荷载的30%时),为了简化计算,可忽略混凝土材料应力与应变之间的非线性性质,采用的线性物理关系,当ε=ε´时,钢筋屈服,标志着第Ⅱ阶段的开始。钢筋的应力保持不变,混凝土的应力快速增加。

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 由于ε=ε0=ε´=0.002,相应的纵筋应力值为:

σ´=Es*εs≈200X10³X0.002=400N/mm²。由此可知,轴心受压短柱中,当钢筋的强度超过 400N/mm²时,其强度得不到充分发挥。故对于屈服强度大于400N/mm²的钢筋,在计算时只能取400N/mm²,这也解释了《混规》4.2.3中规定,轴压构件中钢筋屈服强度fy´≤400N/mm²的原因:

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     轴心受压构件在保荷载长期作用下,由于混凝土的徐变影响,其压缩变形将随时间的增加而增大,由于混凝土和钢筋共同作用,混凝土的徐变还将使钢筋的变形也随之增大,钢筋的应力相应地增大,从而使钢筋分担外荷载的比例增大。

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徐变对短柱受力性能的影响

 

     由于混凝土徐变的影响,钢筋的压应力不断增大,混凝土的压应力不断减小,钢筋与混凝土之间产生应力重分布。由于混凝土的徐变变形的大部分不可恢复,在荷载为零的条件下,钢筋受压,混凝土受拉会在混凝土中产生拉应力,且纵向受力钢筋越多,拉应力越大。严重的会在柱上产生水平裂缝。

      第二是考虑施工因素,钢筋太多施工不方便,这个好理解就不用多解释了。

结论

1、在实际工程中,长期加载后完全卸载的情况极为罕见。即使在改造加固过程中,也几乎不可能实现全部卸载。

2、至于《混规》11.4.13条文说明中提到的钢筋太多施工不方便的问题,如果采取了一定的措施,比如设计采用并筋方式,保证了钢筋净距要求,施工严格按规范控制混凝土粗骨料的粒径、混凝土的和易性、充分振捣等,保证施工质量,钢筋混凝土柱含钢率突破5%限值也不是问题。