第 6 章 受壓構(gòu)件的截面承載力

1、第6章受壓構(gòu)件的截面承載力思考題6.1軸心受壓普通鋼筋短柱與長(zhǎng)柱的破壞形態(tài)有何不同？軸心受壓長(zhǎng)柱的穩(wěn)定系數(shù)如何確定？軸心受壓普通箍筋短柱的破壞形態(tài)是隨著荷載的增加，柱中開始出現(xiàn)微細(xì)裂縫，在臨近破壞荷載時(shí)，柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發(fā)生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，柱子即告破壞。而長(zhǎng)柱破壞時(shí)，首先在凹側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側(cè)混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側(cè)向撓度急劇增大，柱子破壞。lsl

2、s《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用穩(wěn)定系數(shù)來(lái)表示長(zhǎng)柱承載力的降低程度，即＝NuNu，Nu和Nu分別為長(zhǎng)柱和短柱的承載力。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)理統(tǒng)計(jì)可得的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：當(dāng)l0／b＝8～34時(shí)，＝1.177－0.021l0／b；當(dāng)l0／b＝35～50時(shí)，＝0.87－0.012l0／b。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比l0／b較大的構(gòu)件，考慮到荷載初始偏心和長(zhǎng)期荷載作用對(duì)構(gòu)件承載力的不利影響較大，的取值比按經(jīng)驗(yàn)公式所得到的值還要降低一些，以保證安全

3、。對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比l0／b小于20的構(gòu)件，考慮到過(guò)去使用經(jīng)驗(yàn)，的取值略微抬高一些，以使計(jì)算用鋼量不致增加過(guò)多。6.2簡(jiǎn)述偏心受壓短柱的破壞形態(tài)。偏心受壓構(gòu)件如何分類？鋼筋混凝土偏心受壓短柱的破壞形態(tài)有受拉破壞和受壓破壞兩種情況。受拉破壞形態(tài)又稱大偏心受壓破壞，它發(fā)生于軸向力N的相對(duì)偏心距較大，且受拉鋼筋配置得不太多時(shí)。隨著荷載的增加，首先在受拉區(qū)產(chǎn)生橫向裂縫；荷載再增加，拉區(qū)的裂縫隨之不斷地開裂，在破壞前主裂縫逐漸明顯，受拉鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服

4、強(qiáng)度，進(jìn)入流幅階段，受拉變形的發(fā)展大于受壓變形，中和軸上升，使混凝土壓區(qū)高度迅速減小，最后壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變值，出現(xiàn)縱向裂縫而混凝土被壓碎，構(gòu)件即告破壞，破壞時(shí)壓區(qū)的縱筋也能達(dá)到受壓屈服強(qiáng)度，這種破壞屬于延性破壞類型，其特點(diǎn)是受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，導(dǎo)致壓區(qū)混凝土壓碎。受壓破壞形態(tài)又稱小偏心受壓破壞，截面破壞是從受壓區(qū)開始的，發(fā)生于軸向壓力的相對(duì)偏心距較小或偏心距雖然較大，但配置了較多的受拉鋼筋的情況，此時(shí)構(gòu)件截面全部受壓或大

5、部分受壓。破壞時(shí)，受壓應(yīng)力較大一側(cè)的混凝土被壓碎，達(dá)到極限應(yīng)變值，同側(cè)受壓鋼筋的應(yīng)力也達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度，而遠(yuǎn)測(cè)鋼筋可能受拉可能受壓，但都達(dá)不到屈服。破壞時(shí)無(wú)明顯預(yù)兆，壓碎區(qū)段較大，混凝土強(qiáng)度越高，破壞越帶突然性，這種破壞屬于脆性破壞類型，其特點(diǎn)是混凝土先被壓碎，遠(yuǎn)測(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，但都不屈服。偏心受壓構(gòu)件按受力情況可分為單向偏心受壓構(gòu)件和雙向偏心受壓構(gòu)件；按破壞形態(tài)可分為大偏心受壓構(gòu)件和小偏心受壓構(gòu)件；按長(zhǎng)細(xì)比可分為短柱、長(zhǎng)柱和

6、細(xì)長(zhǎng)柱。6.3長(zhǎng)柱的正截面受壓破壞與短柱的破壞有何異同？什么是偏心受壓長(zhǎng)柱的二階彎矩？偏心受壓長(zhǎng)柱的正截面受壓破壞有兩種形態(tài)，當(dāng)柱長(zhǎng)細(xì)比很大時(shí)，構(gòu)件的破壞不是由于材料引起的，而是由于構(gòu)件縱向彎曲失去平衡引起的，稱為“失穩(wěn)破壞”，它不同于短柱所發(fā)生的“材料破壞”；當(dāng)柱長(zhǎng)細(xì)比在一定范圍內(nèi)時(shí)，雖然在承受偏心受壓荷載后，偏心距由ei增加到ei＋f，使柱的承載能力比同樣截面的短柱減小，但就其破壞本質(zhì)來(lái)講，與短柱破壞相同，均屬于“材料破壞”，即為截

7、面材料強(qiáng)度耗盡的破壞。軸心受壓長(zhǎng)柱所承受的軸向壓力值，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》ξ的限制條件為0.3≤ζ≤取1.7，當(dāng)ζ＞1.7時(shí)，按ζ＝1.7計(jì)算。2）對(duì)hw／tw≤6的箱形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件，其受扭承載力Tu的計(jì)算公式為：Tu=0.35αnftWt1.2ζ式中fyvAst1Acs（3）αn——箱形截面壁厚影響系數(shù)，αn＝(0.25tw／bh)，當(dāng)αn＞1時(shí)，取αn＝1。3）對(duì)T形和I形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件，可將其截面劃分為幾個(gè)矩形

8、截面進(jìn)行配筋計(jì)算，矩形截面劃分的原則是首先滿足腹板截面的完整性，然后再劃分受壓翼緣和受拉翼緣的面積。劃分的各矩形截面所承擔(dān)的扭矩值，按各矩形截面的受扭塑性抵抗矩與截面總的受扭塑性抵抗矩的比值筋分配的原則確定，并分別按式（1）計(jì)算受扭鋼筋。注意：為了避免發(fā)生少筋破壞，受扭構(gòu)件的配筋應(yīng)有最小配筋量的要求；為了避免發(fā)生超筋破壞，構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)滿足《規(guī)范》規(guī)定。（2）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)構(gòu)件混凝土剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力計(jì)算，類似于純扭構(gòu)

9、件的截面承載力計(jì)算，亦根據(jù)截面形式的不同，采用不同的計(jì)算公式，步驟如下：1）對(duì)矩形截面鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件a.對(duì)一般剪扭構(gòu)件受剪承載力：Vu=0.7(1.5βt)ftbh01.25fyv受扭承載力：Asvh0s（4）Vu=0.35βtftWt1.2ζ式中fyvAst1Acs（5）βt為剪扭構(gòu)件混凝土受拉承載力降低系數(shù)，一般剪扭構(gòu)件的βt值按下式計(jì)算：βt＝1.5VWt10.5Tbh0（6）b.對(duì)集中荷載作用下獨(dú)立的鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件(包括

10、作用有多種荷載，且其中集中荷載對(duì)支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75％以上的情況)受剪承載力：Vu=受扭承載力：A1.75(1.5βt)ftbh0fyvsvh0sλ1（7）同式（5）。式中βt應(yīng)改為按下式計(jì)算：βt＝1.510.2(λ1)VWtTbh0（8）按式（6）及式（8）計(jì)算得出的βt值，若小于0.5，取βt＝0.5；若大于1.0，取βt＝1.0。2）對(duì)箱形截面鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件a對(duì)一般剪扭構(gòu)件受剪承載力：Vu=0.7

11、(1.5βt)ftbh01.25fyv受拉承載力：Asvh0sVu=0.35αnβtftWt1.2ξ式中fyvAst1Acs（9）βt近似按式（6）計(jì)算。b對(duì)集中荷載作用下獨(dú)立的鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件(包括作用有多種荷載，且其中集中荷載對(duì)支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75％以上的情況)受剪承載力：Vu=受拉承載力：A1.75(1.5βt)ftbh0fyvsvh0sλ1同式（9）。式中βt近似按式（8）計(jì)算。3）對(duì)T形和I形截面

12、鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件a.受剪承載力，按式（4）與式（6）或按式（7）與式（8）進(jìn)行計(jì)算。b.受扭承載力，可按純扭構(gòu)件的計(jì)算方法，將截面劃分為幾個(gè)矩形截面分別進(jìn)行計(jì)算；腹板可按式（5）及式（6）或式（8）進(jìn)行計(jì)算；受壓翼緣及受拉翼緣可安矩形截面純扭構(gòu)件的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。8.2在鋼筋混凝土構(gòu)件純扭實(shí)驗(yàn)中，有少筋破壞、適筋破壞、超筋破壞和部分超筋破壞，他們各有什么特點(diǎn)？在受扭計(jì)算中如何避免少筋破壞和超筋破壞？鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的適筋破壞是在扭矩的

13、作用下，縱筋和箍筋先到達(dá)屈服強(qiáng)度，然后混凝土被壓碎而破壞，屬于延性破壞類型；部分超筋破壞主要發(fā)生在縱筋與箍筋不匹配，兩者配筋率相差較大時(shí)，當(dāng)縱筋配筋率比箍筋配筋率小得多時(shí)，則破壞時(shí)僅縱筋屈服，而箍筋不屈服；反之，則箍筋屈服，縱筋不屈服，這種破壞亦具有一定是延性，但較適筋受扭構(gòu)件破壞時(shí)的截面延性??；超筋破壞主要發(fā)生在縱筋和箍筋的配筋率都過(guò)高時(shí)，破壞時(shí)縱筋和箍筋都沒有達(dá)到屈服強(qiáng)度而混凝土先行壓壞，屬于脆性破壞類型；少筋破壞主要發(fā)生在縱筋和箍