混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[第六章受壓構(gòu)件的截面承載力]山東大學(xué)期末考試知識點復(fù)習(xí)

1、第六章 受壓構(gòu)件的截面承載力1內(nèi)容組成本章的主要內(nèi)容大致如圖61所示。2內(nèi)容總結(jié)(1根據(jù)長細比的大小，柱可分為長柱和短柱兩類。軸心受壓短柱在短期加載和長期加載的受力過程中，截面上混凝土與鋼筋的應(yīng)力比值是不斷變化的，截面應(yīng)力發(fā)生重分布。軸心受壓長柱在加載后將產(chǎn)生側(cè)向變形，從而加大了初始偏心距，產(chǎn)生附加彎矩，使長柱最終在彎矩和軸力共同作用下發(fā)生破壞。其受壓承載力比相應(yīng)短柱的受壓承載力低，降低程度用穩(wěn)定系數(shù)反映。當柱的長細比更大時，還可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。(2對于普通箍筋柱，箍筋的主要作用是防止縱筋壓曲，并與縱筋構(gòu)成骨架。對于螺旋筋柱，螺旋箍筋的主要作用是約束截面核心混凝土，使截面核心混凝土處于三向受壓

2、狀態(tài)，提高核心混凝土的強度和變形能力，從而提高螺旋筋柱的受壓承載力和變形能力，這種作用也稱“套箍作用”。(3偏心受壓構(gòu)件正截面有大偏心受壓和小偏心受壓兩種破壞形態(tài)。大偏心受壓破壞與雙筋梁的正截面適筋受彎破壞類似，屬延性破壞類型。小偏心受壓破壞屬脆性破壞類型。偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算采用的基本假定與受彎構(gòu)件相同，因此區(qū)分兩種破壞 形態(tài)的界限相對受壓區(qū)高度系數(shù)b 是與受彎構(gòu)件相同的。(4偏心受壓構(gòu)件軸向壓力的偏心距，應(yīng)考慮兩種附加值：一是附加偏心距a ，這主要是考慮荷載作用位置的不定性、混凝土質(zhì)量的不均勻性以及施工偏差等因素對軸向壓力偏心距的影響；二是偏心距增大系數(shù)，這主要是考慮偏心受壓長柱縱

3、向撓曲對軸向力偏心距的影響。(5矩形截面非對稱配筋偏心受壓構(gòu)件截面設(shè)計時，當e i O 3h 0的；可先按大偏心受壓進行計算，如果計算得到的x x b =b h 0，說明確是大偏心受壓，否則應(yīng)按小偏心受壓重新計算；當e i O 3h 0的，則可初步判定為小偏心受壓破壞。(6矩形截面非對稱配筋大偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計方法與A s ' 未知的雙筋矩形截面受彎構(gòu)件的相同。矩形截面非對稱配筋小偏心受壓構(gòu)件截面設(shè)計時，令A(yù) s 為已知，A s =min bh ，當求出的>hh 0時，可取x=h，s =一f y ' ；當N>fc bh 時，應(yīng)驗算反向破壞，防止A s 過小。(7

4、矩形截面對稱配筋偏心受壓構(gòu)件截面設(shè)計時，對于大偏心受壓的，可直接求出x ；對于小偏心受壓的可近似假定(1一O 5=O43，直接求出，從而求出A s =As ' 。(8與受彎構(gòu)件一樣，截面承載力復(fù)核時是一定要求出x 的，有兩種情況：已知N 求M ，這時，有兩種算法，第一種是假定y =fy ，用X=O，求出x ，xx >b ，說明是大偏心受壓，否則是小偏心受壓；第二種是假定x=xb ，求出N ub ，如果N N ub ，按大偏心受壓求X ，否則按小偏心受壓求X 。已知e 0求N ，這時對作用點求x 。(9對于偏心受壓構(gòu)件，無論是截面設(shè)計題還是截面復(fù)核題，是大偏心受壓還是小偏心受壓，除

5、了在彎矩作用平面內(nèi)依照偏心受壓計算外，都要驗算垂直于彎矩作用平面的軸向受壓承載力，此時在考慮穩(wěn)定系數(shù)時，應(yīng)取b 為截面高度。(10我國建筑工程中工字形截面受壓構(gòu)件已經(jīng)很少用了，這部分內(nèi)容以后要刪除；雙偏壓構(gòu)件也打算刪除。(11Nu 一M u 相關(guān)曲線是指已知截面而言的，否則是畫不出相關(guān)曲線的。注意，曲線的一段是小偏心受壓的，另一段是大偏心受壓的；這些曲線的界限破壞點在一條水平線上；曲線的大偏心受壓段是以彎矩M 為主導(dǎo)的，軸向壓力的存在對M 是有利的，而曲線的小偏心受壓段則是以軸向力為主導(dǎo)的，彎矩M 的存在對是不利的。(12偏心受壓構(gòu)件同時承受較大剪力時，除應(yīng)進行正截面承載力計算外，還應(yīng)進行斜截

6、面受剪承載力計算。軸向壓力不過份大時，它對斜截面受剪是有利的。62重點講解與難點分析621偏心受壓構(gòu)件正截面破壞形態(tài)及其判別方法1兩種破壞形態(tài)的定義大偏心受壓破壞形態(tài)的定義：截面進入破壞階段時，離軸向力較遠一側(cè)的縱向鋼筋受拉屈服，截面產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動，當截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)變達到其極限值后，混凝土被壓碎，截面破壞。小偏心受壓破壞形態(tài)的定義：截面進入破壞階段后，離軸向力較遠一側(cè)的縱向鋼筋或者受拉或者受壓但始終不屈服，截面轉(zhuǎn)動較小，當截面受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)變達到其極限值后，混凝土被壓碎，截面破壞。可見，兩種破壞形態(tài)的相同點，是截面最終破壞都是由于受壓區(qū)邊緣混凝土被壓碎而產(chǎn)生的，并且離軸向力

7、較近一側(cè)的鋼筋都受壓屈服；兩種破壞形態(tài)的不同點，是截面破壞的起因不同，大偏心受壓破壞形態(tài)的起因是離軸向力較遠一側(cè)的鋼筋受拉屈服，而小偏心受壓破壞形態(tài)的破壞起因是截面受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變接近其極限值，所以稱大偏心受壓破壞為“受拉破壞”，稱小偏心受壓破壞形態(tài)為“受壓破壞”；兩種破壞形態(tài)的根本區(qū)別，是大偏心受壓破壞時，遠離軸向力的縱向鋼筋受拉屈服，截面破壞時有明顯的預(yù)兆，屬于延性破壞類型，而小偏心受壓破壞時，遠離軸向力的縱向鋼筋不屈服，可能受拉也可能受壓，鋼筋應(yīng)力是未知的，截面破壞時沒有明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞類型。當離軸向力較遠一側(cè)的縱向鋼筋受拉屈服與受壓區(qū)邊緣混凝土達到其極限壓應(yīng)變值兩者同時發(fā)生

8、時，稱為界限破壞。界限破壞也屬于大偏心受壓破壞形態(tài)。2兩種破壞形態(tài)的工程意義與適筋梁相仿，大偏心受壓破壞時，截面有較大的轉(zhuǎn)動，延性好；而小偏心受壓破壞形態(tài)則與超筋梁相仿，截面轉(zhuǎn)動很小，破壞是脆性的。所以在設(shè)計地震區(qū)的框架柱時，就要求框架柱是屬于大偏心受壓破壞形態(tài)的，從而規(guī)定了柱的截面尺寸要滿足軸壓比限值的要求。在理論上，軸壓比限值就是從偏心受壓構(gòu)件的界限破壞形態(tài)推導(dǎo)出來的，詳見疑難問題解答3-8。3兩種破壞形態(tài)的判別準確的判別條件是 xb h 0時，屬大偏心受壓破壞； x<b h 0時，屬小偏心受壓破壞。但是，當是非對稱配筋截面設(shè)計時，A s 、A s ' 還不知道，求不出x ，

9、怎么辦呢? 為此，現(xiàn)在來研究大、小偏心受壓破壞形態(tài)的計算偏心距界限問題。圖62示出了矩形截面偏心受壓構(gòu)件界限破壞時的截面內(nèi)力計算簡圖，圖中e i,jmin 為界限計算偏心距，當e i >e i,jmin 時，可能產(chǎn)生大偏心受壓破壞形態(tài)；當e i ei,jmin 時，可能會產(chǎn)生小偏心受壓破壞形態(tài)。 由表61知，可取e i,jmin h 0=03。因此，當e i >03時，可初步判為大偏心受壓破壞形態(tài)；e i 03時，可初步判為小偏心受壓破壞形態(tài)。當然，在選配A s 、A s ' 后還應(yīng)算出x 值，用準確判別式來裁定，如果初步判別是錯的，則要重新計算?，F(xiàn)在再來研究初步判別的準確

10、性。一般來講，當e i O 3時，判為小偏心受壓的準 確性比較高一些。因為由表6-1知，當采用HBR335級和HRB400級鋼筋時，e i,jmin 都大于03，所以認為e i 03時，初判為小偏心受壓破壞形態(tài)也是可以的。但是，當e i h 0> 03時，初判為大偏心受壓破壞形態(tài)的判對率并不很高，原因是：由表61知，很多情況下，e i,jmin 是大于03的；即使e i h 0比較小，如果離軸向力較遠一側(cè)的鋼筋A(yù) 。配置得相當多的話，也會產(chǎn)生受拉而不屈服的情況。 622矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算 1三個立足點 (1截面內(nèi)力計算簡圖要做到“心中有圖”。包括4個內(nèi)力和9個距離，如圖

11、63所示。 2補充條件和對策未知數(shù)不僅包括A s 、A s ' 、s 、x ，還包括eo 。只有對稱配筋大偏心受壓截面設(shè)計時，未知數(shù)僅2個，其他情況的未知數(shù)至少是3個，但平衡方程式只有2個，所以必需要補充條件并給出解題的對策。在表62中給出了分析和對策，供參考。 3注意事項(1小偏心受壓時，雖然s 可以是受拉的也可以是受壓的，但由于補充條件s =(一1 (b 一1 規(guī)定了正號表示受拉，負號表示受壓，因此基本方程式中的s 必須與補充條件相一致，即假定s 。是受拉的，例如N=1f c bx+fy 'A s ' 一s A s 。否則，把s 假定為受壓的，則變成N=1f c bx+fy 'A s ' 一s A s ，那就亂套了，除非把補充條件改為s =(一1(1一b 。(2當&g