第 6 章 受壓構件的截面承載力

1、第6章受壓構件的截面承載力思考題6.1軸心受壓普通鋼筋短柱與長柱的破壞形態(tài)有何不同？軸心受壓長柱的穩(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)微細裂縫，在臨近破壞荷載時，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。而長柱破壞時，首先在凹側出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側向撓度急劇增大，柱子破壞。lsl

2、s《混凝土結構設計規(guī)范》采用穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載力的降低程度，即＝NuNu，Nu和Nu分別為長柱和短柱的承載力。根據(jù)試驗結果及數(shù)理統(tǒng)計可得的經(jīng)驗計算公式：當l0／b＝8～34時，＝1.177－0.021l0／b；當l0／b＝35～50時，＝0.87－0.012l0／b?！痘炷两Y構設計規(guī)范》中，對于長細比l0／b較大的構件，考慮到荷載初始偏心和長期荷載作用對構件承載力的不利影響較大，的取值比按經(jīng)驗公式所得到的值還要降低一些，以保證安全

3、。對于長細比l0／b小于20的構件，考慮到過去使用經(jīng)驗，的取值略微抬高一些，以使計算用鋼量不致增加過多。6.2簡述偏心受壓短柱的破壞形態(tài)。偏心受壓構件如何分類？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的相對偏心距較大，且受拉鋼筋配置得不太多時。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，受拉鋼筋的應力達到屈服

4、強度，進入流幅階段，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)邊緣混凝土達到極限壓應變值，出現(xiàn)縱向裂縫而混凝土被壓碎，構件即告破壞，破壞時壓區(qū)的縱筋也能達到受壓屈服強度，這種破壞屬于延性破壞類型，其特點是受拉鋼筋先達到屈服強度，導致壓區(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，此時構件截面全部受壓或大

5、部分受壓。破壞時，受壓應力較大一側的混凝土被壓碎，達到極限應變值，同側受壓鋼筋的應力也達到抗壓屈服強度，而遠測鋼筋可能受拉可能受壓，但都達不到屈服。破壞時無明顯預兆，壓碎區(qū)段較大，混凝土強度越高，破壞越帶突然性，這種破壞屬于脆性破壞類型，其特點是混凝土先被壓碎，遠測鋼筋可能受拉也可能受壓，但都不屈服。偏心受壓構件按受力情況可分為單向偏心受壓構件和雙向偏心受壓構件；按破壞形態(tài)可分為大偏心受壓構件和小偏心受壓構件；按長細比可分為短柱、長柱和

6、細長柱。6.3長柱的正截面受壓破壞與短柱的破壞有何異同？什么是偏心受壓長柱的二階彎矩？偏心受壓長柱的正截面受壓破壞有兩種形態(tài)，當柱長細比很大時，構件的破壞不是由于材料引起的，而是由于構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”；當柱長細比在一定范圍內(nèi)時，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，但就其破壞本質來講，與短柱破壞相同，均屬于“材料破壞”，即為截

7、面材料強度耗盡的破壞。軸心受壓長柱所承受的軸向壓力值，《混凝土結構設計規(guī)范》ξ的限制條件為0.3≤ζ≤取1.7，當ζ＞1.7時，按ζ＝1.7計算。2）對hw／tw≤6的箱形截面鋼筋混凝土純扭構件，其受扭承載力Tu的計算公式為：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αn＞1時，取αn＝1。3）對T形和I形截面鋼筋混凝土純扭構件，可將其截面劃分為幾個矩形

8、截面進行配筋計算，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）計算受扭鋼筋。注意：為了避免發(fā)生少筋破壞，受扭構件的配筋應有最小配筋量的要求；為了避免發(fā)生超筋破壞，構件的截面尺寸應滿足《規(guī)范》規(guī)定。（2）《混凝土結構設計規(guī)范》對構件混凝土剪扭構件的扭曲截面承載力計算，類似于純扭構

9、件的截面承載力計算，亦根據(jù)截面形式的不同，采用不同的計算公式，步驟如下：1）對矩形截面鋼筋混凝土剪扭構件a.對一般剪扭構件受剪承載力：Vu=0.7(1.5βt)ftbh01.25fyv受扭承載力：Asvh0s（4）Vu=0.35βtftWt1.2ζ式中fyvAst1Acs（5）βt為剪扭構件混凝土受拉承載力降低系數(shù)，一般剪扭構件的βt值按下式計算：βt＝1.5VWt10.5Tbh0（6）b.對集中荷載作用下獨立的鋼筋混凝土剪扭構件(包括

10、作用有多種荷載，且其中集中荷載對支座截面或節(jié)點邊緣所產(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應改為按下式計算：βt＝1.510.2(λ1)VWtTbh0（8）按式（6）及式（8）計算得出的βt值，若小于0.5，取βt＝0.5；若大于1.0，取βt＝1.0。2）對箱形截面鋼筋混凝土剪扭構件a對一般剪扭構件受剪承載力：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）計算。b對集中荷載作用下獨立的鋼筋混凝土剪扭構件(包括作用有多種荷載，且其中集中荷載對支座截面或節(jié)點邊緣所產(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）計算。3）對T形和I形截面

12、鋼筋混凝土剪扭構件a.受剪承載力，按式（4）與式（6）或按式（7）與式（8）進行計算。b.受扭承載力，可按純扭構件的計算方法，將截面劃分為幾個矩形截面分別進行計算；腹板可按式（5）及式（6）或式（8）進行計算；受壓翼緣及受拉翼緣可安矩形截面純扭構件的規(guī)定進行計算。8.2在鋼筋混凝土構件純扭實驗中，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？在受扭計算中如何避免少筋破壞和超筋破壞？鋼筋混凝土純扭構件的適筋破壞是在扭矩的

13、作用下，縱筋和箍筋先到達屈服強度，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，當縱筋配筋率比箍筋配筋率小得多時，則破壞時僅縱筋屈服，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，但較適筋受扭構件破壞時的截面延性??；超筋破壞主要發(fā)生在縱筋和箍筋的配筋率都過高時，破壞時縱筋和箍筋都沒有達到屈服強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