第 6 篇 受压构件的截面承载力.doc

第 6 章 受压构件的截面承载力 思 考 题 6.1 轴心受压普通钢筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数 ? 如何确定？ 轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加， 柱中开始出现微细裂缝， 在临近破坏荷载时， 柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。 而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土 出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。 l s l s 《混凝土结构设计规范》采用稳定系数 ? 来表示长柱承载力的降低程度，即 ? ＝ N u / N u ， N u 和 N u 分别为长柱和短柱的承载力。根据试验结果及数理统计可得 ? 的经验计算公式：当 l0／b＝8～34 时， ? ＝1.177－0.021l0／b；当 l0／b＝35～50 时， ? ＝0.87－0.012l0／b。 《混凝土结构设计规范》中，对于长细比 l0／b 较大的构件， 考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大， 的 ? 取值比按经验公式所得到的 ? 值还要降低一些，以保证安全。对于长细比 l0／b 小于 20 的构件，考虑 到过去使用经验， ? 的取值略微抬高一些，以使计算用钢量不致增加过多。 6.2 简述偏心受压短柱的破坏形态。偏心受压构件如何分类？ 钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。受拉破坏形态又称大偏心受 压破坏，它发生于轴向力 N 的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。随着荷载的增加，首 先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显， 受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混 凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎， 构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是 受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是 从受压区开始的，发生于轴向压力的相对偏心距较小或偏心距虽然较大，但配置了较多的受拉钢筋 的情况，此时构件截面全部受压或大部分受压。破坏时，受压应力较大一侧的混凝土被压碎，达到 极限应变值，同侧受压钢筋的应力也达到抗压屈服强度，而远测钢筋可能受拉可能受压，但都达不 到屈服。破坏时无明显预兆，压碎区段较大，混凝土强度越高，破坏越带突然性，这种破坏属于脆 性破坏类型，其特点是混凝土先被压碎，远测钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服。 偏心受压构件按受力情况可分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件；按破坏形态可分为大偏心 受压构件和小偏心受压构件；按长细比可分为短柱、长柱和细长柱。 6.3 长柱的正截面受压破坏与短柱的破坏有何异同？什么是偏心受压长柱的二阶弯矩？ 偏心受压长柱的正截面受压破坏有两种形态， 当柱长细比很大时， 构件的破坏不是由于材料引起的， 而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破坏” ，它不同于短柱所发生的“材料破坏” ； 当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷载后，偏心距由 ei 增加到 ei＋f，使柱的承载能 力比同样截面的短柱减小，但就其破坏本质来讲，与短柱破坏相同，均属于“材料破坏” ，即为截面 材料强度耗尽的破坏。 轴心受压长柱所承受的轴向压力 N 与其纵向弯曲后产生的侧向最大挠度值 f 的乘积就是偏心受压长柱 由纵向弯曲引起的最大的二阶弯矩，简称二阶弯矩。 6.4 怎样区分大、小偏心受压破坏的界限？ 大、小偏心受压破坏的界限破坏形态即称为“界限破坏” ，其主要特征是：受拉纵筋应力达到屈服强 度的同时，受压区边缘混凝土达到了极限压应变。相应于界限破坏形态的相对受压区高度设为 ξ b ， 则当 ξ ≤ ξ b 时属大偏心受压破坏形态，当 ξ ＞ ξ b 时属小偏心受压破坏形态。 6.12 什么是偏心受压构件正截面承载力 Nu—Mu 的相关曲线？ 偏心受压构件正截面承载力 Nu—Mu 的相关曲线是指偏心受压构件正截面的受压承载力设计值 Nu 与正截面 整个曲线分为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两个曲线段， 其 的受弯承载力设计值 Mu 之间的关系曲线。 特点是：1）Mu＝0 时，Nu 最大；Nu＝0 时，Mu 不是最大；界限破坏时，Mu 最大。2）小偏心受压时，Nu 随 Mu 的增大而减小；大偏心受压时，Nu 随 Mu 的增大而增大。3）对称配筋时，如果截面形状和尺寸相同， 混凝土强度等级和钢筋级别也相同，但配筋数量不同，则在界限破坏时，它们的 Nu 是相同的（因为 Nu＝ α1 f c bxb ） ，因此各条 Nu—Mu