钢筋混凝土偏心受力构件.pptx

钢筋混凝土偏心受力构件;　　工程中的排架柱、多高层房屋的柱等都是偏心受压构件；矩形截面水池的池壁等则属于偏心受拉构件。 　　规范规定：偏心受力构件应进行正截面承载力计算；当同时作用有剪力V时还应进行斜截面承载力计算。 ;图6.1　偏心受力构件的受力状态类型 ;本 章 内 容;6.1 偏心受压构件承载力计算;　　当偏心距较大且受拉区钢筋配置得不太多时，在荷载作用下，柱截面靠近纵向力一侧受压，另一侧受拉。随着荷载的增加，首先在受拉边产生横向裂缝。随着荷载不断增加，受拉区的裂缝不断发展和加宽，受拉区的纵向钢筋首先屈服，裂缝开展比较明显，受压区不断减小，受压边缘混凝土达到极限压应变εcu而被压碎，构件宣告破坏。 　　这种破坏始于受拉钢筋先达到屈服强度，最后由混凝土（受压区）被压碎而引起的。图6.2为大偏心受压破坏。 ;图6.2　大偏心受压破坏形态 ;　　当偏心距较小，或者虽然偏心距较大但受拉纵向钢筋配置得太多时，构件的破坏始于靠近纵向力一侧。在破坏时，靠近纵向力一侧的钢筋首先屈服，该侧混凝土也达到极限压应变；而另一侧的钢筋和混凝土应力均较小，且可能受拉，也可能受压。这种破坏称为小偏心受压破坏。 　　小偏心受压破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。图6.3为小偏心受压破坏形态。 　　大、小偏心受压之间的根本区别是：截面破坏时受拉钢筋是否屈服。 ;图6.3　小偏心受压破坏形态 ;　　大、小偏心受压破坏之间存在一种极限状态，称为“界限破坏”。 　　根据界限破坏特征和平截面假定，不难推算出界限破坏时截面相对受压区高度公式为： 　　大、小偏心的判别式为： 　　当ξ≤ξb时，或x≤ξbh0时为大偏心受压； 　　当ξ＞ξb时，或x＞ξbh0时为小偏心受压。 ;　　规范规定附加偏心距ea：取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大者。 　　偏心受压构件的初始偏心距为： 　　　　ei=e0+ea;　　钢筋混凝土偏心受压构件，在承受偏心压力后，会产生纵向弯曲变形，然后纵向力又将加剧纵向弯曲变形，这种现象随柱的长细比和初始偏心距的增大而增大，见图6.4??? 　　规范规定，采用把初始偏心距乘以一个偏心距增大系数η的方法解决纵向弯曲的影响问题，即： 　　根据偏心受压构件试验挠曲线的实验结果和理论分析，规范给出了偏心距增大系数的如下计算公式： ;　 　　式中ξ1和ξ2可分别按下式计算： 　　　　ξ1=0.5fcA/N 　　或近似计算 　　　　ξ1=0.2+2.7ei/h0 　　当计算的ξ1＞1时，取ξ1=1。 　　当l0/h＞15时，ξ2=1.15-0.01l0/h 　　当l0/h≤15时，取ξ2=1。 ;图6.4　纵向弯曲变形 ;　　当ξ≤ξb时为大偏心受压，其正截面承载力计算的基本假定与受弯构件相同，计算应力图形如图6.5所示。由静力平衡条件可得： 　　　　∑Y=0 N≤α1fcbx+fy′As′-fyAs 　　　　∑M=0 Ne≤α1fcbx(h0-x/2)+fy′As′(h0-as′) 　　为了保证截面为大偏心受压，必须满足： 　　　　ξ≤ξb或　x≤ξbh0;　　与双筋受弯构件相似，为保证截面破坏时受压钢筋应力能达到其抗压强度，必须满足： 　　　　x≥2as′ 　　当x＜2as′时，可偏安全地取η=h0-as′，并对受压钢筋合力点取矩，可得 　　　　Ne′≤fyAs(h0-as′) ;图6.5 大偏心受压构件的截面计算 ;　　偏心受压构件的配筋有两种情况：非对称配筋和对称配筋。所谓非对称配筋即As′≠As，而对称配筋为As′=As，钢筋种类亦对称。 　　对称配筋时，As′=As，fy′=fy，并要求配筋率ρ和ρ′同时大于0.2%，即 　　　　As=As′≥0.002bh 　　由式（6.6)可得： 　　　　x=N/(α1fcb) 　　如果2as′≤x≤ξbh0，则由式（6.7)可得： 　　 ;　　如果2as′≤x≤ξbh0，则由式（6.7)可得： 　　如果x＜2as′,则由式(6.11)可得： 　　 ;【例6.1】已知设计荷载作用下的轴向压力设计值N=230kN，弯矩设计值M=132kN·m(沿长边作用），柱截面尺寸b=250mm，h=350mm,as=as′=35mm，柱计算高度l0=4m，混凝土强度等级为C20，钢筋采用HRB335级钢筋。求对称配筋时钢筋截面面积。 【解】已知fc=9.6N/mm2，fy=fy′=300N/mm2， 　　　α1=1.0,　ξb=0.55,　h0=(350-35) mm=315mm。 （1） 求x。 　　　　x=N/(α1fcb)= 95.8mm＜ξbh0=173.3mm 　　　　且＞2as′=2×35mm=70mm