第五章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算(1)(免費(fèi)閱讀)

1、.第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算以承受軸向壓力為主的構(gòu)件稱為受壓構(gòu)件（柱）。理論上認(rèn)為，軸向外力的作用線與構(gòu)件軸線重合的受壓構(gòu)件，稱為軸心受壓構(gòu)件。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，真正的軸心受壓構(gòu)件幾乎是沒有的，因?yàn)橛捎诨炷敛牧辖M成的不均勻，構(gòu)件施工誤差，安裝就位不準(zhǔn)，都會(huì)導(dǎo)致壓力偏心。如果偏心距很小，設(shè)計(jì)中可以略去不計(jì)，近似簡化為按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。若軸向外力作用線偏離或同時(shí)作用有軸向力和彎矩的構(gòu)件稱為偏心受壓構(gòu)件。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，在軸向力和彎矩作用的同時(shí)，還作用有橫向剪力，如單層廠房的柱、剛架橋的立柱等。在設(shè)計(jì)時(shí)，因構(gòu)件截面尺寸較大，而橫向剪力較小，為簡化計(jì)算，在承載力計(jì)算時(shí)，一般不考慮橫向剪力，僅考

2、慮軸向偏心力（或軸力和彎矩）的作用。§5-1 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算軸心受壓構(gòu)件按其配筋形式不同，可分為兩種形式：一種為配有縱向鋼筋及普通箍筋的構(gòu)件，稱為普通箍筋柱（直接配筋）；另一種為配有縱向鋼筋和密集的螺旋箍筋或焊接環(huán)形箍筋的構(gòu)件，稱為螺旋箍筋柱（間接配筋）。在一般情況下，承受同一荷載時(shí)，螺旋箍筋柱所需截面尺寸較小，但施工較復(fù)雜，用鋼量較多，因此，只有當(dāng)承受荷載較大，而截面尺寸又受到限制時(shí)才采用。（一）普通箍筋柱1、構(gòu)造要點(diǎn)普通箍筋柱的截面常采用正方形或矩形。柱中配置的縱向鋼筋用來協(xié)助混凝土承擔(dān)壓力，以減小截面尺寸，并用以增加對(duì)意外彎矩的抵抗能力，防止構(gòu)件的突然破壞?？v向鋼筋的直

3、徑不應(yīng)小于12mm，其凈距不應(yīng)小于50mm，也不應(yīng)大于350mm；對(duì)水平澆筑的預(yù)制件，其縱向鋼筋的最小凈距應(yīng)按受彎構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定處理。配筋率不應(yīng)小于0.5%，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以上時(shí)應(yīng)不小于0.6%；同時(shí)，一側(cè)鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%。受壓構(gòu)件的配筋率按構(gòu)件的全截面面積計(jì)算（圖5.1-1）。柱內(nèi)除配置縱向鋼筋外，在橫向圍繞著縱向鋼筋配置有箍筋，箍筋與縱向鋼筋形成骨架，防止縱向鋼筋受力后壓屈。柱的箍筋應(yīng)做成封閉式，其直徑應(yīng)不小于縱向鋼筋直徑的1/4，且不小于8mm。構(gòu)件的縱向鋼筋應(yīng)設(shè)置于離角筋中距不大于150mm范圍內(nèi)，如超出此范圍設(shè)置縱向鋼筋，應(yīng)設(shè)復(fù)合箍筋。箍筋的間距不應(yīng)大于縱向受

4、力鋼筋直徑的15倍或構(gòu)件短邊尺寸（圓形截面采用0.8倍直徑），并不大于400mm。在縱向受力鋼筋搭接范圍內(nèi)箍筋間距不應(yīng)大于搭接受壓鋼筋直徑的10倍，且不大于200mm?？v向鋼筋的配筋率大于3%時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于縱向受力鋼筋直徑的10倍，且不大于200mm。圖5.1-1 普通箍筋柱2、破壞狀態(tài)分析配有縱向受力鋼筋和普通箍筋的短柱軸心受壓試驗(yàn)指出，在受荷后整個(gè)截面的應(yīng)變是均勻分布的。最初，在荷載較小時(shí)，混凝土和鋼筋都處于彈性工作階段，鋼筋和混凝土的應(yīng)力基本上按其彈性模量的比值來分配。隨著荷載逐漸加大，混凝土的塑性變形開始發(fā)展，變形模量降低，柱子的變形增加越來越大，混凝土應(yīng)力的增加則越來越慢，而鋼

5、筋的應(yīng)力基本上與其應(yīng)變成正比增加。若荷載長期持續(xù)作用，混凝土還有徐變發(fā)生，引起混凝土與鋼筋之間的應(yīng)力重分布，使混凝土的應(yīng)力有所減小，而鋼筋的應(yīng)力有所增加。加載至構(gòu)件破壞時(shí)，柱子出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層剝落，箍筋間的縱向鋼筋向外彎曲，混凝土被壓碎。破壞時(shí)混凝土的應(yīng)力達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度極限值，相應(yīng)的應(yīng)變達(dá)到軸心抗壓應(yīng)變極限值（一般取=0.002），而鋼筋應(yīng)力為，但應(yīng)小于其屈服強(qiáng)度。上述破壞情況是針對(duì)比較矮粗的短柱而言的。當(dāng)柱子比較長細(xì)時(shí)，其破壞是由于喪失穩(wěn)定所造成的。破壞時(shí)柱子側(cè)向撓度增大，一側(cè)混凝土被壓碎，另一側(cè)出現(xiàn)橫向裂縫。與截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋相同的短柱相比，長柱的破壞荷載較小，一

6、般是采用縱向穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載能力的降低程度。試驗(yàn)表明，穩(wěn)定系數(shù)與構(gòu)件的長細(xì)比有關(guān)。長細(xì)比Lo / i，對(duì)矩形截面可用L0/b表示，圓形截面可用Lo/2r表示（Lo為柱的計(jì)算長度，i為截面的最小迥轉(zhuǎn)半徑，；b為矩形截面的短邊尺寸, r為圓形截面的半徑）。Lo/b（或Lo/2r）越大，即柱子越長細(xì)，則值越小，承載力越低。3、承載力計(jì)算公式配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式，可由構(gòu)件破壞時(shí)軸向力平衡條件求得： （5.1-1）式中 Nd軸向力組合設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)；軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，按表5.1-1采用；A's全部縱向鋼筋的截面面積；A構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋

7、率大于3%時(shí)，應(yīng)扣除鋼筋所占的混凝土面積，即將A改為An，An=AA'S。鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 表5.1-1L0/b810121416182022242628L0/2r78.510.5121415.517192122.524L0/i28354248556269768390971.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.56L0/b3032343638404244464850L0/2r262829.5313334.536.5384041.543L0/i1041111181251321391461531601671740.520.480.4

8、40.400.360.320.290.260.230.210.19注： 表中L0為構(gòu)件的計(jì)算長度；b為矩形截面的短邊尺寸；r 為圓形截面的半徑；i為截面最小迴轉(zhuǎn)半徑，（I為截面慣性矩，A為截面面積）。構(gòu)件計(jì)算長度Lo，當(dāng)構(gòu)件兩端固定時(shí)取0.5L；當(dāng)一端固定一端為不移動(dòng)的鉸時(shí)取0.7L；當(dāng)兩端為不移動(dòng)的鉸時(shí)取L；當(dāng)一端固定一端自由時(shí)取2L。L為構(gòu)件支點(diǎn)間長度。4、實(shí)用計(jì)算方法在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸心受壓構(gòu)件承載能力計(jì)算可分為截面設(shè)計(jì)和承載能力復(fù)核兩種情況（1）截面設(shè)計(jì)當(dāng)截面尺寸已知時(shí)，首先根據(jù)構(gòu)件的長細(xì)比（L0/b），由表5.1-1查得穩(wěn)定系數(shù)，再由公式5.1-1計(jì)算所需鋼筋截面面積： （5

9、.1-2）若截面尺寸未知，可在適宜的配筋率范圍（=0.8%1.5%）內(nèi)，選取一個(gè)值，并暫設(shè)=1。這時(shí)，可將A's=A代入公式（5.1-1）：所以， （5.1-3）所需構(gòu)件截面面積A確定后，應(yīng)結(jié)合構(gòu)造要求選取截面尺寸，截面的邊長應(yīng)取整數(shù)。然后，按構(gòu)件的實(shí)際長細(xì)比（Lo/b），由表5.1-1查得穩(wěn)定系數(shù)，再由公式（5.1-2）計(jì)算所需的鋼筋截面面積。（2）承載力復(fù)核對(duì)已初步設(shè)計(jì)好的截面進(jìn)行承載力復(fù)核時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的長細(xì)比（）由表5.1-1查得穩(wěn)定系數(shù)，然后由公式（5.1-1）求得截面所能承受的軸向力設(shè)計(jì)值。若所求得的Ndu>Nd，說明構(gòu)件的承載力是足夠的。例題5.1-1有一現(xiàn)澆的

10、鋼筋混凝土軸心受壓柱，柱高5m，底端固定，頂端鉸接。承受的軸向壓力組合設(shè)計(jì)值Nd=950kN，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0。擬采用C30混凝土，fcd=13.8Mpa；HRB400鋼筋，f'sd=330MPa。試設(shè)計(jì)柱的截面尺寸及配筋。解：設(shè)=0.01，暫取=1，由公式（5.1-3）求得柱的截面面積mm2選取正方形截面，mm，取b=250mm。因截面尺寸小于300mm，混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)取fcd=0.8×13.8=11.04MPa。柱的計(jì)算長度L0=0.7L=0.7×5000=3500mm，L0/b=3500/250=14，查表5.1-1得，=0.92。所需鋼筋截面

11、面積由公式（5.1-2）求得： 選8f16，供給的鋼筋截面面積A's=1608mm2，實(shí)際的配筋率r = 1608/250´250 = 0.0257。鋼筋布置見圖5.1-2，箍筋選f8，間距S=200mm < 15d=15×16=240mm。圖5.1-2 柱的配筋應(yīng)該指出，在上述配筋中，為滿足構(gòu)造要求和簡化施工，選取了8f16，供給的鋼筋截面面積較需要值大16%。柱的實(shí)際承載能力為Ndu=0.9×(fcd A+f'sdA's)=0.9×0.92(11.04×2502+330×1608)=1010.7

12、15;103N=1010.7kN>=950kN單就滿足所需鋼筋截面面積來說，上述配筋亦可選取4f16+4f14，供給的鋼筋截面積為A's=804+616=1420mm2，與需要值接近。但是f16和f14兩種鋼筋直徑相差太小，在工地上不易分辨，很容易搞錯(cuò)，從施工角度看，這一配筋方案是不可取的。（二）螺旋箍筋柱1、構(gòu)造要點(diǎn)螺旋箍筋柱的截面形式，通常做成圓形或八角形。螺旋箍筋柱的配筋特點(diǎn)是除了縱向受力鋼筋外，還配置密集的螺旋形或焊接環(huán)形箍筋。圖5.1-3 螺旋箍筋柱縱向受力鋼筋沿圓周均勻布置，其截面面積應(yīng)不小于螺旋形或焊接環(huán)形箍筋圈內(nèi)混凝土核芯截面面積的0.5%，構(gòu)件核芯混凝土截面面積

13、應(yīng)不小于整個(gè)截面面積的2/3。螺旋箍筋的直徑應(yīng)不小于縱向受力鋼筋直徑的1/4，且不小于8mm。為了保證螺旋箍筋能起到限制核芯混凝土橫向變形的作用，必須對(duì)箍筋的間距（即螺距）加以限制。橋規(guī)JTG D62規(guī)定，螺旋箍筋的間距應(yīng)不大于核芯混凝土直徑的1/5，亦不大于80mm，也不應(yīng)小于40mm，以利于混凝土澆筑。螺旋箍筋的數(shù)量，一般以換算截面面積Aso表示。所謂換算截面面積是將螺旋箍筋的截面面積折算成相當(dāng)?shù)目v向鋼筋截面面積，即一圈螺旋箍筋的體積除以螺旋箍筋的間距： （5.1-4）式中 Aso螺旋箍筋的換算截面面積； dcor構(gòu)件截面的核芯直徑； Aso1單根螺旋箍筋的截面面積； S沿構(gòu)件軸線方向螺旋

14、箍筋的間距。為了更好地發(fā)揮螺旋箍筋的作用，橋規(guī)JTG D62規(guī)定，螺旋箍筋換算截面面積Aso應(yīng)不小于全部縱向鋼筋截面面積的25%。配筋率一般不小于%0.81.0%，但也不宜大于2.5%3.0%（式中Acor為螺旋箍筋圈內(nèi)核芯混凝土截面面積）。2、破壞狀態(tài)分析配置有縱向鋼筋和密集的螺旋形或焊接環(huán)形箍筋的柱子承受軸向壓力時(shí)，包圍著混凝土核芯的螺旋形箍筋（或焊接環(huán)形箍筋），猶如環(huán)筒一樣，阻止核芯混凝土的橫向變形，使混凝土處于三向受力狀態(tài)，因而大大提高了核芯混凝土的抗壓強(qiáng)度。當(dāng)軸向壓力增加到一定數(shù)值時(shí)，混凝土保護(hù)層開始剝落。隨著軸向壓力的進(jìn)一步增加，螺旋箍筋的應(yīng)力也逐漸加大。最后，由于螺旋箍筋的應(yīng)力達(dá)

15、到屈服強(qiáng)度，失去了對(duì)核芯混凝土的約束作用，使混凝土壓碎而破壞。由此可見，螺旋箍筋的作用是間接地提高了核芯混凝土的抗壓強(qiáng)度，從而增加了柱的承載力。所以，常將這種螺旋箍筋柱又稱為間接配筋柱。螺旋箍筋對(duì)柱的承載力的影響程度，與螺旋箍筋換算截面面積的多少有關(guān)。試驗(yàn)研究和理論分析表明，螺旋箍筋所提高的承載力約為同體積縱向受力鋼筋承載力的22.5倍，一般以k fsd Aso表示。必須指出，上述破壞情況是針對(duì)長細(xì)比較小的螺旋箍筋柱而言的。對(duì)于長細(xì)比較大的螺旋箍筋柱有可能發(fā)生失穩(wěn)破壞，構(gòu)件破壞時(shí)核芯混凝土的橫向變形不大，螺旋箍筋的約束作用不能有效發(fā)揮，甚至不起作用。換句話說，螺旋箍筋的作用只能提高核芯混凝土的

16、抗壓強(qiáng)度，而不能增加柱的穩(wěn)定性。為此，橋規(guī)JTG D62規(guī)定，構(gòu)件的長細(xì)比（相當(dāng)于）時(shí)，不考慮螺旋箍筋對(duì)核芯混凝土的約束作用，應(yīng)按普通箍筋柱計(jì)算其承載力。所以，只能對(duì)（相當(dāng)于）的構(gòu)件，設(shè)計(jì)成螺旋箍筋柱才有意義。3、承載力計(jì)算公式螺旋箍筋柱的承載力由三部分組成：核芯混凝土承載力取fcd Acor；縱向受力鋼筋的承載力取f'sdA's；螺旋箍筋增加的承載力取k fsd Aso。因此，螺旋箍筋柱承載力計(jì)算的基本公式可寫為下列形式：（5.1-5）式中 Acor螺旋箍筋圈內(nèi)的核芯混凝土截面面積；Aso螺旋箍筋的換算截面面積，其數(shù)值按公式（5.1-4）計(jì)算；fsd螺旋箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

17、k 間接鋼筋影響系數(shù)，其數(shù)值與混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以下時(shí)，取k=2.0；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50C80時(shí)，取k=2.01.7,中間直接插入取用。4、實(shí)用設(shè)計(jì)方法當(dāng)截面積尺寸未知時(shí)，可將縱向鋼筋A(yù)'s和螺旋筋換算截面面積Aso分別以配筋率和表示，將公式（5.1-5）改寫為下列形式： 所以，（5.1-6）在經(jīng)濟(jì)配筋范圍內(nèi)選取一個(gè)配筋率和， (一般可取，)。代入公式（5.1-6）求得核芯混凝土截面面積Acor，核芯混凝土直徑為 （5.1-7）構(gòu)件直徑為d=dcor+2c（此處c為縱向受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度），并取整數(shù)。截面尺寸確定后，求得實(shí)際的核芯混凝土截

18、面面積Acor和相應(yīng)的縱向鋼筋截面面積A's=Acor。然后，再將其代入公式(5.1-5)，求得螺旋箍筋的換算截面面積。 （5.1-8）若已選定螺旋箍筋的直徑，其間距可由公式(5.1-4)求得： （5.1-9）在應(yīng)用上述公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，尚應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）為了保證在使用荷載作用下，混凝土保護(hù)層不致脫落，橋規(guī)JTG D62規(guī)定，按螺旋箍筋柱計(jì)算的承載力設(shè)計(jì)值（公式5.1-5），不應(yīng)大于按普通箍筋柱計(jì)算的承載力設(shè)計(jì)值（公式5.1-1）的1.5倍。（2）不滿足構(gòu)造要求（即S>80mm，Aso<0.25A's）或構(gòu)件長細(xì)比Lo/i >48（相當(dāng)于Lo/2r >

19、;12）的螺旋箍筋柱，不考慮螺旋箍筋的作用，其承載力應(yīng)按普通箍筋柱計(jì)算。例題5.1-2有一現(xiàn)澆的圓形截面柱，半徑r=250mm，柱高L=5m，兩端按鉸接計(jì)算。承受的軸向壓力組合設(shè)計(jì)值Nd=4700kN，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0。擬采用C30混凝土，fcd=13.8MPa；縱向鋼筋采用HRB400鋼筋，f'sd=330MPa；箍筋采用HRB335鋼筋，fsd=280MPa。試選擇鋼筋。解：首先按普通箍筋柱設(shè)計(jì)。柱的計(jì)算長度L0=L=5000mm, L0/2r=5000/2×250= 10，由表5.1-1查得=0.96。由公式（5.1-2）求得所需鋼筋截面面積： 配筋率，此配筋率偏

20、大，并因L0/2r=10<12，可以采用配置螺旋箍筋提高柱的承載力，改為按螺旋箍筋柱設(shè)計(jì)。假設(shè)按混凝土全截面計(jì)算的縱向鋼筋配筋率，縱向鋼筋截面面積=0.025×3.14×5002/4=4908mm2，選擇1322，供給鋼筋截面面積A's=4941mm2?；炷恋谋Ｗo(hù)層取25mm，則得柱的核芯直徑及核芯截面面積為：dcor=2r2×25=2×2502×25=450mm然后，按公式（5.1-8）求得所需螺旋箍筋的換算截面面積式中 fsd為螺旋箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，螺旋箍筋采用HRB335鋼筋，fsd=280MPa；對(duì)C30混凝土取k=

21、2，代入上式后得： Aso=2496.4mm2>0.25A's=0.25×4941=1235mm2，滿足構(gòu)造要求。螺旋筋選取10，單肢螺旋筋的截面面積A so1=78.5mm2。螺旋筋的間距可由公式（5.1-4）求得： mm取=45mm，滿足不小于40mm，并不大于80mm的構(gòu)造要求。最后，按實(shí)際配筋情況，重新計(jì)算柱的實(shí)際承載力為 ，但僅相差3.4%。同時(shí)，滿足1.5的要求，（式中值按表5.1-1查得=0.9575）4084.6KN1.5×0.90.95755608.42KN計(jì)算結(jié)果表明，柱的承載力滿足要求，在使用荷載作用下混凝土保護(hù)層不會(huì)脫落。&#

22、167;5-2 偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算的一般問題在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，偏心受壓構(gòu)件應(yīng)用很廣。例如鋼筋混凝土拱橋的主拱圈、剛架橋的支柱和橫梁、橋梁墩、臺(tái)的樁柱以及廠房結(jié)構(gòu)中支承吊車梁的立柱等。（一）構(gòu)造要點(diǎn)偏心受壓構(gòu)件通常采用矩形截面，長邊布置在彎矩作用方向，長短邊的比值為1.53.0。截面尺寸較大時(shí)常采用工形和箱形截面。圖5.2-1：偏心受壓柱截面及配筋偏心受壓構(gòu)件的縱向鋼筋，分別集中布置在彎矩作用方向截面的兩側(cè)面，布置在受壓較大邊的鋼筋用表示，布置在受拉邊或受壓較小邊的鋼筋用As表示。（見圖5.2-1）全部縱向鋼筋的配筋率（）應(yīng)不小于0.5%，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50及以上時(shí)，不應(yīng)小于0.6%

23、；同時(shí)，每側(cè)縱向鋼筋配筋率（= As /bh或/bh） 應(yīng)不小于0.2%。橋梁結(jié)構(gòu)中，常由于荷載作用位置的變化，在截面中產(chǎn)生數(shù)值接近而方向相反的彎矩，這時(shí)縱向受力鋼筋大多采用對(duì)稱布置方案。偏心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋和箍筋的直徑、間距等規(guī)定，與軸心受壓構(gòu)件相同，應(yīng)注意的是由于偏心受壓構(gòu)件沿彎矩作用方向的截面高度較大，當(dāng)截面高度h600mm時(shí)，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑為1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。(見圖5.2-2)圖5.2-2 偏心受壓柱的縱向構(gòu)造鋼筋及復(fù)合箍筋工形截面偏心受壓柱的腹板厚度不宜小于80mm，翼板厚度不宜小于100mm，每側(cè)翼板內(nèi)的縱向鋼筋不宜少于4根（一排），當(dāng)翼板厚度

24、hf>120mm時(shí)，宜在翼板內(nèi)側(cè)角處各增設(shè)一根縱向鋼筋。（見圖5.2-3）兩側(cè)翼板和腹板應(yīng)分別設(shè)置閉合箍筋，不準(zhǔn)采用有內(nèi)折角的箍筋。圖5.2-3：工形截面偏心受壓柱的配筋（二）破壞狀態(tài)分析大量的試驗(yàn)研究表明，鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的破壞，在保證鋼筋和混凝土之間握裹力的條件下，都是由受壓區(qū)混凝土壓碎造成的。但是，荷載相對(duì)偏心距和配筋情況不同時(shí)，混凝土壓碎情況是不一樣的。當(dāng)相對(duì)偏心距較大，且受拉鋼筋配置不太多時(shí)，構(gòu)件的破壞情況如圖5.2-4.a所示。這種破壞的特點(diǎn)是受拉區(qū)橫向裂縫出現(xiàn)較早，隨著荷載的增加，裂縫不斷伸展，并逐漸形成一條明顯的主裂縫，這時(shí)，構(gòu)件的撓曲明顯增加，受壓區(qū)混凝土出現(xiàn)縱向

25、裂縫，隨即混凝土局部壓碎，導(dǎo)致構(gòu)件的破壞。這種破壞是由于受拉區(qū)鋼筋的應(yīng)力先達(dá)到屈服強(qiáng)度，鋼筋變形急劇增加，受拉區(qū)裂縫的擴(kuò)展，受壓區(qū)高度減小，從而使混凝土的壓應(yīng)力增高而壓碎，通常將這種破壞稱為“拉破壞”，即所謂大偏心受壓構(gòu)件。(a) (b) 圖5.2-4 偏心受壓構(gòu)件的破壞情況當(dāng)相對(duì)偏心距較小，或者雖然相對(duì)偏心距較大，但配置了較多的受拉鋼筋時(shí)，構(gòu)件的破壞情況如圖5.2-4.b所示。這種破壞的特點(diǎn)是受拉區(qū)橫向裂縫出現(xiàn)較晚，裂縫開展寬度不大，并無明顯的主裂縫，當(dāng)發(fā)現(xiàn)受壓區(qū)混凝土局部“起皮脫落”或出現(xiàn)微小的網(wǎng)狀裂縫后，隨即引起混凝土的大面積壓碎脫落，某些受壓鋼筋壓屈，構(gòu)件在某一橫裂縫處折斷。這種情況下

26、，混凝土本身承擔(dān)的壓力較大，由于壓應(yīng)力增高引起混凝土壓碎，構(gòu)件破壞時(shí)受拉邊（或受壓較小邊）鋼筋的應(yīng)力尚小于屈服強(qiáng)度，通常將這種破壞稱為“壓破壞”，即所謂小偏心受壓構(gòu)件。從理論上講，在大、小偏心受壓構(gòu)件之間一定存在一個(gè)分界線，這種構(gòu)件的破壞特點(diǎn)是受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土邊緣纖維的應(yīng)變也恰好達(dá)到混凝土的極限壓應(yīng)變，通常將這種破壞稱為“界限破壞”。界限破壞時(shí)的混凝土受壓區(qū)高度，一般以表示，式中為相對(duì)界限受壓區(qū)高度，可以像受彎構(gòu)件一樣，利用界限破壞時(shí)的變形條件求得。這樣，即可根據(jù)構(gòu)件破壞時(shí)混凝土受壓區(qū)高度判斷偏心受壓構(gòu)件的類型：若，屬于大偏心受壓構(gòu)件，其正截面承載力主要由受拉鋼筋控

27、制；若，屬于小偏心受壓構(gòu)件，其正截面承載力主要取決于受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度。注：嚴(yán)格講用以劃分大、小偏心受壓構(gòu)件分界限的值，應(yīng)取按公式（3.3-7）計(jì)算求得的數(shù)值，不能直接取用表3.3-1給出的調(diào)整后的數(shù)值。（三）偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲影響試驗(yàn)表明，長細(xì)比較大的鋼筋混凝土柱，在偏心荷載作用下，構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)將發(fā)生縱向彎曲，從而導(dǎo)致初始偏心距的增加，使柱的承載力降低（圖5.2-5）。圖5.2-5：偏心受壓柱的縱向彎曲橋規(guī)JTG D62規(guī)定，對(duì)于長細(xì)比（相當(dāng)于矩形截面或圓形截面）的構(gòu)件，應(yīng)考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)撓曲對(duì)軸向力偏心距的影響。此時(shí)，應(yīng)將軸向力對(duì)截面重心軸的偏心距0乘以偏心距增大系數(shù)。

28、（5.2-1）式中：eo相對(duì)于截面重心軸的計(jì)算偏心距； eo相對(duì)于截面重心軸的初始偏心距；f 由偏心距為eo的偏心荷載引起的構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)產(chǎn)生的最大撓度。矩形、T形、工形和圓形截面偏心受壓構(gòu)件，其偏心距增大系數(shù)應(yīng)按下列公式計(jì)算。 （5.2-2）式中 L0構(gòu)件的計(jì)算長度，按表5.15-1注2規(guī)定計(jì)算；h0截面的有效高度， ho=has；h 截面高度，對(duì)圓形截面取h=2r（式中r為圓形截面半徑）；荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響系數(shù)；構(gòu)件長細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)。橋規(guī)JTG D62給出的偏心距增大系數(shù)計(jì)算公式（5.2-2）是參照國外規(guī)范確定的。公式推導(dǎo)如下：根據(jù)試驗(yàn)研究，對(duì)于兩端鉸接柱的側(cè)向撓度

29、曲線近似符合正弦曲線（圖5.2-5）撓度曲線方程 撓度曲線曲率 若近似取2=10，則根據(jù)平截面假設(shè)，曲率可以表示為式中 受壓較大邊緣混凝土的壓應(yīng)變；受拉邊（或受壓較小邊）鋼筋的應(yīng)變。對(duì)界限破壞時(shí)，?。ㄊ街?.25是考慮長期荷載作用下混凝土徐變影響的增大系數(shù)）。鋼筋應(yīng)變?nèi)?，?duì)常用的普通鋼筋，可近似取fy/Es=0.0017。這樣，界限破壞時(shí)的曲率b為界限破壞時(shí)，柱中點(diǎn)的最大撓度為前已指出，荷載相對(duì)偏心距（偏心率）不同，構(gòu)件的破壞狀態(tài)不同。不同破壞狀態(tài)的撓度曲線曲率和最大撓度值均與界限破壞時(shí)的情況有所差別。橋規(guī)JTG D62引入系數(shù)，考慮荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響。此外，試驗(yàn)研究表明，構(gòu)件長細(xì)比增

30、大時(shí)，構(gòu)件達(dá)到最大承載能力時(shí)的截面應(yīng)變及曲率也與界限破壞時(shí)的情況不同。橋規(guī)JTG D62中引入系數(shù)2，考慮構(gòu)件長細(xì)比對(duì)截面曲率的影響。這樣，偏心受壓構(gòu)件破壞時(shí)的柱中最大撓度為偏心距增大系數(shù)為若取h1.1ho代入，則得公式（5.2-2）：還須指出，偏心受壓構(gòu)件除應(yīng)在計(jì)算彎矩作用平面承載力時(shí)需考慮偏心距增大系數(shù)的影響外，尚應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面的承載力。此時(shí)不考慮彎矩的作用，但應(yīng)考慮縱向撓曲系數(shù)的影響。（四）偏心受壓構(gòu)正截面承載力計(jì)算的基本假設(shè)在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，引入下列基本假設(shè)做為鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基礎(chǔ)：1、構(gòu)件截面變形符合平截面假設(shè)；2、在極限狀態(tài)下，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fcd，并取矩形應(yīng)力圖計(jì)算，矩形應(yīng)力圖的高度取x=xo（式中xo為應(yīng)變圖應(yīng)變零點(diǎn)至受壓較大邊截面邊緣的距離；為矩形應(yīng)力圖高度系數(shù)），受壓較大邊鋼筋的應(yīng)力取鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd；3、不考慮受拉區(qū)混凝土參加工作，拉力全部由鋼筋承擔(dān)；4、受拉邊（或受壓較小邊）鋼筋的應(yīng)力，原則上根據(jù)其應(yīng)變確定：當(dāng)xbh0時(shí)，構(gòu)件屬大偏心受壓，取=fsd；當(dāng)x>bh0時(shí)，