單元13鋼筋混凝土受壓和受拉構(gòu)件承載力計(jì)算

1、單元13   鋼筋混凝土受壓和受拉構(gòu)件承載力計(jì)算【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、會(huì)進(jìn)行軸心受壓柱截面設(shè)計(jì)，能準(zhǔn)確繪制和識(shí)讀其結(jié)構(gòu)施工圖； 2、能夠看懂柱的結(jié)構(gòu)施工圖，并且可以指導(dǎo)工人鋼筋下料； 3、能夠靈活運(yùn)用O3G101-1柱平法； 4、能夠分析柱的受力及配筋情況，能夠進(jìn)行柱的的圖紙會(huì)審； 【知識(shí)點(diǎn)】 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求；軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算；偏心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算求；受拉構(gòu)件承載力計(jì)算；O3G101-1柱平法。 【工作任務(wù)】 項(xiàng) 目   鋼筋混凝土受壓柱設(shè)計(jì) 【教學(xué)設(shè)計(jì)】    本單元的教學(xué)內(nèi)容是受壓和受拉構(gòu)件，本單元設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目

2、-鋼筋混凝土受壓柱設(shè)計(jì)。要完成這個(gè)項(xiàng)目，教學(xué)分6個(gè)步驟完成，布置項(xiàng)目學(xué)生收集相關(guān)設(shè)計(jì)資料及工程實(shí)際調(diào)研教師教學(xué)（按知識(shí)點(diǎn)分別依次教學(xué)）學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)(提出問(wèn)題，教師解答)學(xué)生檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果（分小組討論）教師、工程技術(shù)人員檢驗(yàn)評(píng)價(jià) 131 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 受壓構(gòu)件實(shí)例              按照縱向力在截面上作用位置的不同，縱向受力構(gòu)件分為軸心受力構(gòu)件和偏心受力構(gòu)件?？v向力作用線與構(gòu)件軸線重合的構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件，否則為偏心受力構(gòu)件。偏心受力構(gòu)件又可分為單向偏心受力構(gòu)件和

3、雙向偏心受力構(gòu)件。縱向力可以是拉力，也可以是壓力，因此，軸心受力構(gòu)件可分為軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件（如圖13.1,13.2）。偏心受力構(gòu)件可分為偏心受拉構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件。建筑工程中，受壓構(gòu)件是最重要最常見(jiàn)的承重構(gòu)件之一。本課只介紹軸心受力構(gòu)件和單向偏心受力構(gòu)件。材料強(qiáng)度              受壓構(gòu)件的承載力主要取決于混凝土強(qiáng)度，采用較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土可以減小構(gòu)件截面尺寸，節(jié)省鋼材，因而柱中混凝土一般宜采用較高強(qiáng)度等級(jí)，但不宜選用高強(qiáng)度鋼筋。其原因是受壓鋼筋要與混凝

4、土共同工作，鋼筋應(yīng)變受到混凝土極限壓應(yīng)變的限制，而混凝土極限壓應(yīng)變很小，所以高強(qiáng)度鋼筋的受壓強(qiáng)度不能充分利用?；炷烈?guī)范規(guī)定受壓鋼筋的最大抗壓強(qiáng)度為400N/mm2。一般柱中采用C25及以上等級(jí)的混凝土，對(duì)于高層建筑的底層柱可采用更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，例如采用C40或以上；縱向鋼筋一般采用HRB400和HRB335級(jí)熱軋鋼筋。截面型式及尺寸要求              鋼筋混凝土受壓構(gòu)件通常采用方形或矩形截面，以便制作模板。一般軸心受壓柱以方形為主，偏心受壓柱以矩形為主。當(dāng)

5、有特殊要求時(shí)，也可采用其他形式的截面，如軸心受壓柱可采用圓形、多邊形等，偏心受壓柱還可采用I形、T形等。     為了充分利用材料強(qiáng)度，避免構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比太大而過(guò)多降低構(gòu)件承載力，柱截面尺寸不宜過(guò)小。一般應(yīng)符合25及30（其中為柱的計(jì)算長(zhǎng)度，h和b分別為截面的高度和 寬度）。對(duì)于方形和矩形截面，其尺寸不宜小于250×250mm。為了便于模板尺寸模數(shù)化，柱截面邊長(zhǎng)在800mm以下者，宜取50mm 的倍數(shù)；在800mm以上者，取為100mm的倍數(shù)。配筋構(gòu)造 1、縱向受力鋼筋 13.3柱子縱向鋼筋的布置 （a）軸心受壓柱(b)偏心受壓柱  &#

6、160;           軸心受壓構(gòu)件的荷載主要由混凝土承擔(dān)，設(shè)置縱向受力鋼筋的目的有三：協(xié)助混凝土承受壓力，減小截面尺寸；承受可能的彎矩，以及混凝土收縮和溫度變形引起的拉應(yīng)力；防止構(gòu)件突然的脆性破壞。軸心受壓柱的縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面四周均勻?qū)ΨQ布置，偏心受壓柱的縱向受力鋼筋布置在彎矩作用方向的兩對(duì)邊，圓柱中縱向受力鋼筋宜沿周邊均勻布置。    縱向受力鋼筋直徑d不宜12mm，通常采用 1232mm。一般宜采用根數(shù)較少，直徑較粗的鋼筋，以保證骨架的剛度。方形和矩形截面柱中

7、縱向受力鋼筋不少于根，圓柱中不宜少于8根且不應(yīng)少于6根?？v向受力鋼筋的凈距不應(yīng)小于50mm，偏心受壓柱中垂直于彎矩作用平面的側(cè)面上的縱向受力鋼筋及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋的中距不宜大于300mm（圖13.3）。對(duì)水平澆筑的預(yù)制柱，其縱向鋼筋的最小凈距距可按梁的有關(guān)規(guī)定采用。受壓構(gòu)件縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。從經(jīng)濟(jì)和施工方便（不使鋼筋太密集）角度考慮，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過(guò)5。受壓鋼筋的配筋率一般不超過(guò)3，通常在0.5 2之間。             

8、 偏心受壓構(gòu)件的縱向鋼筋配置方式有兩種。一種是在柱彎矩作用方向的兩對(duì)邊對(duì)稱配置相同的縱向受力鋼筋，這種方式稱為對(duì)稱配筋。對(duì)稱配筋構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，不易出錯(cuò)，但用鋼量較大。另一種是非對(duì)稱配筋，即在柱彎矩作用方向的兩對(duì)邊配置不同的縱向受力鋼筋。非對(duì)稱配筋的優(yōu)缺點(diǎn)與對(duì)稱配筋相反。在實(shí)際工程中，為避免吊裝出錯(cuò)，裝配式柱一般采用對(duì)稱配筋。屋架上弦、多層框架柱等偏心受壓構(gòu)件，由于在不同荷載（如風(fēng)荷載、豎向荷載）組合下，在同一截面內(nèi)可能要承受不同方向的彎矩，即在某一種荷載組合作用下受拉的部位在另一種荷載組合作用下可能就變?yōu)槭軌海?dāng)這兩種不同符號(hào)的彎矩相差不大時(shí)，為了設(shè)計(jì)、施工方便，通常也采用對(duì)稱配筋。2、

9、箍筋(如圖13.5施工現(xiàn)場(chǎng)箍筋施工照片與結(jié)構(gòu)圖比照)13.4   箍筋的構(gòu)造（a）軸心受壓柱    （b）偏心受壓柱               受壓構(gòu)件中箍筋的作用是保證縱向鋼筋的位置正確，防止縱向鋼筋壓屈，從而提高柱的承載能力。    受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)做成封閉式。箍筋直徑不應(yīng)小于（為縱向鋼筋的最大直徑），且不應(yīng)小于6mm。箍筋間距不應(yīng)大于400mm及構(gòu)件截面的短邊尺寸，且不應(yīng)大于15（為

10、縱向受力鋼筋的最小直徑）如圖13.5。當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率超過(guò)3時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于10（為縱向受力鋼筋的最小直徑）， 且不應(yīng)大200mm；箍筋末端應(yīng)做成135°彎鉤且彎鉤末端 平直段長(zhǎng)度不應(yīng)小于直徑的10倍。              在縱向鋼筋搭接長(zhǎng)度范圍內(nèi)，箍筋的直徑不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍。箍筋間距，當(dāng)搭接鋼筋為受拉時(shí)，不應(yīng)大于5（為受力鋼筋中最小直徑），且不應(yīng)大于100mm；當(dāng)搭接鋼筋為受壓時(shí)，不應(yīng)大于10，且不應(yīng)大于

11、200mm。當(dāng)搭接受壓鋼筋直徑大于25mm時(shí)，應(yīng)在搭接接頭兩個(gè)端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)置2根箍筋。     當(dāng)柱截面短邊尺寸大于400mm且各邊縱向受力鋼筋多于3根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊尺寸不大于400mm但各邊縱向鋼筋多于4根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋，以防止中間鋼筋被壓屈（圖13.4）。復(fù)合箍筋的直徑、間距與前述箍筋相同。     當(dāng)偏心受壓柱的截面高度 600mm時(shí)，在柱的側(cè)面上應(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)合箍筋或拉筋。    對(duì)于截面形狀復(fù)雜的構(gòu)件，不可采用具有內(nèi)折角的箍筋（圖13.

12、6）。其原因是，內(nèi)折角處受拉箍筋的合力向外，可能使該處混凝土保護(hù)層崩裂。 圖13.6 復(fù)雜截面的箍筋形式          【實(shí)訓(xùn)練習(xí)】參觀黃岡附近的一些框架結(jié)構(gòu)施工工地，對(duì)照施工圖紙拍照分析柱所配縱筋、箍筋是否復(fù)合構(gòu)造要求?？纯纯v筋的連接方式、箍筋的復(fù)合形式、間距等。 13.2  軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算 前言     按照箍筋配置方式不同，鋼筋混凝土軸心受壓柱可分為兩種：一種是配置縱向鋼筋和普通箍筋的柱(圖13.7.1)，稱為普通箍筋柱；一種是配置縱向

13、鋼筋和螺旋筋（圖13.7.2）或焊接環(huán)筋(圖13.7.2)的柱，稱為螺旋箍筋柱或間接箍筋柱。圖13.7 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱               需要指出的是，在實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，幾乎不存在真正的軸心受壓構(gòu)件。通常由于荷載作用位置偏差、配筋不對(duì)稱以及施工誤差等原因，總是或多或少存在初始偏心距。但當(dāng)這種偏心距很小時(shí)，如只承受節(jié)點(diǎn)荷載屋架的受壓弦桿和腹桿、以恒荷載為主的等跨多層框架房屋的內(nèi)柱等，為計(jì)算方便，可近似按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。此外，偏心受壓構(gòu)件垂直于彎矩作用平面的承

14、載力驗(yàn)算也按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。軸心受壓構(gòu)件的破壞特征      按照長(zhǎng)細(xì)比的大小，軸心受壓柱可分為短柱和長(zhǎng)柱兩類。對(duì)方形和矩形柱，當(dāng)8時(shí)屬于短柱，否則為長(zhǎng)柱。其中為柱的計(jì)算長(zhǎng)度，為矩形截面的短邊尺寸。   1、軸心受壓短柱的破壞特征（圖）               配有普通箍筋的矩形截面短柱，在軸向壓力N作用下整個(gè)截面的應(yīng)變基本上是均勻分布的。N較小時(shí)，構(gòu)件的壓縮變形主要為彈性變形。隨著荷載的增大，構(gòu)件變形迅速增大

15、。與此同時(shí)，混凝土塑性變形增加，彈性模量降低，應(yīng)力增長(zhǎng)逐漸變慢，而鋼筋應(yīng)力的增加則越來(lái)越快。對(duì)配置HPB235、HRB335、HRB400、RRB400級(jí)熱軋鋼筋的構(gòu)件，鋼筋將先達(dá)到其屈服強(qiáng)度，此后增加的荷載全部由混凝土來(lái)承受。在臨近破壞時(shí)，柱子表面出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層開(kāi)始剝落，最后，箍筋之間的縱向鋼筋壓屈而向外凸出，混凝土被壓碎崩裂而破壞。破壞時(shí)混凝土的應(yīng)力達(dá)到棱柱體抗壓強(qiáng)度。當(dāng)短柱破壞時(shí)，混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變=0.002，相應(yīng)的縱向鋼筋應(yīng)力值    =2×105×0.002N/mm2=400N/mm2。   

16、60; 因此，當(dāng)縱向鋼筋為高強(qiáng)度鋼筋時(shí)，構(gòu)件破壞時(shí)縱向鋼筋可能達(dá)不到屈服強(qiáng)度。設(shè)計(jì)中對(duì)于屈服強(qiáng)度超過(guò)400N/mm2 的鋼筋，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只能取400N/mm2。顯然，在受壓構(gòu)件內(nèi)配置高強(qiáng)度的鋼筋不能充分發(fā)揮其作用，這是不經(jīng)濟(jì)的。圖13.8軸心受壓柱的破壞形式 （1）軸心受壓短柱的破壞形式     （2）偏心受壓長(zhǎng)柱的破壞形式2、軸心受壓長(zhǎng)柱的破壞特征（圖）               對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比較大的長(zhǎng)柱，由于各種偶然因素造成的初

17、始偏心距的影響是不可忽略的，在軸心壓力N作用下，由初始偏心距將產(chǎn)生附加彎矩，而這個(gè)附加彎矩產(chǎn)生的水平撓度又加大了原來(lái)的初始偏心距，這樣相互影響的結(jié)果，促使了構(gòu)件截面材料破壞較早到來(lái)，導(dǎo)致承截能力的降低。破壞時(shí)首先在凹邊出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向外凸出，側(cè)向撓度急速發(fā)展，最終柱子失去平衡并將凸邊混凝土拉裂而破壞。試驗(yàn)表明，柱的長(zhǎng)細(xì)比愈大，其承截力愈低，對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比很大的長(zhǎng)柱，還有可能發(fā)生“失穩(wěn)破壞”。     由上述試驗(yàn)可知，在同等條件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的條件下，長(zhǎng)柱承載力低于短柱承載力。在確定軸心受壓構(gòu)件承截力計(jì)算公式時(shí)，規(guī)范采

18、用構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)來(lái)表示長(zhǎng)柱承截力降低的程度。試驗(yàn)的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，穩(wěn)定系數(shù)主要和構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)，長(zhǎng)細(xì)比越大，值越小。當(dāng)8時(shí)，= 1，說(shuō)明承截力的降低可忽略。 穩(wěn)定系數(shù)可按下式計(jì)算：                    （13.1）式中:    柱的計(jì)算長(zhǎng)度；矩形截面的短邊尺寸，圓形截面可取普通箍筋柱的正截面承截力計(jì)算 1 、基本公式鋼筋混凝土軸心受壓柱的正截面承載力由混凝土承載力及鋼筋

19、承載力兩部分組成，如圖13.9所示。根據(jù)力的平衡條件，得短柱和長(zhǎng)柱的承載力計(jì)算公式為： NNu=0.9 (fAc+fy/Ac)               (13.2) 式中：Nu軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值；N軸向壓力設(shè)計(jì)值；鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；fc混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按教材附表采用；A構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3%時(shí)， A應(yīng)改為Ac=AAs；fy 縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按附表采用；Ay 全部縱向鋼筋的截面面積。式中系數(shù)0.9，是考慮到初

20、始偏心的影響以及主要承受永久荷載作用的軸心受壓柱的可靠性，引入的承載力折減系數(shù)； 圖13.9 軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算簡(jiǎn)圖 2、計(jì)算方法    實(shí)際工程中，軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算問(wèn)題可歸納為截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核兩大類。（1）截面設(shè)計(jì)已知：構(gòu)件截面尺寸b×h，軸向力設(shè)計(jì)值，構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，材料強(qiáng)度等級(jí)；求：縱向鋼筋截面面積。計(jì)算步驟如圖所示。     若構(gòu)件截面尺寸b×h為未知，則可先根據(jù)構(gòu)造要求并參照同類工程假定柱截面尺寸b×h，然后按上述步驟計(jì)算?？v向鋼筋配筋率宜在0.5%2%之間。若配筋率' 過(guò)大或

21、過(guò)小，則應(yīng)調(diào)整b、h，重新計(jì)算。也可先假定和的值（常可假定=1，=1%），由下式計(jì)算出構(gòu)件截面面積，進(jìn)而得出b×h：                    （13.3）（2）截面承載力復(fù)核 已知：柱截面尺寸b×h，計(jì)算長(zhǎng)度，縱向鋼筋數(shù)量及級(jí)別，混凝土強(qiáng)度等級(jí)；求：柱的受壓承載力Nu，或已知軸向力設(shè)計(jì)值，判斷截面是否安全。計(jì)算步驟如圖所示。    【項(xiàng)目】 某多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框

22、架結(jié)構(gòu)房屋，現(xiàn)澆樓蓋，二層層高H=3.6m，其中柱承受軸向壓力設(shè)計(jì)值N=2420kN（含柱自重）。采用C25混凝土和HRB335級(jí)鋼筋。求該柱截面尺寸及縱筋面積。 【設(shè)計(jì)思路】本例題屬于截面設(shè)計(jì)類 （1）初步確定截面形式和尺寸 由于是軸心受壓構(gòu)件，截面形式選用正方形。 查附表4和附表7，C25混凝土，fc =11.9N/mm2；HRB335級(jí)鋼筋，fy=300 N/mm2,假定=3%，=0.9，代入公式估算截面面積： 選截面尺寸為400mm×400mm。 （2）計(jì)算受壓縱筋面積 查規(guī)范附表，l0=1.25H，l0/b=1.25×3.6/0.4=11.25查規(guī)范附表，=0.9

23、61由公式得 （3）選配鋼筋 選配縱筋8f22，實(shí)配縱筋面積As=3014mm2 = As/ A=3041/160000=1.9%>min=0.6% 滿足配筋率要求； 按構(gòu)造要求，選配箍筋柱截面配筋圖如右圖（結(jié)構(gòu)施工圖） 螺旋箍筋柱簡(jiǎn)介               在普通箍筋柱中，箍筋是構(gòu)造鋼筋。柱破壞時(shí)，混凝土處于單向受壓狀態(tài)。而螺旋箍筋柱的箍筋既是構(gòu)造鋼筋又是受力鋼筋。由于螺旋筋或焊接環(huán)筋的套箍作用可約束核心混凝土（螺旋筋或焊接環(huán)筋所包圍的混凝土）的橫向變形，使得核

24、心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而間接地提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。當(dāng)混凝土縱向壓縮產(chǎn)生橫向膨脹時(shí)，將受到密排螺旋筋或焊接環(huán)筋的約束，在箍筋中產(chǎn)生拉力而在混凝土中產(chǎn)生側(cè)向壓力。當(dāng)構(gòu)件的壓應(yīng)變超過(guò)無(wú)約束混凝土的極限應(yīng)變后，盡管箍筋以外的表層混凝土?xí)_(kāi)裂甚至剝落而退出工作，但核心混凝土尚能繼續(xù)承擔(dān)更大的壓力，直至箍筋屈服。顯然，混凝土抗壓強(qiáng)度的提高程度與箍筋的約束力的大小有關(guān)。為了使箍筋對(duì)混凝土有足夠大的約束力，箍筋應(yīng)為圓形，當(dāng)為圓環(huán)時(shí)應(yīng)焊接。由于螺旋筋或焊接環(huán)筋間接地起到了縱向受壓鋼筋的作用，故又稱之為間接鋼筋。    需要說(shuō)明的是，螺旋箍筋柱雖可提高構(gòu)件承載力，但施工復(fù)

25、雜，用鋼量較多，一般僅用于軸力很大，截面尺寸又受限制，采用普通箍筋柱會(huì)使縱向鋼筋配筋率過(guò)高，而混凝土強(qiáng)度等級(jí)又不宜再提高的情況。    螺旋箍筋柱的截面形狀一般為圓形或正八邊形。箍筋為螺旋環(huán)或焊接圓環(huán)，間距不應(yīng)大于80mm及0.2（為構(gòu)件核心直徑，即螺旋箍筋內(nèi)皮直徑），且不宜小于40mm。間接鋼筋的直徑應(yīng)符合柱中箍筋直徑的規(guī)定。 13.3  偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 偏心受壓構(gòu)件破壞特征              偏心受壓構(gòu)件在承受軸向力

26、N和彎矩M的共同作用時(shí)，等效于承受一個(gè)偏心距為e0=M/N的偏心力N的作用，當(dāng)彎矩M相對(duì)較小時(shí)，e0就很小，構(gòu)件接近于軸心受壓，相反當(dāng)N相對(duì)較小時(shí)， e0就很大，構(gòu)件接近于受彎，因此，隨著e0的改變，偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)介于軸心受壓和受彎之間。按照軸向力的偏心距和配筋情況的不同，偏心受壓構(gòu)件的破壞可分為受拉破壞和受壓破壞兩種情況。1、受拉破壞              當(dāng)軸向壓力偏心距e0較大，且受拉鋼筋配置不太多時(shí)，構(gòu)件發(fā)生受拉破壞。在這種情況下，構(gòu)件受軸向壓力

27、后，離較遠(yuǎn)一側(cè)的截面受拉，另一側(cè)截面受壓。當(dāng)增加到一定程度，首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，隨著荷載的增加，裂縫不斷發(fā)展和加寬，裂縫截面處的拉力全部由鋼筋承擔(dān)。荷載繼續(xù)加大，受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，并形成一條明顯的主裂縫，隨后主裂縫明顯加寬并向受壓一側(cè)延伸，受壓區(qū)高度迅速減小。最后，受壓區(qū)邊緣出現(xiàn)縱向裂縫，受壓區(qū)混凝土被壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破壞（圖13.10（a）。此時(shí)，受壓鋼筋一般也能屈服。由于受拉破壞通常在軸向壓力偏心距e0較大發(fā)生，故習(xí)慣上也稱為大偏心受壓破壞。受拉破壞有明顯預(yù)兆，屬于延性破壞。2、受壓破壞        

28、      當(dāng)構(gòu)件的軸向壓力的偏心距e0較小，或偏心距e0雖然較大但配置的受拉鋼筋過(guò)多時(shí)，就發(fā)生這種類型的破壞。加荷后整個(gè)截面全部受壓或大部份受壓，靠近軸向壓力一側(cè)的混凝土壓應(yīng)力較高，遠(yuǎn)離軸向壓力一側(cè)壓應(yīng)力較小甚至受拉。隨著荷載逐漸增加，靠近軸一側(cè)混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，進(jìn)而混凝土達(dá)到極限應(yīng)變cu被壓碎，受壓鋼筋的應(yīng)力也達(dá)到fy，遠(yuǎn)離一側(cè)的鋼筋可能受壓，也可能受拉，但因本身截面應(yīng)力太小，或因配筋過(guò)多，都達(dá)不到屈服強(qiáng)度（13.10(b)）。由于受壓破壞通常在軸向壓力偏心距e0較小時(shí)發(fā)生，故習(xí)慣上也稱為小偏心受壓破壞。受壓破壞無(wú)明顯預(yù)兆，屬脆性破壞。圖13.10

29、   (a)受拉破壞                (b)受壓破壞 3、受拉破壞與受壓破壞的界限    綜上可知，受拉破壞和受壓破壞都屬于“材料破壞”。其相同之處是，截面的最終破壞都是受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變而被壓碎。不同之處在于截面破壞的起因不同，即截面受拉部分和受壓部分誰(shuí)先發(fā)生破壞，前者是受拉鋼筋先屈服而后受壓混凝土被壓碎，后者是受壓部分先發(fā)生破壞。受拉破壞與受彎構(gòu)件正截面適筋破壞類似，而受壓破壞類似于受彎構(gòu)件正截面的超筋破壞，故受拉破

30、壞與受壓破壞也用界限相對(duì)受壓區(qū)高度作為界限，即：屬大偏心受壓破壞；為小偏心受壓破壞。其中按規(guī)范采用。偏心距增大系數(shù)               在偏心力作用下，鋼筋混凝土受壓構(gòu)件將產(chǎn)生縱向彎曲變形，即會(huì)產(chǎn)生側(cè)向撓度，從而導(dǎo)致截面的初始偏心矩增大。如1/2柱高處的初始偏心距將由增大為f ，截面最大彎矩也將由增大為（f ）。 f 隨著荷載的增大而不斷加大，因而彎矩的增長(zhǎng)也就越來(lái)越快，結(jié)果致使柱的承載力降低。這種偏心受壓構(gòu)件截面內(nèi)的彎矩受軸向力和側(cè)向撓度變化影響的現(xiàn)象稱為“壓彎效應(yīng)

31、”，截面彎矩中的N ei稱為一階彎矩，將N·f稱為二階彎矩或附加彎矩。引入偏心距增大系數(shù)，相當(dāng)于用代替f 。    鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件按其長(zhǎng)細(xì)比不同分為短柱、長(zhǎng)柱和細(xì)長(zhǎng)柱，其偏心距增大系數(shù)分別按下述方法確定：   （1）對(duì)短柱（矩形截面5），可不考慮縱向彎曲對(duì)偏心距的影響，取1.0。   （2）對(duì)長(zhǎng)柱（矩形截面530，偏心距增大系數(shù)按下式計(jì)算：        （13.4）            

32、;        （13.5）               （13.6）式中： 構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度。對(duì)無(wú)側(cè)移結(jié)構(gòu)的偏心受壓構(gòu)件，可取兩端不動(dòng)之點(diǎn)之間的軸線長(zhǎng)度； 截面高度，對(duì)環(huán)形截面取外直徑；對(duì)圓形截面取直徑； 截面有效高度； 小偏心受壓構(gòu)件界面曲率修正系數(shù)，當(dāng)大于1.0時(shí)，取等于1.0； 構(gòu)件的截面面積，對(duì)于T形、I字形截面，均??； 偏心受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的修正系數(shù)，當(dāng)15時(shí)，取等于1.0。 、承載力計(jì)算公式      根

33、據(jù)偏心受壓構(gòu)件破壞時(shí)的狀態(tài)和基本假定，可繪出矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖13.11）。（a）大偏心受壓          (b)界限偏心受壓             (c)小偏心受壓 圖13.11   矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖1、大偏心受壓 由平衡條件，可寫出基本計(jì)算 公式為：         &

34、#160;           (13.7)            (13.8)式中 ： 軸向壓力設(shè)計(jì)值； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 截面寬度； 混凝土的受壓區(qū)高度； 截面的有效高度； 受壓鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面受壓邊緣的距離； 、縱向受拉鋼筋和受壓鋼筋的強(qiáng)度計(jì)算值； 、縱向受拉鋼筋和受壓鋼筋的截面面積； 縱向壓力作用點(diǎn)至受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，。    

35、為保證受壓鋼筋應(yīng)力達(dá)到及受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到,式  (13.7)、式(13.8)的適用條件為：    當(dāng)時(shí)，受壓鋼筋不能屈服，為偏于安全和計(jì)算方便起見(jiàn)，取，并對(duì)受壓鋼筋合力點(diǎn)取矩，得                (13.9)   式中：    縱向壓力作用點(diǎn)至受壓鋼筋合力點(diǎn)的距離， 2、小偏心受壓     由平衡條件，可寫出基本計(jì)算公式為    &#

36、160;           (13.10)        (13.11)    式中：離縱向力較遠(yuǎn)一側(cè)鋼筋的應(yīng)力；                    (13.12)    當(dāng)為正值時(shí)，

37、鋼筋受拉；當(dāng)為負(fù)值時(shí)，鋼筋受壓。 其符號(hào)含義同大偏心受壓情況。 、矩形截面對(duì)稱配筋的正截面承載力計(jì)算               非對(duì)稱配筋的偏心受壓構(gòu)件，是在充分利用混凝土強(qiáng)度的前提下，按受壓和受拉的不同需要計(jì)算出和（），這種非對(duì)稱配筋方式可以節(jié)省鋼筋，但缺點(diǎn)是施工不便，容易把和的位置放錯(cuò)，其計(jì)算方法可參見(jiàn)規(guī)范或其它教材。為了便于施工，在實(shí)際工程中常采用對(duì)稱配筋，即：，。      大偏心受壓的計(jì)算公式（13 .7）可簡(jiǎn)化為，對(duì)稱配筋

38、的計(jì)算包括截面設(shè)計(jì)和承載力校核兩方面的內(nèi)容。 1、截面設(shè)計(jì)     已知：軸向壓力和彎矩設(shè)計(jì)值、，構(gòu)件的截面尺寸，材料強(qiáng)度值。求鋼筋面積和。     (1)大、小偏心受壓的判別當(dāng)時(shí)，按大偏心受壓計(jì)算； 當(dāng)時(shí)，按小偏心受壓計(jì)算。     (2)大偏心受壓 若,              (13.13)若，取        

39、0;         (13.14)其中，。    (3)小偏心受壓 取，聯(lián)立上式，可得的三次方程，直接求解極為不便。可近似采用下式計(jì)算              (13.15)    式中：截面中和高度修正系數(shù)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)，??；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，??；其間按線形內(nèi)插法取用。    

40、; 將代入式得        (13.16)偏心受壓構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算簡(jiǎn)介              偏心受壓構(gòu)件，一般情況下承受的剪力值相對(duì)較小 ，可不進(jìn)行斜截面承載力的計(jì)算。但對(duì)有較大水平力作用的框架柱，有橫向力作用下的桁架上弦壓桿等，剪力影響相對(duì)較大，必須考慮其斜截面受剪承載力。    試驗(yàn)表明，由于軸向壓力的存在，延緩了斜裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展，且能使構(gòu)件各點(diǎn)的主拉應(yīng)力方向

41、與構(gòu)件軸線的夾角與無(wú)軸向壓力構(gòu)件相比均有增大，因而臨界斜裂縫與構(gòu)件軸線的夾角較小，增加了混凝土剪壓高度，使剪壓區(qū)的面積相對(duì)增大，從而提高剪壓區(qū)混凝土的抗剪能力，然而，臨界斜裂縫的傾角雖然有所減少，但斜裂縫水平投影長(zhǎng)度與無(wú)軸向壓力時(shí)相比基本不變，故對(duì)跨越斜裂縫箍筋所承擔(dān)的剪力沒(méi)有明顯影響。     其斜截面受剪承載力按下式計(jì)算              (13.17)    式中 ：與剪力設(shè)計(jì)值相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值，當(dāng)

42、，時(shí)，取，此處為構(gòu)件的截面面積； 配置在同一截面內(nèi)箍筋各肢的全部截面面積； 偏心受壓構(gòu)件計(jì)算截面的剪跨比，應(yīng)按下列規(guī)定采用：      對(duì)各類結(jié)構(gòu)的框架柱，宜取；對(duì)框架結(jié)構(gòu)中的框架柱，當(dāng)其反彎點(diǎn)在層高范圍內(nèi)時(shí)，可?。划?dāng)；當(dāng)；此處，為柱凈高，為計(jì)算截面上與剪力設(shè)計(jì)值相應(yīng)的彎矩設(shè)計(jì)值。      對(duì)其他偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)承受均布荷載時(shí)，?。划?dāng)承受集中荷載時(shí)（包括作用有多種荷載、且集中荷載對(duì)支座或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況），；當(dāng)時(shí)，??；當(dāng)時(shí)，取。此處，為集中荷載至支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣的距離。

43、60;   規(guī)范還規(guī)定：     矩形截面的鋼筋的鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，為了避免斜壓破壞，防止過(guò)多的配筋不能充分發(fā)揮作用，構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)滿足下式要求，否則，應(yīng)加大截面尺寸。當(dāng)4時(shí)                   (13.18)    矩形截面的鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，若符合下列公式要求時(shí)    

44、60;                (13.19)可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，按構(gòu)造要求配置箍筋。 13.4  受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 受拉構(gòu)件的分類              在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，承受軸向拉力或承受軸向拉力及彎矩共同作用的構(gòu)件稱為受拉構(gòu)件。其中，軸向拉力作用點(diǎn)通過(guò)截面質(zhì)量中心連線且不受彎矩作用的構(gòu)件稱為軸心受拉構(gòu)件，軸向拉力作用點(diǎn)偏離構(gòu)件截

45、面質(zhì)量中心連線或構(gòu)件承受軸向拉力及彎矩共同作用的構(gòu)件稱為偏心受拉構(gòu)件。由于混凝土是一種非勻質(zhì)材料，加之施工上的誤差，無(wú)法做到縱向拉力能通過(guò)構(gòu)件任意橫截面的質(zhì)量中心連線，因此嚴(yán)格地說(shuō)實(shí)際工程中沒(méi)有真正的軸心受拉構(gòu)件。但當(dāng)構(gòu)件上彎矩很?。ɑ蚱木嗪苄。r(shí)，為方便計(jì)算，可將此類構(gòu)件簡(jiǎn)化為軸心受拉構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圓形水池的池壁、鋼筋混凝土屋架的下弦桿等就是軸心受拉構(gòu)件，如圖13.12(a)；矩形水池的池壁，承受節(jié)間荷載的桁架下弦桿則是偏心受拉件，如圖13.12(b)、 (c）。(a)                           (b)                        &#