文档介绍：第七章偏心受力构件承载力计算
§7-1 概述
偏心受力构件是指纵向力N作用线偏离构件轴线或同时作用轴力及弯矩的构件。
偏心受力构件
图7-1 偏心受力构件受力形态
工程中大多数竖向构件(如单层工业厂房的排架柱,多层及高层房屋的钢筋混凝土墙、柱等)都是偏心受压构件;而承受节间荷载的桁架拉杆、矩形截面水池的池壁等,则属于偏心受拉构件。
钢筋混凝土偏心受压构件多采用矩形截面,截面尺寸较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面,公共建筑中的柱多采用圆形截面。偏心受拉构件多采用矩形截面。
图7-2 偏心受力构件的截面形式
§7-2 偏心受压构件正截面承载力计算
一、偏心受压构件正截面的破坏特征
(一)破坏类型
大量试验表明:构件截面中的符合平截面假定,偏压构件的最终破坏是由于混凝土压碎而造成的。其影响因素主要与偏心距的大小和所配钢筋数量有关。
通常,钢筋混凝土偏心受压构件破坏分为2种情况
1、受拉破坏:
当偏心距较大,且受拉钢筋配置得不太多时,发生的破坏属大偏压破坏。
这种破坏特点是受拉区、受压区的钢筋都能达到屈服,受压区的混凝土也能达到极限压应变,如图7—3a 所示。
图7-3 受拉破坏和受压破坏时的截面应力
当偏心距较小或很小时,或者虽然相对偏心距较大,但此时配置了很多的受拉钢筋时,发生的破坏属小偏压破坏。这种破坏特点是,靠近纵向力那一端的钢筋能达到屈服,混凝土被压碎,而远离纵向力那一端的钢筋不管是受拉还是受压,一般情况下达不到屈服。如图7—3b 、c 所示
2、受压破坏:
(二)界限破坏及大小偏心受压的分界
1、界限破坏
在大偏心受压破坏和小偏心受压破坏之间,从理论上考虑存在一种“界限破坏”状态;当受拉区的受拉钢筋达到屈服时,受压区边缘混凝土的压应变刚好达到极限压应变值。这种特殊状态可作为区分大小偏压的界限。二者本质区别在于受拉区的钢筋是否屈服。
由于大偏心受压与受弯构件的适筋梁破坏特征类同,
因此,也可用相对受压区高度比值大小来判别。
当时,截面属于大偏压;
当时,截面属于小偏压;
当时,截面处于界限状态。
2、大小偏心受压的分界
2、基本公式的适用范围
适用于剪压破坏
A、上限值——最小截面尺寸
当发生斜压破坏时,梁腹的混凝土被压碎、箍筋不屈服,
其受剪承载力主要取决于构件的腹板宽度、梁截面高度
和混凝土强度。因此,只要保证构件截面尺寸不要太小,
就可防止斜压破坏的发生。
当
时
当
时
当
时,按线性内插法或按以下公式计算
(三)弯矩和轴心压力对偏心受压构件
正截面承载力的影响
偏心受压构件是弯矩和轴力共同作用的构件。弯矩与轴力对于构件作用彼此之间相互牵制,对于构件的破坏很有影响。如对给定材料、截面尺寸和配筋的偏心受力构件,在达到承载力极限状态时,截面承受的轴力与弯矩具有相关性,即构件可以在不同的轴力和弯矩组合下达到承载力极限状态。
具体讲,在大偏压破坏情况下,随着构件轴力的增加,构件的抗弯能力提高,但在小偏心受压破坏情况下,随着构件轴力的增加,构件的抗弯能力反而减小,而在界限状态时,一般构件能承受弯矩的能力达到最大值(图7-4)。
图7-4 Nu~Mu相关曲线
在小偏心受压情况下,随着轴向压力的增大,截面所能承担的弯矩反而降低。