1、第七章 偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算1、鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件截面形式與縱向鋼筋布置有什么特點(diǎn)？答：鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的截面形式有矩形截面、工字形截面、箱形截面和圓形截面。矩形截面為最常用的截面形式。截面高度大于600mm的偏心受壓構(gòu)件多采用工字形或者箱形截面。圓形截面主要用于柱式墩臺(tái)、樁基礎(chǔ)中。在鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的截面上，布置有縱向受力鋼筋和箍筋。縱向受力鋼筋在截面中最常見的配置方式是將縱向鋼筋集中放置在偏心方向的兩對(duì)面，其數(shù)量通過(guò)正截面承載力計(jì)算確定。對(duì)于圓形截面，則采用沿截面周邊均勻配筋的方式。箍筋的作用與軸心受壓構(gòu)件中普通箍筋的作用基本相同。此外，偏心受壓構(gòu)件中還存在著一定

2、的剪力，可由箍筋負(fù)擔(dān)。但是因?yàn)榧袅Φ臄?shù)值一般較小，所以一般不予計(jì)算。箍筋數(shù)量以及間距按普通箍筋柱的構(gòu)造要求確定。2、簡(jiǎn)述鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)和破壞類型？答：鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件隨著偏心距的大小以及縱向鋼筋配筋情況不同，有以下兩種主要破壞形態(tài)。（1）受拉破壞大偏心受壓破壞在相對(duì)偏心距較大，且受拉鋼筋配置得不太多時(shí)，會(huì)發(fā)生這種破壞形態(tài)。短柱受力后，截面靠近偏心壓力N的一側(cè)（鋼筋為）受壓，另一側(cè)（鋼筋為）受拉。隨著荷載增大，受拉區(qū)混凝土先出現(xiàn)橫向裂縫，裂縫的開展使受拉鋼筋的應(yīng)力增長(zhǎng)較快，首先達(dá)到屈服。中和軸向受壓邊移動(dòng)，受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變迅速增大，最后，受壓區(qū)鋼筋屈服，混凝土達(dá)到極限壓

3、應(yīng)變而壓碎。其破壞形成與雙筋矩形截面梁的破壞形態(tài)相似。（2）受壓破壞小偏心受壓破壞小偏心受壓就是壓力N的初始偏心距較小的情況。依偏心距的大小以及受拉區(qū)縱向鋼筋數(shù)量，小偏心受壓短柱破壞時(shí)的截面應(yīng)力分布可分為以下幾種情況。縱向壓力偏心距很小，但是離縱向壓力較遠(yuǎn)一側(cè)鋼筋數(shù)量少而靠近縱向力N一側(cè)鋼筋較多時(shí)，則截面的實(shí)際重心軸就不在混凝土截面形心軸而向右偏移。這樣，截面靠近縱向力N的一側(cè)，即原來(lái)壓應(yīng)力較小而布置得過(guò)少的一側(cè)，將負(fù)擔(dān)較大的壓應(yīng)力。于是，盡管仍是全截面受壓，但是遠(yuǎn)離縱向力N一側(cè)的鋼筋將由于混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變而屈服，但是靠近縱向力N一側(cè)的鋼筋的應(yīng)力有可能達(dá)不到屈服強(qiáng)度。當(dāng)縱向力偏心距較

4、小時(shí)，或者偏心距較大而受拉鋼筋較多時(shí)，截面大部分受壓而小部分受拉。中和軸距受拉鋼筋很近，鋼筋中的拉應(yīng)力很小，達(dá)不到屈服強(qiáng)度。當(dāng)縱向偏心壓力偏心距很小時(shí)，構(gòu)件截面將全部受壓，中和軸位于截面以外。破壞時(shí)，靠近壓力N一側(cè)混凝土應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變，鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，而離縱向壓力較遠(yuǎn)一側(cè)的混凝土和受壓鋼筋均沒(méi)有達(dá)到其抗壓強(qiáng)度。偏心受壓構(gòu)件的破壞類型：鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件按長(zhǎng)細(xì)比可以分為短柱、長(zhǎng)柱和細(xì)長(zhǎng)柱。短柱：偏心受壓短柱中，雖然偏心力作用將產(chǎn)生一定的側(cè)向變形，但是其u值很小，一般可以忽略不計(jì)。即可以不考慮二階彎矩，各截面中的彎矩均可認(rèn)為等于，彎矩M與軸向力N呈線性關(guān)系。長(zhǎng)柱：矩形截面柱，當(dāng)時(shí)即為長(zhǎng)柱

5、。長(zhǎng)柱受偏心力作用時(shí)的側(cè)向變形u較大，二階彎矩影響也不可以忽視，因此，實(shí)際偏心距是隨荷載的增大而非線性增加，構(gòu)件控制截面最終仍然是由于截面中材料達(dá)到其強(qiáng)度極限而破壞，屬材料破壞。細(xì)長(zhǎng)柱：長(zhǎng)細(xì)比很大的柱。當(dāng)偏心壓力N達(dá)到最大值時(shí)，側(cè)向變形u突然劇增，此時(shí)，偏心受壓構(gòu)件截面上鋼筋和混凝土的應(yīng)變均未達(dá)到材料破壞時(shí)的極限值，即壓桿達(dá)到最大承載能力是發(fā)生在其控制截面材料強(qiáng)度還未達(dá)到其破壞強(qiáng)度，這種破壞類型稱為失穩(wěn)破壞。3、鋼筋混凝土矩形截面（非對(duì)稱配筋）偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核中，如何判斷是大偏心受壓還是小偏心受壓？答：（1）截面設(shè)計(jì)：大、小偏心受壓的初步判別：在進(jìn)行偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)時(shí)，通

6、常已知軸向力組合設(shè)計(jì)值和相應(yīng)的彎矩組合設(shè)計(jì)值或者偏心距，材料強(qiáng)度等級(jí)，截面尺寸,以及彎矩作用平面內(nèi)構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，要求確定縱向鋼筋數(shù)量。在偏心受壓構(gòu)件截面設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用下述方法來(lái)初步判定大、小偏心受壓：當(dāng)時(shí)，可以先按小偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，當(dāng)時(shí)，則可按大偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。（2）截面復(fù)核：進(jìn)行截面復(fù)核，必須已知偏心受壓構(gòu)件截面尺寸、構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度、縱向鋼筋和混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、鋼筋面積和以及在截面上的布置，并已知軸向力組合設(shè)計(jì)值和相應(yīng)的彎矩組合設(shè)計(jì)值，然后復(fù)核偏心壓桿截面是否能承受已知的組合設(shè)計(jì)值。偏心受壓構(gòu)件需要進(jìn)行截面在兩個(gè)方向上的承載力復(fù)核，即彎矩作用平面內(nèi)和垂直于彎矩作用平面

7、的截面承載力復(fù)核。1.彎矩作用平面內(nèi)截面承載力復(fù)核大、小偏心受壓的判別判定偏心受壓構(gòu)件是大偏心受壓還是小偏心受壓的充要條件是與之間的關(guān)系。即當(dāng)時(shí)，為大偏心受壓，當(dāng)時(shí)，為小偏心受壓。在截面承載力復(fù)核中，因?yàn)榻孛娴匿摻畈贾靡讯ǎ员仨毑捎眠@個(gè)充要條件來(lái)判定偏心受壓的性質(zhì)。截面承載力復(fù)核時(shí)，可以先假設(shè)為大偏心受壓。這時(shí)，鋼筋中的應(yīng)力，代入式，即得：，解得受壓區(qū)高度，再由求得。當(dāng)時(shí)，為大偏心受壓。當(dāng)時(shí)，為小偏心受壓。當(dāng)時(shí)：若，由式計(jì)算的即為大偏心受壓構(gòu)件截面受壓區(qū)高度，然后按式進(jìn)行截面承載力復(fù)核。若時(shí)，由式求截面承載力。當(dāng)時(shí)，為小偏心受壓構(gòu)件。2.垂直于彎矩作用平面的截面承載力復(fù)核偏心受壓構(gòu)件，除了

8、在彎矩作用平面內(nèi)可能發(fā)生破壞外，還可能在垂直于彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生破壞，例如設(shè)計(jì)軸向壓力較大而在彎矩作用平面內(nèi)偏心矩較小時(shí)。垂直于彎矩作用平面的構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，有可能是垂直于彎矩作用平面的承載力起控制作用。因此，當(dāng)偏心受壓構(gòu)件在兩個(gè)方向的截面尺寸、以及長(zhǎng)細(xì)比值不同時(shí)，應(yīng)對(duì)垂直于彎矩作用平面進(jìn)行承載力復(fù)核。4、與非對(duì)稱布筋的矩形截面偏心受壓構(gòu)件相比，對(duì)稱布筋設(shè)計(jì)時(shí)的大、小偏心受壓的判別方法有何不同之處？答：對(duì)稱配筋是指截面的兩側(cè)用相同鋼筋等級(jí)和數(shù)量的配筋，即、。對(duì)于矩形截面對(duì)稱配筋的偏心受壓構(gòu)件，仍根據(jù)基本公式進(jìn)行計(jì)算，也可分為截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核兩種情況。（1）截面設(shè)計(jì)大、小偏心受壓構(gòu)件的判別：

9、現(xiàn)假定為大偏心受壓，由于是對(duì)稱配筋，相當(dāng)于補(bǔ)充一個(gè)設(shè)計(jì)條件。現(xiàn)令軸向力計(jì)算值，則由式可得到：，以代入上式，整理后可得到：。當(dāng)按式計(jì)算的時(shí)，按大偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。當(dāng)時(shí)，按小偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。（2）截面復(fù)核：截面復(fù)核仍是對(duì)偏心受壓構(gòu)件垂直于彎矩作用方向和彎矩作用方向都進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法與截面非對(duì)稱配筋方法相同。5、圓形截面偏心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋布置有何特點(diǎn)和要求？答：特點(diǎn)：圓形截面偏心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋，通常是沿圓周均勻布置，其根數(shù)不少于6根。對(duì)于預(yù)制或現(xiàn)澆的一般鋼筋混凝土圓形截面偏心受壓構(gòu)件，縱向鋼筋的直徑不宜小于12mm，混凝土保護(hù)層厚度詳情見附表。而對(duì)于鉆孔灌注樁，其截面尺寸較大（樁直徑D=8001500mm）,樁內(nèi)縱向受力鋼筋的直徑不宜小于14mm，根數(shù)不宜小于8根，鋼筋間凈距不宜小于50mm，混凝土保護(hù)層厚度不小于6080mm，箍筋直徑不小