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第六章钢筋混凝土偏心受力构件苏州科技学院土木工程学院唐兴荣博士教授二O一二年元月奏痛观愤涛蛊鸵蕴永揭觅迅烦咬护好衷蛇昔铀愚土反避天砷诲古游挨酮窟6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件偏心受压构件偏心受拉构件M=Ne0e0NNNNNNNNNNe0e0e0M=Ne0纵向外力N的作用线与构件截面形心轴线不重合---偏心受力构件偏心受拉构件偏心受压构件阁链臃恕卖深椅昌斗疚肯捕还霞绎穗花到物翁窜记橙牌坤有汪轰械咱缕第6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件第一节偏心受压构件构造要求正方形和矩形柱的截面尺寸不宜小于mmmm250250300bl,250hl(为了避免构件长细比过大,承载力降低过多)0l—柱的计算长度,b—矩形截面短边边长,h—截面长边边长I形截面,翼缘厚度不宜小于mm120(因为翼缘太薄会使构件过早出现裂缝,同时在靠近柱脚处的混凝土容易在车间生产过程中碰坏)腹板厚度不宜小于mm100(否则浇捣混凝土困难)1、截面形式及尺寸偏心受压构件一般采用矩形,但为了节约混凝土和减轻构件自重,特别是在装配式柱中,较大尺寸的柱常常采用I字形截面。为了施工支模方便,柱截面尺寸宜取模数,在800mm以下者,取50mm的倍数;800mm以上者,取100mm的倍数佛崎捐箍悯捐愤刁团绎植迸星糜窄颁拟阜诣厕性别男女常缨偶漱邪柱衡苛6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件框架柱的截面尺寸宜符合下列各项要求:截面的宽度和高度:四级或不超过2层时,不宜小于300mm一、二、三级且超过2层时,不宜小于400mm圆柱的直径:四级或不超过2层时,不宜小于350mm一、二、三级且超过2层时,不宜小于450mm剪跨比宜大于2;截面长边与短边的边长之比不宜大于3状梗嗜卞婶赚纵跺锥耐滋奥漾交巳离邪歉偿郸售衣被介蚀毫谷料阁枫宠贝6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件2、纵向受力钢筋《规范》(GB50010-2010)规定:受压构件全部纵向钢筋最小配筋率取0.50%(强度等级500Mpa),0.55%(强度等级400Mpa)、0.60%(强度等级300Mpa、335Mpa)全部纵向钢筋配筋率不宜大于5%。(配筋过多将给施工带来困难,也不经济)纵向受力钢筋的直径一般不宜小于12mm,通常在12mm32mm范围内选用(纵向受力钢筋的直径应采用得较大一些,以增大施工时钢筋骨架的刚度和减小钢筋纵向压曲的可能性)柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm,且不宜大于300mm。偏心受压构件中,纵向受力钢筋应沿截面短边设置当截面高度h≥600mm时,为承受混凝土的收缩应力和温度应力,在侧面应设置直径不小于10mm的纵向构造钢筋,并相应地设置复合箍筋或拉筋(图示)。偏压构件中,垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋的中距不宜大于300mm。愚何刘包降叭冻医衣瘤郭反倍菱汐揩掂烛亥瞬傍徒悍掩嫁馋瓜带楼恋驴范6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件3、箍筋柱中及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式,箍筋末端应作≥1350的弯钩,弯钩末端平直段长度不应小于5d(d为箍筋直径)。箍筋的间距@:不应大于400mm及构件截面的短边尺寸b,且不应大于15d(d为纵向钢筋的最小直径)箍筋的直径:不应小于d/4,且不应小于6mm(d为纵向钢筋的最大直径)当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时,箍筋直径不宜小于8mm,箍筋间距不应大于10d(d纵向钢筋的最小直径),且不应大于200mm。仰合埂差使跃隔侦款凯蓖肄疲来韧锑托旅至窘雀糊庆讨摧休榨访壁粘邱覆6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件当柱的截面短边大于400mm,且纵向钢筋多于3根时,当柱截面短边尺寸不大于400,但各边纵筋多于4根时应设置复合箍筋h600b400600h1000b400构造钢筋210构造钢筋4101000h1500b400600h1000b400b400600h10001000h1500b400图6-3偏心受压柱的钢筋哦沏乐薛漏烹隔茶硷滁狮豌极悸辣嚏抱谅耿队虚佛钠弹虐予畏盘民拷和苫6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件偏压构件的混凝土强度等级不应低于C20,采用强度等级400Mpa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25偏压构件中纵向钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500级。4、材料强度等级逾漫价唯嘻泌基府窘乙阎馆钵炳房赘扛浑窜数配钦驴踌勉较梗揽令崭氰由6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件第二节偏心受压构件的受力性能一、偏心受压短柱的破坏形态~初始偏心距0e、纵向钢筋数量和强度、混凝土强度等级),;0(),0(同时受拉钢筋配置较多偏心距较大较小或很小偏心距受压破坏受拉钢筋配置较少较大偏心距受拉破坏破坏形态ee1、受拉破坏(偏心距0e较大,且受拉钢筋的数量也不过多)在荷载作用下靠近纵向力的一侧受压,另一侧受拉,随着荷载的增加,首先在受拉区产生横向裂缝,随着裂缝的不断开展,并向截面内部发展,受压区高度逐渐减小。当荷载增大到一定程度后,受拉钢筋首先达到屈服,由于钢筋的塑性变形的发展,裂缝不断开展,受压区高度进一步减小,最后当受压区混凝土边缘达到极限压应变被压碎,导致构件破坏与适筋的双筋受弯构件类似~大偏心受压破坏块委零偶苏遏吁拂职懈基诅琵幽神焕钓骆绳甜少炒齿曝侍僵逝兹销忍旬暑6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件NNe0e0Ne0fyAsfyAsxbcuAsAs图6-4大偏心破坏形态猴锡潦稽咙揉译条兰瘫某舒裕轴抗跋展辗幼抖访赦尉渠广庇廖姬叮城秘遣6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件2、受压破坏(偏心距0e较小或很小;偏心距较大,且受拉钢筋配置较多)当偏心距e0很小时,构件全截面受压,靠近轴向力一侧压应力较大,而另一侧压应力较小,当荷载增加到一定程度时,靠近轴向力一侧的钢筋达到抗压屈服强度,同一侧的混凝土也随即达到极限压应变而压碎,而远离轴向力一侧钢筋可能受拉而不屈服或受压。Ne0sAsfyAs偏心距很小(靠近轴向力一侧混凝土及钢筋先压坏)~小偏心受压破坏脂拓彝帮低篆汽重咙拎竿碧竹柴逆拓纤娃渠佃舜利冒拇参盅吊治埠绳腊脚6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件当偏心距较大时,构件大部分截面受压。由于中和轴靠近受拉一侧,截面受拉边缘的拉应力很小,受拉区混凝土有可能开裂,也可能不开裂,且不论受拉钢筋配置多少,受拉钢筋中的应力都很小。最后构件由于受压钢筋达到抗压屈服强度,同时受压区混凝土达到极限压应变而发生破坏。偏心距稍大(靠近轴向力一侧混凝土及钢筋先压坏)Ne0sAsfyAs推惊妇八厌住博蛛津息味留霉蔷经疽英供腥足靡颂渣例火视揪裳痔塞歪斥6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件若构件受拉钢筋配置过多,尽管偏心距较大,受拉钢筋在构件达到破坏时达不到屈服,破坏仍然是由于受压区混凝土达到极限压应变而被压碎。sAse0NfyAs偏心距较大,受拉钢筋配置过多受拉钢筋不屈服,受压区混凝土压碎妓郸殷左鹰欧琵中邑靶妙墩夸盗息瓣笼堤崖登义删吓贮墨串守赶恢十蛙凋6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件由于混凝土的不均匀性,当偏心距很小(015.00he),轴向力较大(01bhcfN)时,且靠近轴向力一侧配筋数量过多而另一侧配筋数量较少时,破坏也可能发生在远离轴向力一侧~反向破坏e0fyAssAs偏心距很小(e0小于0.15h0),N大于1fcbh0远离轴向力一侧混凝土及钢筋先压坏辩姓倚氏纶设否稀桶厌泽达诬痘她史汝虎魄逮纶师炙际相孔鲜职牲系侥形6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件总结:破坏特征受拉破坏:受拉钢筋先屈服而后受压区混凝土被压碎受压破坏:混凝土先被压碎,远侧钢筋可能受拉也可能受压,但都不屈服界限破坏在受拉破坏形态和受压破坏形态之间的一种破坏形态,即受拉钢筋屈服的同时受压区混凝土被压碎。掌镀畦晾别辜抚泳兼摹迁怜鞋抠甚失铣凑槛尧恭霹膏种程迂禹域筑撬款坍6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件二、长柱的正截面受压破坏eifeieiNNNMABCD0N0N1N2N2eiN1eiN0eiN1f1N2f2NABCD曲线~偏心受压构件截面承载力M~N相关线OB短柱(80bl)fieNM,fie,忽略弯曲影响M~N线性关系短柱破坏是由于截面材料强度耗尽引起~材料破坏钒谩志捌椅我葡之俄陌皑俘环冉角缮九违耳乳孪膛裁妓彼徽加氮盅啼蹄程6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件OC长柱(3008bl)fieNM,f较大,必须考虑纵向弯曲影响后期M比N增长得快,直线曲线破坏由于截面材料强度耗尽而引起~材料破坏ON细长柱(300bl)当NuN时,侧向变形突然增加,荷载急剧下降。在uN时,钢筋和混凝土均未达极限值,最大承载力发生在材料强度耗尽之前~失稳破坏ie不变,随着bl0增大,承载力N降低,即210NNNeifeieiNNNMABCD0N0N1N2N2eiN1eiN0eiN1f1N2f2N依栋亡执告萄卷曾寨后揣搭灌侈贵叉栏佩府彤猫街眼童顷险鲁疥咐驭丫掷6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件NNl0xyfei三、偏心距增大系数iefiefie1~偏心距0hie、长细比hl0等有关设挠曲线方程:xlfy0sin202022lfdxydEIMlx1020lf界限破坏时,025.1hycub(1.25是考虑柱在长期荷载作用下,混凝土徐变引起应变增大系数)受压破坏的偏心受压构件,截面破坏时b受拉破坏的偏心受压构件,截面破坏时b,但受拉钢筋屈服时b。考虑偏心距对截面曲率的影响,NAcf5.01(当0.11时,取0.11)墅传怀剃连郡陀棕征蔡逞坏早尿高急储则能悠病道芯侧郊傣寡汞属敢笋畦6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件考虑长细比对截面曲率的影响,hl001.015.12(当150hl时,取0.12)实际曲率21b21025.110202110201020hculbllfy取0033.0cu,0015.05102300sEyfy代入上式210208.17771hlf2120024.1469111hlhieiefiefie取01.1hh随着hl0增大,达到uN时截面应变值c、s减小,使控制截面随hl0值增大而减小。卸浙森唇编卡葵镭损镊牌召午奋缆檀撩淖苛钡讽抑窗毋论佯捷盖豢蒸胀俞6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件承载力fc1fcNNea《规范》21200ihlhe140011(6-1)四、附加偏心矩ea《规范》(GB50010-2010):取maxamm20,h301e,即ae应取不小于20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大者。初始偏心距aeNMaeeie0植散溜仿薪湾怕泌姿鹅膨与东沪喇讳詹洒溺很劳保晕银芽蕴绩订拣铱飘者6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件AsAsxasash0hbfyAsfyAseex1fcNei第四节矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算一、大偏心受压构件破坏时,受拉钢筋应力达到屈服强度yf,受压钢筋的应力也达到屈服强度yf。受压区混凝土曲线压应力图形用等效矩形应力图来代替(强度cf1、cxx1)。0YsAyfsAyfbxcfuN1(6-2)0MsahsAyfxhbxcfeuN0201(6-3)sahiee2aeNMaeeie0雹狭驼扯敢喀疡疫沽辅鬼礼币揉御郴琶磅艘芳贯宏拴核撞炒镇链腮级涨胶6钢筋混凝土偏心受力构件6钢筋混凝土偏心受力构件适
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