(2)偏心受壓構(gòu)件
1)偏心受壓構(gòu)件受力性能及有關(guān)規(guī)定
o.偏心受壓構(gòu)件的破壞分兩種情況:
大偏心受壓破壞(受拉破壞)[圖11-49(a)]:當偏心距較大或受拉鋼筋較小時,構(gòu)件的破壞是由于縱向受拉鋼筋先達到屈服引起的,因此,屬于受拉破壞。鋼筋屈服后垂直裂縫發(fā)展,受壓高度減小,壓應(yīng)力值加大,最后導(dǎo)致壓區(qū)混凝土壓壞。這種情況,構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強度。
小偏心受壓破壞(受壓破壞) [圖11-49(b)、(c)]:當偏心距較小或偏心距雖然較大但縱向受拉鋼筋較多時,構(gòu)件的破壞是由壓區(qū)混凝土達到極限應(yīng)變值引起的。破壞時,距軸向力較遠一側(cè)的混凝土可能受壓,也可能受拉。受拉區(qū)混凝土可能出現(xiàn)裂縫,也可能不出現(xiàn)裂縫,但處于該位置的縱向鋼筋不論受拉或受壓一般均未達到屈服。
當ξ≤ξb時,屬大偏心受壓構(gòu)件;當ξ>ξb時,屬小偏心受壓構(gòu)件。
其中,
ξ——相對受壓區(qū)高度;ξb——界限相對受壓區(qū)高度。
b.三個偏心距:荷載偏心距eo、:附加偏心距ea及初始偏心距ei:
荷載偏心距e0是指軸向壓力N對截面重心的偏心距,e0=M/N。
附加偏心距ea是指考慮到荷載作用位置及施工時可能產(chǎn)生偏差等因素,計算時對荷載偏心距進行修正。其值應(yīng)取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30兩者中的較大值。
實際設(shè)計計算時,規(guī)范采用初始偏心距ei代替荷載偏心距e0,其計算公式為:
c.長細比的影響與偏心距增大系數(shù)η
鋼筋混凝土柱在偏心荷載作用下,將產(chǎn)生縱向彎曲變形,即側(cè)向撓度,當柱的長細比較大時,必須考慮側(cè)向撓度產(chǎn)生的附加彎矩,;
偏心受壓柱按長細比的不問,分為短柱、長柱和細長柱三種。短柱(lo/h≤8)可不考慮撓度對偏心距的影響;長柱(8i偏心距增大系數(shù)η。
偏心距增大系數(shù)η,按下式計算
式中參數(shù)的定義見《混凝土規(guī)范》第7.3.10條。
從式(11-63)中可看出,影響偏心距增大系數(shù)的最主要因素是柱的長細比。
軸心受壓和偏心受壓柱的計算長度l0下列規(guī)定確定:
剛性屋蓋單層房屋排架柱、露天吊車柱和棧橋柱,其計算長度l0按表11—26取用。
注:①表中H從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高;Hl基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂畫的柱子下部高度;Hu裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)澆式吊車梁頂畫算起的柱子上部高度;
②表中有吊車房屋排架柱的計算長度,當計算中不考慮吊車荷載時,可按無吊車房屋柱的計算長度采用,但上柱的計算長度仍可按有吊車房屋采用;
③表中有吊車房屋排架柱的上柱在排架方向的汁算長度,僅適用于Hu/Hl≥0.3的情況;當Hu/Hl<0.3時,計算長度宜采用2.5Hu。 一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),各層柱的計算長度l0可按表11-27取用。
這里,介紹工程設(shè)計中常用的判別大小偏心受壓的方法。假設(shè)截面剛好處于界限狀態(tài),根據(jù)規(guī)范將受拉邊和受壓邊鋼筋配筋率ρ和ρ’均取最小值,即ρ=ρmin=0.0015和ρ’=ρ’min=0.002,并考慮常用鋼筋為HPB 235、HRB 335級鋼筋,以及常用混凝土等級為C20-C40,經(jīng)過分析后,可得到判別大小偏心受壓的公式為:
當ηei≤0.3h0時,屬于小偏心受壓;
當ηei>0.3 h0時,先按大偏心受壓計算,然后按ξb判斷。
c.對稱配筋偏心受壓矩形截面的設(shè)計
偏心受壓構(gòu)件在各種不同荷載組合下(如在風(fēng)荷載或地震作用與垂直荷載組合時),彎矩可能變號,當兩種不同符號的彎矩相差不大時,為了施工和吊裝方便,通常設(shè)計成對稱配筋,即
小偏心受壓構(gòu)件計算(ξ≤ξb)
規(guī)范給出了小偏心受壓矩形截面對稱配筋的近似公式如下: