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[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比

(2016-12-11 20:47:36)
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分类: 土木心悟
    近日准备一注,查阅了一些混凝土构件小偏压受力的资料,感觉一些同行存在认识误区。下面做一些简单的推导。以下分析假定RC构件截面为矩形、对称配筋,相关符号涵义同混凝土结构规范,不再赘述。
    根据静力平衡,有:[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比 (1)

1.误区:“对于钢筋混凝土压弯构件,如果满足规范轴压比限值要求,就能避免小偏压破坏”

反证:假设构件为大偏压破坏,则[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比,由式(1)得:[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比
     则轴压比[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比,即[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比

     [转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比,得:[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比
     此即,如果压弯构件为大偏压破坏,则轴压比必须满足上式要求。    
     假设混凝土强度等级为C40,钢筋强度等级为为HRB400,则[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比

     如果压弯构件为大偏压破坏,则轴压比必须小于0.471。事实上,对于框架结构,当框架柱的抗震等级为一级时,其轴压比限值为0.65,大于0.471,因此为构件为小偏压破坏。
     由此可见,对于钢筋混凝土压弯构件,满足规范轴压比限值要求,并不能避免小偏压破坏。实际设计中,小偏压构件是客观存在的,限制轴压比的目的在于提高其延性。

2.轴压比与延性的关系
    对于小偏压构件,受拉钢筋的应力可按下式近似计算:
[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比   (2)

    将式(2)代入式(1),整理可得:
[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比   (3)
    将式(3)两边同除以[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比,并取[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比配筋率[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比,整理得:
[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比   (4)
    求解上述二次不等式,即可得到轴压比n和混凝土相对受压区高度系数[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比的关系。

设混凝土强度等级为C40,钢筋强度等级为为HRB400,则[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比
假设配筋率为1.0%,则式(4)简化为:[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比

 轴压比n  0.50  0.70  0.90  1.00  1.05
混凝土相对受压区高度系数[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比  0.533  0.650 0.788   0.864  0.904

    上述数据中,[转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比随着n的增大而增大,近似呈直线关系。由于 [转载]谈谈钢筋混凝土小偏压构件及其轴压比越大,构件截面延性越小,因此n越大,构件截面延性越小。限制轴压比n的目的在于限制截面混凝土受压区高度,提高小偏压构件的截面延性。
    综合以上分析可知,当压弯构件的轴压比满足规范限值时,构件依然可能发生小偏压破坏,小偏压构件在实际设计中是客观存在的。众所周知,小偏压破坏延性较小,那么如何去提高构件的延性呢?合理配置横向钢筋(包括箍筋和间接钢筋),增强对核心区混凝土的约束。在横向钢筋的约束作用下,核心区混凝土的强度和极限变形能力都会得到提高,截面延性增加(此处不再做具体分析)











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