混凝土基本原理-第五章

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思考題

5.1軸心受壓普通箍筋短柱和長柱的破壞形態(tài)有何不同？軸心受壓長柱的穩(wěn)定系數?是如何確定的？

答：軸心受壓普通箍筋短柱在鄰近破壞荷載時，柱子四周出現明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發(fā)生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，柱子即告破壞；軸心受壓普通箍筋長柱在破壞時，首先在凹側出現縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出，凸側混凝土出現垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側向撓度急劇增大，柱子破壞。

穩(wěn)定系數主要與構件的長細比有關：當l0/b=8~34時：??1.177?0.02l0/b當l0/b=35~50時：??0.87?0.012l0/b

對于長細比l0/b較大的構件，考慮到荷載初始偏心和長期荷載作用對構件承載力的不利影響較大，?的取值比按經驗公式得到的?值還要降低一些，以保證安全；對于長細比l0/b小于20的構件，考慮過去的使用經驗，?的取值略微太高一些。

5.2軸心受壓普通箍筋柱與螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算有何不同？

答：軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計算公式：

Nu?0.9?(fcA?fy'As')（1）

軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算公式：

Nu?0.9(fcAcor?2?fyAss0?fy'As')（2）

對比可知：①普通箍筋柱中考慮了穩(wěn)定系數，而螺旋箍筋柱中沒有考慮，主要是由于螺旋箍筋柱中要求構件l0/b必需不大于12，此時構件長細比對構件影響較小，可以不考慮其影響；②混凝土項截面面積螺旋箍筋柱取的是核心區(qū)混凝土截面面積，沒有考慮保護層混凝土的貢獻，主要是考慮到螺旋箍筋柱承載力較大，保護層在達到極限承載力之前就可能開裂剝落，同時為了保證混凝土保護層對抗爭剝落有足夠的安全，要求按（2）計算的構件承載力不大于（1）的50%；③螺旋箍筋柱承載力計算公式中考慮了間接鋼筋對混凝土約束的折減系數，主要是考慮高強混凝土的變形能力不如普通混凝土，而螺旋箍筋柱屬于間接約束，需要通過混凝土自身的變形使箍筋產生對混凝土的側向約束；④公式（2）要求計算出來的承載力不應低于（1），否則應按（1）計算。

5.3受壓構件的縱向鋼筋與箍筋有哪些主要的構造要求？

答：縱筋：柱中縱筋的直徑不宜小于12mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%，全部縱向鋼筋的配筋率對于HRB500鋼筋不應小于0.5%，對于HRB400鋼筋不應小于0.55%，對于HPB300和HRB335鋼筋不應小于0.6%，且一側縱向鋼筋配筋率不應小于0.2%；軸心受壓構件縱向受力鋼筋應沿截面的四周均勻放置，方柱中鋼筋根數不得少于四根，圓柱不宜少于8根，不應少于6根；偏心受壓構件，當截面高度h≥600mm時，在側面應設置直徑為不小于10mm的縱向構造鋼筋，并相應地設置附加箍筋或拉筋；縱筋間距不應小于50mm，不大于300mm；對于直徑大于25mm的受拉鋼筋和直徑大于28mm的受壓鋼筋，或者軸拉和小偏心受拉構件，不得采用綁扎搭接接頭。

箍筋：受壓構件中箍筋應做成封閉式，其間距在綁扎骨架中不應大于15d（d為縱筋的最小直徑），且不應大于400mm和截面的短邊尺寸；箍筋直徑不應小于d/4（d為縱筋最大直徑），且不應小于6mm；當縱筋配筋率大于3%時，箍筋直徑不應小于8mm，間距不應大于10d，且不大于200mm，箍筋末端應做成135°彎鉤且彎鉤平直段長度不應小于10d；在縱筋搭接長度范圍內，箍筋的直徑不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍，其箍筋間距不應大于5d，且不應大于100mm，當搭接受壓鋼筋直徑大于25mm時，應在搭接接頭兩個端面外100mm范圍內各設置兩道箍筋。

5.4簡述偏心受壓短柱的破壞形態(tài)，偏心受壓構件如何分類？

答：偏心受壓短柱的破壞形態(tài)分為受拉破壞（大偏壓破壞）和受壓破壞（小偏壓破壞）；受拉破壞時，受拉鋼筋應力首先達到屈服強度，然后受壓區(qū)邊緣混凝土達到其極限壓應變而被壓碎，屬于延性破壞；受壓破壞時，離軸力較近一側混凝土首先達到混凝土極限壓應變，同側的受壓鋼筋也受壓屈服，而離軸力較遠一側的鋼筋可能受壓也可能受拉，但都不屈服（除非軸力很大，且偏心距很小時才可能屈服）；

偏心受壓構件按受壓區(qū)高度分為大、小偏心受壓，當???b時，為大偏壓，當???b時，為小偏壓。

5.5長柱的正截面受壓破壞與短柱的破壞有何異同？什么是偏心受壓構件的P-δ二階效應？

答：短柱正截面破壞為材料破壞，因其縱向彎曲小，?？珊雎愿郊訌澗氐挠绊懀?/p>

即隨著N的增加，M/N為常數，所以其變化軌跡是直線；而長柱的正截面破壞分為材料破壞和失穩(wěn)破壞，長柱發(fā)生材料破壞時，雖然正截面能達到其強度，但是因其縱向彎曲較大，不可忽略，會產生較大的附加彎矩，在加載過程中，偏心距隨縱向力加大而不斷非線性增長的，即M/N為變數，所以其軌跡線為曲線；長柱發(fā)生失穩(wěn)破壞時，正截面將不能達到其強度，主要是由于縱向彎曲過大，軸向力的微小增量就將引起不收斂的附加彎矩，最終由于剛度不足，導致過大變形而破壞。

軸向力對偏心受壓構件的撓曲產生的附加彎矩和附加曲率的荷載效應成為偏心受壓構件的P-δ二階效應。

5.6什么狀況下要考慮P-δ效應？

答：當不滿足以下三個條件中的任何一個就需考慮P-δ效應：

①M1/M2≤0.9

②軸壓比N/（fcA）≤0.9③lc/i≤34-12（M1/M2）

其中，絕對值較小端為M1，絕對值較大端為M2。

5.7怎樣區(qū)分大、小偏心受壓破壞的界限？

答：大、小偏心受壓破壞的界限就是受拉鋼筋達到屈服的同時，受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應變而被壓碎破壞，當???b時，為大偏壓，當???b時，為小偏壓。

5.8矩形截面非對稱配筋大偏心受壓構件正截面受壓承載力的計算簡圖是怎樣的？

答：如下圖：

5.9矩形截面非對稱配筋小偏心受壓構件正截面受壓承載力如何計算？

答：根據力與力矩平衡條件有：

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