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(shù)?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(shí)，柱子四周出現(xiàn)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(shí)，首先在凹側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出，凸側(cè)混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側(cè)向撓度急劇增大，柱子破壞。

穩(wěn)定系數(shù)主要與構(gòu)件的長細(xì)比有關(guān)：當(dāng)l0/b=8~34時(shí)：??1.177?0.02l0/b當(dāng)l0/b=35~50時(shí)：??0.87?0.012l0/b

對于長細(xì)比l0/b較大的構(gòu)件，考慮到荷載初始偏心和長期荷載作用對構(gòu)件承載力的不利影響較大，?的取值比按經(jīng)驗(yàn)公式得到的?值還要降低一些，以保證安全；對于長細(xì)比l0/b小于20的構(gòu)件，考慮過去的使用經(jīng)驗(yàn)，?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(jì)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(jì)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(jì)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(shù)，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(gòu)件l0/b必需不大于12，此時(shí)構(gòu)件長細(xì)比對構(gòu)件影響較小，可以不考慮其影響；②混凝土項(xiàng)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(hù)層混凝土的貢獻(xiàn)，主要是考慮到螺旋箍筋柱承載力較大，保護(hù)層在達(dá)到極限承載力之前就可能開裂剝落，同時(shí)為了保證混凝土保護(hù)層對抗?fàn)巹兟溆凶銐虻陌踩?，要求按?）計(jì)算的構(gòu)件承載力不大于（1）的50%；③螺旋箍筋柱承載力計(jì)算公式中考慮了間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)，主要是考慮高強(qiáng)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(chǎn)生對混凝土的側(cè)向約束；④公式（2）要求計(jì)算出來的承載力不應(yīng)低于（1），否則應(yīng)按（1）計(jì)算。

5.3受壓構(gòu)件的縱向鋼筋與箍筋有哪些主要的構(gòu)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(yīng)小于0.5%，對于HRB400鋼筋不應(yīng)小于0.55%，對于HPB300和HRB335鋼筋不應(yīng)小于0.6%，且一側(cè)縱向鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.2%；軸心受壓構(gòu)件縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面的四周均勻放置，方柱中鋼筋根數(shù)不得少于四根，圓柱不宜少于8根，不應(yīng)少于6根；偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)截面高度h≥600mm時(shí)，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑為不小于10mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)地設(shè)置附加箍筋或拉筋；縱筋間距不應(yīng)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(gòu)件，不得采用綁扎搭接接頭。

箍筋：受壓構(gòu)件中箍筋應(yīng)做成封閉式，其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d（d為縱筋的最小直徑），且不應(yīng)大于400mm和截面的短邊尺寸；箍筋直徑不應(yīng)小于d/4（d為縱筋最大直徑），且不應(yīng)小于6mm；當(dāng)縱筋配筋率大于3%時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于10d，且不大于200mm，箍筋末端應(yīng)做成135°彎鉤且彎鉤平直段長度不應(yīng)小于10d；在縱筋搭接長度范圍內(nèi)，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(yīng)大于5d，且不應(yīng)大于100mm，當(dāng)搭接受壓鋼筋直徑大于25mm時(shí)，應(yīng)在搭接接頭兩個(gè)端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)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(gòu)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(shí)，受拉鋼筋應(yīng)力首先達(dá)到屈服強(qiáng)度，然后受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到其極限壓應(yīng)變而被壓碎，屬于延性破壞；受壓破壞時(shí)，離軸力較近一側(cè)混凝土首先達(dá)到混凝土極限壓應(yīng)變，同側(cè)的受壓鋼筋也受壓屈服，而離軸力較遠(yuǎn)一側(cè)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(shí)才可能屈服）；

偏心受壓構(gòu)件按受壓區(qū)高度分為大、小偏心受壓，當(dāng)???b時(shí)，為大偏壓，當(dāng)???b時(shí)，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(gòu)件的P-δ二階效應(yīng)？

答：短柱正截面破壞為材料破壞，因其縱向彎曲小，常可忽略附加彎矩的影響，

即隨著N的增加，M/N為常數(shù)，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(shí)，雖然正截面能達(dá)到其強(qiáng)度，但是因其縱向彎曲較大，不可忽略，會產(chǎn)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(shù)，所以其軌跡線為曲線；長柱發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)，正截面將不能達(dá)到其強(qiáng)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(dǎo)致過大變形而破壞。

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

5.6什么狀況下要考慮P-δ效應(yīng)？

答：當(dāng)不滿足以下三個(gè)條件中的任何一個(gè)就需考慮P-δ效應(yīng)：

①M(fèi)1/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(dá)到屈服的同時(shí)，受壓區(qū)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變而被壓碎破壞，當(dāng)???b時(shí)，為大偏壓，當(dāng)???b時(shí)，為小偏壓。

5.8矩形截面非對稱配筋大偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的計(jì)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(gòu)件正截面受壓承載力如何計(jì)算？

答：根據(jù)力與力矩平衡條件有：

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