结构设计原理第六章受压构件习题及答案
同济大学混凝土结构基本原理第6章答案

其中 当 当
为混凝土极限压应变。 时,截面属于大偏心受压; 时,截面属于小偏心受压。
6-6.长细比对偏心受压构件的承载力有直接影响, 请说明基本计算公式中是如何来考虑这一 问题的。 答:当 ,即短柱情况下,取弯矩增大系数 ;否则,取
28
其中,
。
6-7 请根据 N cu − M u 相关曲线说明大偏心受压及小偏心受压时轴向力与弯矩的关系,偏压 构件在什么情况下的抗弯承载力最大? 答:在小偏心受压破坏时候,随着轴向力 N c 的增大,构件的抗弯能力 M 逐渐减少;在大偏 心受压构件破坏的时候,随着轴向力 N c 的增大,会提高构件的抗弯承载力。在偏心构件的破 坏处于破坏时,构件的抗弯承载力达到最大值。 6-8 N cu − M u 相关曲线有哪些用途? 答:Ncu-Mu 相关曲线是由具有相同的截面尺寸,相同高度,相同配筋,相同材料强度但偏心距 e0 不同的构件进行系列偏心受压实验得到破坏时每个构件所承受的不同轴力 Ncu 和弯矩 Mu 所 绘制而成的,在此曲线中,我们可以轻松查阅到此构件在小偏心受压或者大偏心受压时候构 件的破坏荷载,了解构件性能.
思考题
6-1.偏心受力构件截面上同时作用有轴向力和弯矩, 除教材上列出的外, 再举出实际工程中 的偏心受压构件和偏心受拉构件各五种。 答:偏心受压构件有屋架的上弦杆、框架结构柱,砖墙及砖垛等。偏心受拉构件有矩形水池 的池壁、矩形剖面料仓或煤斗的壁板、受地震作用的框架边柱,以及双肢柱的受拉肢等。 6-2.对比偏心受压构件与受弯构件正截面的应力及应变分布,说明其相同之处与不同之处。 答: 受弯构件在混凝土出现裂缝前, 混凝土分为受压区和受拉区, 分别承受压应力和拉应力, 受拉区混凝土开裂后, 退出工作, 钢筋单独承担拉应力, 受压区混凝土受压区高度逐渐变小, 压应力不断增大,最终压碎破坏。应变一开始钢筋与混凝土应变相同,慢慢达到混凝土开裂 应变,钢筋屈服应变。而偏心受压构件则因偏心距不同其应力分布亦有不同。当 较大 中时,出现大偏心受压破坏,形式接近受弯。而当 较大 较大或 较小 适
《结构设计原理》课后单元习题及答案6

1.什么是刚度?钢筋混凝土受弯构件的刚度能否取用EI ?为什么?应该如何取值?答:(1)刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
(2)钢筋混凝土受弯构件在承受作用时会产生裂缝,其受拉区成为非连续体,这就决定了钢筋混凝土受弯构件的变形(挠度)计算中涉及的抗弯刚度不能直接采用匀质弹性梁的抗弯刚度EI 。
(3)钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度通常用B 表示。
cr s cr s cr -B B M M M M B B 02201⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=其中0W f M tk cr ⋅=γ, 002W S =γ2.为什么要进行变形计算?答:承受作用的受弯构件,如果变形过大,将会影响结构的正常使用。
例如,桥梁上部结构的挠度过大,梁端的转角亦大,车辆通过时,不仅要发生冲击,而且要破坏伸缩装置处的桥面,影响结构的耐久性;桥面铺装的过大变形将会引起车辆的颠簸和冲击,起着对桥梁结构不利的加载作用。
3.钢筋混凝土受弯构件的挠度为什么要考虑作用长期效应的影响?如何考虑?答:随着时间的增长,构件的刚度要降低,挠度要增大,因此钢筋混凝土受弯构件的挠度为什么要考虑作用长期效应的影响。
按作用短期效应组合计算的挠度值,要乘以挠度长期增长系数ηθ;4.钢筋混凝土受弯构件挠度的限值是多少?如何应用?答:钢筋混凝土受弯构件按上述计算的长期挠度值,在消除结构自重产生的长期挠度后,梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600;梁式桥主梁的悬臂端不应超过悬臂长度的1/300。
5.受弯构件的变形(挠度)如何控制?答:在承受作用时,受弯构件的变形(挠度)系由两部分组成:一部分是由永久作用产生的挠度,另一部分是由基本可变作用所产生的。
永久作用产生的挠度,可以认为是在长期荷载作用下所引起的构件变形,它可以通过在施工时设置预拱度的办法来消除;而基本可变作用产生的挠度,则需要通过验算来分析是否符合要求。
6.什么是预拱度?预拱度如何设置?有什么条件?答:预拱度为抵消梁、拱、桁架等结构在荷载作用下产生的挠度,而在施工或制造时所预留的与位移方向相反的校正量。
混凝土设计原理第6章的习题答案

6.1 已知某现浇多层钢筋混凝土框架结构,处于一类环境,二层中柱为轴心受压普通箍筋柱,柱的计算长度为l 0=4.5m ,轴向压力设计值为2420kN ,采用C25级混凝土,纵筋采用HRB335级。
试确定柱的截面尺寸及纵筋面积。
【解】(1)确定基本参数并初步估算截面尺寸查附表2和附表7,C30混凝土,f c =11.9N/mm 2;HRB335级钢筋,f y ′=300 N/mm 2由于是轴心受压构件,截面形式选用正方形。
假定ρ′=3%,φ=0.9,代入公式(6-9)估算截面面积:mm1.378mm 0.142950)30003.09.11(9.09.0102420)(9.023y ≥===⨯+⨯⨯⨯=''+≥A h b f f N A c ρϕ 选截面尺寸为400mm ×400mm 。
(2)计算计算受压纵筋面积l 0/b =4.5/0.4=11.25,查表6.1,φ=0.961由公式(6-2)得23s mm 0.29803004004009.11961.09.01024209.0=⨯⨯-⨯⨯=-='y c f A f N A ϕ (3)验算纵筋配筋率:ρ′= A s ′/ A=2980/160000=1.86%>ρmin ′=0.6%,满足配筋率要求(4)选配钢筋查附表20,选配纵向钢筋822,A 's=3014mm 26.2 已知某现浇圆形截面钢筋混凝土柱,处于一类环境,直径为400mm ,柱的计算长度为l 0=4.0m ,轴向压力设计值为3300kN ,采用C30级混凝土,纵筋采用HRB335级,箍筋用HPB235级。
试确定柱中纵筋及箍筋。
【解】(1)确定基本参数查附表2和附表7,C30混凝土,f c =14.3N/mm 2;HRB335级钢筋,f y ′=300 N/mm 2;HPB235级钢筋,f y =210 N/mm 2查附表14,一类环境,c =30mm(2)先按普通箍筋柱计算由l 0/d =4000/400=10,查表6.1 得φ=0.98圆柱截面面积为:222mm 125600440014.34=⨯==d A π 由公式(6-2)得23's mm 7.64843001256003.1498.09.01033009.0=⨯-⨯⨯=-='y c f A f N A ϕ ρ´ = A ′s / A=6484.7/125600=5.16%>ρ´max =5%,配筋率太高,因l 0/d =10<12,若混凝土强度等级不再提高,则可改配螺旋箍筋,以提高柱的承载力。
钢结构设计原理-第六章

第六章 轴心受力构件
轴心受压构件的三种整体失稳状态
无缺陷的轴心受压构件(双轴对称的工型截面)通常发生弯曲失稳, 构件的变形发生了性质上的变化,即构件由直线形式改变为弯曲形式 且这种变化带有突然性。
实腹式构件和格构式构件 实腹式构件具有整体连通的截面。 格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件联系组成。采用较多的是两 分肢格构式构件。
钢结构设计原理
图6.1.2 柱的形式
Design P r i n c i p l e s of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
格构式构件 实轴和虚轴
钢结构设计原理 Design P r i n c i p l e s of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
§ 6 . 2 轴心受力构件的强度和刚度
6.2.1 轴心受力构件的强度计算
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。 1. 截面无削弱
构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。 设计时,作用在轴心受力构件中的外力N应满足:
钢结构设计原理 Design P r i n c i p l e s of Steel Structure
第六章 轴心受力构件
6.3.2 无缺陷轴心受压构件的屈曲
理想轴心受压构件 1 杆件为等截面理想直杆; 2 压力作用线与杆件形心轴重合; 3 材料为匀质,各项同性且无限弹性,符合虎克定律; 4 构件无初应力,节点铰支。
1、弹性弯曲屈曲
欧拉(Euler)早在1744年通过对理想轴心压杆的整体稳定问题进 行的研究,当轴心力达到临界值时,压杆处于屈曲的微弯状态。 在弹性微弯状态下,根据外力矩平衡条件,可建立平衡微分方程, 求解后得到了著名的欧拉临界力和欧拉临界应力。
第六章-钢筋混凝土受扭构件答案

第六章参考答案一、填空题1.协调扭转;协调扭转2.受压翼缘;腹板3.不大二、单项选择题1.C2.A3.A三、多项选择题1.ABCD2.ABC四、名词解释1.平衡扭转: 由荷载直接作用引起, 构件的内扭矩用以平衡外扭矩的扭转。
2.协调扭转: 由结构变形引起, 由结构的变形连续条件决定的扭转。
3、剪扭相关性:扭矩的存在使构件的受剪承载力降低, 同时剪力的存在也使构件的抗扭承载力降低, 这种性质称为剪扭相关性。
4、构造配筋界限:当钢筋混凝土构件所能承受的荷载效应(剪力及扭矩)相当于混凝土构件即将开裂时所达到的剪力及扭矩值得界限状态, 称为构造配筋界限。
五、简答题1.答: 钢筋混凝土纯受扭构件破坏特征主要与抗扭纵筋与箍筋配置量多少有关。
试验表明, 当纵筋与箍筋的用量比较适宜时, 可以使纵筋和箍筋都能有效发挥抗扭作用。
因此引入来反映纵筋与箍筋不同配置量与强度比对受扭承载力的影响。
《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)中规定的取值应符合0.6< 。
2.答: 少筋构件是指抗扭纵筋或箍筋配置过少的构件。
破坏性质与无筋纯扭构件相同。
荷载作用下, 斜裂缝一出现, 由于钢筋量过少, 其不能承受混凝土开裂转移给钢筋的扭矩, 因而构件立即破坏。
这种破坏是脆性破坏。
适筋构件是指抗扭纵筋的和箍筋配置量适量的构件。
在外扭矩作用下, 斜裂缝出现后, 与斜裂缝相交的纵筋和箍筋都相继达到屈服强度, 最后混凝土被压碎而破坏。
这种破坏属于塑性破坏。
部分超配筋构件是指抗扭纵筋或箍筋其中一种配置过多的构件。
破坏时配置过多的钢筋达不到屈服, 配置少的钢筋能达到屈服强度, 最后受压边混凝土被压碎而破坏。
这种破坏具有一定的塑性。
完全超配筋构件是指抗扭纵筋和箍筋配置均过多或混凝土强度等级过低的构件, 破坏时两种钢筋均未屈服而混凝土被压碎, 属于脆性破坏。
在计算中, 为了避免完全超配筋破坏, 采用验算截面限制条件, 即验算截面是否满足式 或 , 从而规定了截面承载力的上限值。
【练习】混凝土结构设计原理作业习题及答案

第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类:有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋,通常分别称它们为_软钢___________和硬钢。
2、对无明显屈服点的钢筋,通常取相当于残余应变为 0.2% 时的应力作为假定的屈服点,即条件屈服强度。
3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
随着含碳量的增加,钢筋的强度提高、塑性降低。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素,变成为普通低合金钢。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度高、塑性好可焊性好、对混泥土的粘结锚固性能好。
5、钢筋和混凝土是不同的材料,两者能够共同工作是因为两者能牢固粘结在一起、线膨胀系数相近、混泥土能保护钢筋不被锈蚀6、光面钢筋的粘结力由化学胶结力、摩擦力、钢筋端部的锚固力三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度,钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低,则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。
塑性应变部分越大,表明变形能力越大,延性越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。
同一强度等级的混凝土,随着加荷速度的减小,延性有所提高,最大压应力值随加荷速度的减小而减小。
10、钢筋混凝土轴心受压构件,混凝土收缩,则混凝土的应力减少,钢筋的应力增加。
11、混凝土轴心受拉构件,混凝土徐变,则混凝土的应力减少,钢筋的应力增加。
12、混凝土轴心受拉构件,混凝土收缩,则混凝土的应力增加,钢筋的应力减少。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
N2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时,其换算系数是0.95。
Y3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
N4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
Y5、对无明显屈服点的钢筋,设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
Y6、强度与应力的概念完全一样。
N7、含碳量越高的钢筋,屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
《结构设计原理》教案第六章钢筋混凝土受压构件承载能力计算精品

《结构设计原理》教案第六章钢筋混凝⼟受压构件承载能⼒计算精品1、轴⼼受压构件在实际⼯程中⼏乎没有。
如果荷载偏⼼距很⼩,所产⽣的弯矩与其轴⼒相⽐甚⼩,可略去不计时,则视为轴⼼受压构件。
其计算⽅法简单,但应重视它的构造要求,并注意细长⽐对失稳的重要影响。
螺旋箍盘柱施⼯较复杂,只有当柱⼦受⼒很⼤时,才考虑采⽤它。
2、矩形、I形偏⼼受压构件必须确定是⼤偏⼼还是⼩偏⼼,因为两者在计算上有本质的差别。
3、偏⼼受压构件可以看成是轴⼼压⼒N和弯矩M=N·e0 的共同作⽤。
由于M的作⽤将使构件产⽣挠曲变形f⼜和轴⼼压⼒N组成附加弯矩,从⽽使其计算复杂化。
附加弯矩的⼤⼩与N、e0和f 有关,⽽f⼜与截⾯尺⼨、配筋多少、混凝⼟强度等级、钢筋种类等因素有关。
4、学习时要注意⼤⼩偏⼼⼆种情况的计算公式、分界条件、适⽤条件等。
5、⼤偏⼼受压构件的受⼒和变形特点,与受弯构件双筋梁相类似;⼩偏受压构件的受⼒和变形特点与轴⼼受压构件相类似。
学习时可与受弯构件和轴⼼受压构件结合起来学习,以加深理解。
6、圆形截⾯偏⼼受压构件不分⼤⼩偏⼼,重点掌握实⽤计算法。
第⼀节轴⼼受压构件的强度计算⼀、普通箍筋柱⼆、螺旋箍筋柱以承受轴向压⼒为主的构件称为受压构件。
凡荷载的合⼒通过截⾯形⼼的受压构件称之为轴⼼受压构件(compression members with axial load at zero eccentricity)。
若纵向荷载的合⼒作⽤线偏离构件形⼼的构件称之为偏⼼受压构件。
受压构件(柱)往往在结构中具有重要作⽤,⼀旦产⽣破坏,往往导致整个结构的损坏,甚⾄倒塌。
按箍筋作⽤的不同,钢筋混凝⼟轴⼼受压构件可分为两种基本类型:⼀种为配有纵向钢筋及普通箍筋的构件,称为普通箍筋柱(tied columns),如图;另⼀种为配有纵向钢筋及螺旋箍筋或焊环形箍筋的螺旋箍筋柱(spirally reinforced columns),如图。
混凝土习题及答案(2)

第6章受压构件的截面承载力6.1选择题1.钢筋混凝土轴心受压构件,稳定系数是考虑了( D )。
A.初始偏心距的影响;B.荷载长期作用的影响;C.两端约束情况的影响;D.附加弯矩的影响;2.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱,以支承条件为( A )时,其轴心受压承载力最大。
A.两端嵌固;B.一端嵌固,一端不动铰支;C.两端不动铰支;D.一端嵌固,一端自由;3.钢筋混凝土轴心受压构件,两端约束情况越好,则稳定系数(A)。
A.越大;B.越小;C.不变;4.一般来讲,配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比,前者的承载力比后者的承载力(B)。
A.低;B.高;C.相等;5.对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋,其原因是( D )。
A.这种柱的承载力较高;B.施工难度大;C.抗震性能不好;D.这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低,螺旋箍筋作用不能发挥;6.轴心受压短柱,在钢筋屈服前,随着压力而增加,混凝土压应力的增长速率(C)。
A.比钢筋快;B.线性增长;C.比钢筋慢;7.两个仅配筋率不同的轴压柱,若混凝土的徐变值相同,柱A配筋率大于柱B,则引起的应力重分布程度是(B)。
A.柱A=柱B;B.柱A>柱B;C.柱A<柱B;8.与普通箍筋的柱相比,有间接钢筋的柱主要破坏特征是(D)。
A.混凝土压碎,纵筋屈服;B.混凝土压碎,钢筋不屈服;C.保护层混凝土剥落;D.间接钢筋屈服,柱子才破坏;9. 螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于fc 是因为( C )。
A .螺旋筋参与受压;B .螺旋筋使核心区混凝土密实;C .螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形;D .螺旋筋使核心区混凝土中不出现内裂缝;10. 有两个配有螺旋钢箍的柱截面,一个直径大,一个直径小,其它条件均相同,则螺旋箍筋对哪一个柱的承载力提高得大些( B )。
A .对直径大的;B .对直径小的;C .两者相同;11. 为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变,应该( C )。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第六章受压构件正截面承截力一、选择题1.轴心受压构件在受力过程中钢筋和砼的应力重分布均()A .存在;B. 不存在。
2.轴心压力对构件抗剪承载力的影响是()A .凡有轴向压力都可提高构件的抗剪承载力,抗剪承载力随着轴向压力的提高而提高;B .轴向压力对构件的抗剪承载力有提高作用,但是轴向压力太大时,构件将发生偏压破坏;C .无影响。
3.大偏心受压构件的破坏特征是:()A .靠近纵向力作用一侧的钢筋和砼应力不定,而另一侧受拉钢筋拉屈;B .远离纵向力作用一侧的钢筋首先被拉屈,随后另一侧钢筋压屈、砼亦被压碎;C .远离纵向力作用一侧的钢筋应力不定,而另一侧钢筋压屈,砼亦压碎。
4.钢筋砼柱发生小偏压破坏的条件是:()A .偏心距较大,且受拉钢筋配置不多;B .受拉钢筋配置过少;C .偏心距较大,但受压钢筋配置过多;D .偏心距较小,或偏心距较大,但受拉钢筋配置过多。
5.大小偏压破坏的主要区别是:()A .偏心距的大小;B .受压一侧砼是否达到极限压应变;C .截面破坏时受压钢筋是否屈服;D .截面破坏时受拉钢筋是否屈服。
6.在设计双筋梁、大偏压和大偏拉构件中要求2s x a '≥的条件是为了:()A .防止受压钢筋压屈;B .保证受压钢筋在构件破坏时能达到设计屈服强度y f ';C .避免y f '> 400N/mm 2。
7.对称配筋的矩形截面偏心受压构件(C20,HRB335级钢),若经计算,0.3,0.65i o e h ηξ>=,则应按( )构件计算。
A .小偏压; B. 大偏压; C. 界限破坏。
8.对b ×h o ,f c ,f y ,y f '均相同的大偏心受压截面,若已知M 2>M 1,N 2>N 1,则在下面四组内力中要求配筋最多的一组内力是()A .(M 1,N 2); B.(M 2,N 1); C. ( M 2,N 2); D. (M 1,N 1)。
9.当2s x a '<,在矩形截面大偏心受压构件的计算中求A s 的作法是:()A.对s A '的形心位置取矩(取2s x a '=)求得;B. 除计算出A s 外,尚应按s A '=0求解As ,取两者中的较大值; C .按B 法计算,但取两者中较小值;D .按C 法取值,并应满足最小配筋率等条件。
10.钢筋砼柱发生大偏压破坏的条件是()A .偏心距较大;B.偏心距较大,且受拉钢筋配置较多; C .偏心距较大,且受压钢筋配置不过多; D .偏心距较大且受拉钢筋配置不过多。
11. 指出下列哪些说法是错误的()A .受压构件破坏时,受压钢筋总是受压屈服的; B. 大偏心受压构件破坏时,受拉钢筋已经屈服;C. 小偏心受压构件破坏时,受拉钢筋可能受压,也可能受拉。
二、是非题1.在钢筋砼大偏心受压构件承载力计算时,若2s x a '<,则在构件破坏时s A '不能充分利用。
2.偏压构件,若ηe i >0.3 h o ,则一定为大偏压构件。
3.不论大、小偏压破坏时,s A '总能达到y f '。
4.螺旋箍筋仅用在轴向荷载很大且截面尺寸受限制的轴心受压短柱中。
5.配螺旋箍筋的轴心受压柱中的砼抗压强度大于f c 。
6.若轴压柱承受不变的荷载,则不论经过多长时间,钢筋及砼压应力都不随时间的变化。
7.在对称配筋偏心受压构件中,M 相同时,N 越小越安全。
三、思考题1. 为什么要引入附加偏心距e a ,如何计算附加偏心距?2. 什么是结构的二阶效应?《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中如何考虑结构的二阶效应?3. 大小偏心受压破坏的界限是什么?大小偏心受压构件的破坏特点是什么?四、计算题1. 某多层现浇框架底层柱,设计承受纵向为3000kN。
基础顶面至一层楼盖之间的距离为6.3m。
混凝土强度等级为C40(f c=19.1N/mm2),钢筋为HRB335级钢(f'=300N/mm2),柱截面尺寸为400×400mm,求需要的纵向受力钢筋面积。
y2. 某方形截面柱,截面尺寸为b×h=600×600mm,柱子计算长度为3m。
已知轴向压力设计值N=1500kN,混凝土强度等级为C30(f c=14.3N/mm2),采用HRB335级钢(f'=300N/mm2),A s=1256mm2,s A'y=1964 mm2。
求该截面能够承受的弯矩设计值。
3. 某方形截面柱,截面尺寸为600×600mm。
柱子的计算长度为3m。
轴向压力设计值为N=3500kN,弯矩设计值为100kN mM=⋅。
混凝土强度等级为C30(f c=14.3N/mm2),纵向受力钢筋采用HRB335级钢(f'=300N/mm2),若设计成y对称配筋,求所需的钢筋面积。
第六章受压构件正截面承截力答案一、选择题A B B D D B A B D D A二、是非题√××√√××三、思考题1 、由于施工过程中,结构的几何尺寸和钢筋位置等不可避免地与设计规定存在一定的偏差,混凝土的质量不可能绝对均匀,荷载作用位置与计算位置也可能有一定偏差,这就使得轴向荷载的实际偏心距与理论偏心距之间有一定误差。
因此,引入附加偏心距e a来考虑上述因素可能造成的不利影响。
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定,附加偏心距e a应取20mm 和偏心方向截面尺寸的1/30中的较大值。
2、所谓二阶效应是指在结构产生侧移(层间位移)和受压构件产生纵向挠曲变形时,在构件中由轴向压力引起的附加内力。
在长细比较大的受压构件中,二阶效应的影响不容忽略,否则将导致不安全的后果。
《混凝土结构设计规范》GB50010—2002提出两种计算结构二阶效应的方法:⏹η-l o法原规范在偏心受压构件的截面设计计算中,采用由标准偏心受压柱(两端铰支,作用有等偏心距轴压力的压杆)求得的偏心距增大系数η与柱段计算长度l o 相结合的方法,来估算附加弯矩。
这种方法也称为η-l o法,属于近似方法之一。
GB50010—2002仍保留了此种方法。
⏹考虑二阶效应的弹性分析法假定材料性质是弹性的,各构件的刚度则采用折减后的弹性刚度。
但它考虑了结构变形的非线性,也就是考虑了二阶效应的影响。
由它算得的各构件控制截面的最不利内力可以直接用于截面的承载力设计,而不再需要像原规范那样通过偏心距增大系数η来增大相应截面的初始偏心距。
考虑二阶效应的弹性分析法的关键是如何对构件的弹性刚度加以折减,新规范规定:当按考虑二阶效应的弹性分析方法时,可在结构分析中对构件的弹性抗弯刚度EсI(I为不计钢筋的混凝土毛截面的惯性矩)乘以如下的折减系数:梁——0.4柱——0.6剪力墙——0.45核心筒壁——0.45由于剪力墙肢及核心筒壁在底部截面开裂后刚度变化较大,实际工程中的剪力墙肢及筒壁在承载力极限状态下有可能开裂,也有可能不开裂。
为了避免每次设计时必须先验算墙底是否开裂,规范是按开裂剪力墙及开裂筒壁给出折减系数的,这样处理在总体上偏于安全。
同时规范也指明,当验算表明剪力墙或核心筒底部正截面不开裂时,其刚度折减系数可取为0.7。
3、⏹ 两种偏心受压坏形态的界限为:两种偏心受压破坏形态的界限与受弯构件两种破坏的界限相同,即在破坏进纵向钢筋应力达到屈服强度,同时受压区混凝土亦达到极限压应变εcu 值,此时其相对受压区高度称为界限相对受压区高度ξb 。
当:b ξξ≤时,属于大偏心受压破坏; b ξξ>时,属于小偏心受压破坏。
⏹ 大偏心受压(受拉破坏)当构件的偏心距较大面受拉纵筋配置适量时,构件由于受拉纵筋首先达到屈服强度,此后变形及裂缝不断发展,截面受压区高度逐渐在减小,最后受压区混凝土被压碎而导致构件的破坏。
这种破坏形态在破坏前有明显的预兆,属于塑性破坏⏹ 小偏心受压当构件偏心距较小,或虽偏心距较大,但受拉钢筋配置数量较多时,构件的破坏是由于受压区混凝土达到极限压应变 值而旨起的。
破坏时,距轴向压力较远一侧的混凝土和纵向钢筋 可能受压或受拉,其混凝土可能出现裂缝或不出现裂缝,相应的钢筋应力一般均未达到屈服强度,而距轴向力较近一侧的纵向受压钢筋应力达到屈服强度;此时,构件受压区高度较大,最终由于受压区混凝土出现大致与构件纵轴平行的裂缝和剥落的碎渣而破坏。
破坏时没有明显预兆。
属脆性破坏。
四、计算题1、解:根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,取柱子计算长度为1.0H ,则o 1.0 1.0 6.3 6.3m l H ==⨯=计算温度系数ϕ,因o /6300/40015.75l h == 查表得,ϕ=0.875。
则:3c 2s y 30001019.14004000.90.90.8752512mm 300Nf A A f ϕ⨯--⨯⨯⨯'==='s s 2512 1.57%400400A A ρ'===⨯,因此min 0.4% 1.57%3%ρρ=<=<,因此符合配筋率要求。
2、解:设s s 40mm a a '==,则o 60040560mm h =-=设该构件为大偏心构件,则令b 0.55ξξ== 求得:b 1c b o y s y s1.014.30.5560056030019643001256 2855.0kN>1500kNN f bh f A f A αξ''=+-=⨯⨯⨯⨯+⨯-⨯=故该构件属于大偏心受压构件则:y s y s1c 315001030019643001256 1.014.3600150.1mmN f A f A x f bα''-+=⨯-⨯+⨯=⨯⨯= s b o 280mm 150.1mm<0.55560308ma x h ξ'=<==⨯=o /3000/6005l h ==,则 1.0η=()()1c o y s o s 32150.11.014.3600150.15603001964560402 150010 620.6mmx f bx h f A h a e Nα⎛⎫'''-+- ⎪⎝⎭=⎛⎫⨯⨯⨯⨯-+⨯⨯- ⎪⎝⎭=⨯= 因:s s 600620.640360.6mm222i i h h e e a e e a ηη=+-⇒=-+=-+=o 360.620340.6mm i a e e e =-=-=则:3o 1500340.610=510.9kN m M Ne -==⨯⨯⋅3、解:设s s 40mm a a '==,则o 60040560mm h =-=6o 310010/=28.6mm 350010e M N ⨯==⨯a /3020mm e h ==o a 28.62048.6mm i e e e =+=+= o /3000/6005l h ==,则 1.0η=s 1.048.6600/240308.6mm 2i he e a η=+-=⨯+-= 因为对称配筋,则b 1c b o1.014.30.55600560 2642.6kN<3500kNN f bh N αξ==⨯⨯⨯⨯== 故该构件为小偏心受压构件,则()()()()1c b ob21c b o 1c o1b o s 330.43350010 1.014.30.556005600.55350010308.60.43 1.014.30.556005605601.014.36005600.80.5556040 0.654N f bh Ne f bh f bh h a αξξξαξαβξ-=+-+'--⨯-⨯⨯⨯⨯=+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯-=()()()()21c o s s y o s 310.5350010308.60.65410.50.654 1.014.360056056030056040 0Ne f bh A A f h a ξξα--'==''-⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯-<则:2s s 0.0020.002600600720mm A A bh '===⨯⨯=。