对称配筋钢筋混凝土小偏心受压柱正截面承载力分析.pdf

第 卷 第 期广东石油化工学院学报.年 月 对称配筋钢筋混凝土小偏心受压柱正截面承载力分析张年文马骁(广东石油化工学院 建筑工程学院广东 茂名)摘要:基于平截面假定推导了钢筋混凝土小偏心受压柱离轴力远侧纵向钢筋应力的计算公式建立对称配筋钢筋混凝土小偏心受压矩形截面柱的正截面承载力计算表达式 采用所建立的表达式与混凝土结构设计规范中的计算公式分别分析了矩形截面小偏心受压柱截面配筋和正截面承载力 结果表明采用混凝土结构设计规范中的公式计算得到的纵向钢筋截面面积小于基于平截面假定建立的正截面承载力计算表达式算出的纵向钢筋截面面积其最大误差可达.而受压承载力的计算值相近关键词:矩形截面柱对称配筋平截面假定正截面承载力中图分类号:.文献标识码:文章编号:()钢筋混凝土小偏心受压矩形截面柱达到正截面受压极限承载力时离轴力远侧纵向钢筋(简称“远侧纵筋”)没有达到屈服强度 我国现行混凝土结构设计规范(简称规范)给出了基于平截面假定的远侧纵筋应力公式同时给出了计算远侧纵筋应力的近似公式 在对称配筋钢筋混凝土小偏心受压柱正截面计算时将远侧纵筋的应力代入力的平衡方程和力矩的平衡方程可得正截面承载力计算公式 等回顾了正截面承载力计算公式的基本假定验证了平截面假定 在小偏心受压柱的正截面承载力计算时规范规定“宜”采用基于平截面假定的远侧纵筋应力公式欧盟、美国混凝土结构设计规范要求根据平截面假定计算远侧纵筋应变再根据弹性方法计算应力公式与我国规范基于平截面假定的远侧纵筋应力公式本质上相同 但采用该公式计算对称配筋的钢筋混凝土小偏心受压柱正截面的纵筋截面面积时须求解三次方程使用不便 因而国内不少学者基于规范中的远侧纵筋应力近似公式研究小偏心受压柱的承载力 本文基于平截面假定推导了钢筋混凝土小偏心受压柱的远侧纵筋应力计算公式建立了对称配筋钢筋混凝土小偏心受压矩形截面柱的正截面承载力计算表达式 采用此表达式与规范的计算公式分别分析了矩形截面小偏心受压柱正截面设计的纵筋截面面积和正截面承载力比较了正截面设计的纵向钢筋截面面积差异和正截面校核的受压承载力差异 远侧纵筋应力分析根据平截面假定对称配筋小偏心受压柱截面应变分布如图 所示 此时远侧纵筋的应变可表示为(/)(/)()远侧纵筋应力 和相对界限受压区高度 分别为 (/)()/()()由式()可得基于平截面假定的远侧纵筋应力计算公式为图 对称配筋小偏心受压柱截面应变分布收稿日期:修回日期:基金项目:广东石油化工学院博士启动项目()作者简介:张年文()男湖北宣恩人博士讲师主要从事结构分析、钢结构的研究通信作者:马骁()男吉林长春人博士教授主要从事新型胶凝材料及高性能混凝土研究 ()远侧纵筋没有屈服时应力也可采用规范给出的近似公式计算()/()当 即.时误差最大为.相应的 、.当 时误差有所减小为.当 时误差很小最大误差不超过表 对称配筋小偏心受压矩形截面柱纵向钢筋面积单位:/注:“”为按照计算不需要配置纵向钢筋 算例结果表明 .时偏小误差最大设计偏于危险当 .且 越来越大时误差仍然保持越来越小的趋势 将远侧纵筋应力近似公式导出的三次方程简化为一次方程后可导出式()将式()代入式()即得 可见二次简化是 误差较大的主要原因算例:对称配筋的钢筋混凝土柱截面尺寸为 混凝土强度等级为 钢筋强度等级为 柱中单侧纵向钢筋截面面积 分别为 偏心距 分别为 根据 和 计算柱的正截面受压承载力 由式()、式()确定的柱受压承载力记为 由式()、式()确定的受压承载力记为 其结果见表 其中受压承载力的误差为()/表 对称配筋不同偏心距时矩形截面柱受压承载力单位:/在计算柱的受压承载力时除了远侧纵筋应力采用近似公式外基于力、弯矩平衡方程柱的受压承载力方程无任何简化远侧纵筋应力近似公式导致表 中小偏心受压柱的受压承载力差异 由表 可知对称配筋的小偏心受压柱和 相差很小最大误差为.结语基于平截面假定推导了钢筋混凝土小偏心受压构件远侧纵向钢筋应力的计算公式建立对称配筋钢筋混凝土小偏心受压矩形截面柱的正截面承载力计算表达式 采用此表达式与规范公式分别分析了矩形截面小偏心受压柱纵向钢筋截面面积和正截面承载力 结果表明采用规范配筋公式计算的纵向钢筋截面面积小于基于平截面假定建立的正截面承载力计算表达式算出的纵向钢筋钢筋面积偏心距约为.倍的截面有效高度时规范配筋公式计算的纵筋截面面积误差最大可达.偏于危险偏心距小于.倍的截面有效高度时偏心距越小纵向钢筋截面面积误差越小偏心距大于.倍的截面有效高度时偏心距越大纵向钢筋截面面积误差越小 远侧纵筋应力基于平截面假定的公式与近似公式确定的正截面承载力计算值相近参考文献 中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范 (年版).北京:中国建筑工业出版社.():.:.(下转第 页)第 期 张年文等:对称配筋钢筋混凝土小偏心受压柱正截面承载力分析 宋启明李国成.三维 积分在 中的计算.石油化工设备():.江金旭张宏顾磊等.高钢级管道环焊缝表观断裂韧性影响因素数值模拟.油气储运():.白永强汪彤吕良海等.油气管道内部轴向表面半椭圆裂纹弹塑性断裂分析.石油化工高等学校学报():.吴锴张宏杨悦等.考虑强度匹配的高钢级管道环焊缝断裂评估方法.油气储运():.杨叠苗绘邓俊等.大口径 钢级管道环焊缝断裂韧性需求研究.焊接技术():.孟强庄传晶冯耀荣等.环焊缝强度匹配对长输管道性能的影响.焊管():.何小东高雄雄.不同强度匹配的 钢环焊接头力学性能及变形能力.油气储运():.(.().):.:(责任编辑:冼春梅方灵子)(上接第 页).().张庆芳孟庆峰.对称配筋偏心受压柱判断大小偏心的分歧与解决.建筑结构():.黄靓王蓥鲁懿虬.对称配筋钢筋混凝土小偏心受压构件简化计算方法.工程力学():.祝磊叶桢翔.对钢筋混凝土矩形柱小偏心受压计算方法的讨论.建筑结构():.高丽何明胜曾晓云.对称配筋偏心受压构件大小偏心受压判别的研究.结构工程师():.():.:(责任编辑:黄容)第 期 王静等:强度匹配对含裂纹缺陷 钢管道断裂参量的影响