
偏心受压构件不对称配筋与对称配筋各自的优缺点?
不论大、小偏心受压构件,两侧的钢筋截面面积及
是由各自的计算公式得出的,其数量一般不相等,这种配筋方式称为不对称配筋。不对称配筋比较经济,但施工不够方便。
在实际工程中,常在受压构件的两侧配置相等的钢筋,称为对称配筋,即截面两侧采用规格相同、面积相等的钢筋。对称配筋虽然要多用一些钢筋,但构造简单,施工方便,不易发生差错。特别是偏心受压构件在不同的荷载组合下,同一截面有时会承受不同方向的弯矩,例如,框架柱、排架柱在风荷载、地震作用等方向不定的水平荷载作用下,截面上弯矩方向会随荷载方向的变化而改变,当弯矩数值相差不大时,可采用对称配筋;有时虽然两个方向的弯矩数值相差较大,但按对称配筋设计求得的纵筋总量与按不对称配筋设计得出的纵筋总量增加不多时,均宜采用对称配筋。
6.7.1 大、小偏心受压构件的判别
对称截面的配筋是指=
,
,
,由于附加了对配筋的条件,因而在截面设计时,大小偏压的基本公式中的未知量只有两个,可以联立求解,不再需要附加条件,在大偏压情况下,由于
与
大小相等,方向相反,刚好相互抵消,所以
值可直接求得,即
(6-49)
因此,在判别大、小偏心受压时,可不考虑偏心距大小,而是根据上式计算的相对受压区高度的大小来进行判别。
(1)当时,为大偏心受压。
(2)当时,为小偏心受压。
在界限状态下,由于,利用式(6-24)可以得到界限破坏状态时的轴向力为
(6-50)
对称配筋时,大、小偏心受压也可以用如下方法判别:
(1)当时,为大偏心受压。
(2)当时,为小偏心受压。
在实际计算中判别大小偏心受压时,可根据实际情况选用其中的一种方法。
6.7.2 截面设计
1.大偏心受压构件
大偏心受压时,先用式(6-49)计算,如果
,则将x代入式(6-25)可得:
(6-51)
式中:
如果计算所得的,则应取
,根据式(6-29)计算,即:
(6-52)
式中:
2. 小偏心受压构件
小偏心受压时,由于,故
值需由基本公式(6-35)和式(6-36)联立求解。将
按式(6-33)代入式(6-35),由于
,所以可以得到:
(6-53)
解得
(6-54)
将上式代入式(6-36)可得:
(6-55)
这是一个的三次方程,计算很麻烦,设计时可用迭代方法计算,也可用近似法求解相对受压区高度,对
值的计算进行如下简化,令:
(6-56)
将上式代入式(6-55)可得:
(6-57)
对于给定的钢筋级别和混凝土强度等级,、
为已知,则由式(6-56)可画出
与
的关系曲线,在小偏心受压[
]的区段内,
与
的关系曲线逼近直线关系,对于HRB335、HRB400(或RRB400)级钢筋,
与
的线性方程可近似取为:
(6-58)
将式(6-58)代入式(6-57),经整理后可得到求解的近似公式:
(6-59)
将上式代入式(6-36)即可求得钢筋面积:
(6-60)
3. 截面复核
对称配筋截面复核的计算与非对称配筋情况基本相同,但取,
,在这里不再重述,并且由于
,因此不必再进行反向破坏验算。