抗震設計,控制截面的最不利內力是多少?
框架結構抗震設計時,對于梁的控制截面是梁的兩端和跨中,對于柱來說上下兩端截面。作為配筋的依據,需要求得控制截面上的最不利內力,即控制內力,控制內力是否越大越“不利”呢?
以柱子為例,在水平和豎向荷載作用下,截面會同時有彎矩和剪力存在,如下圖所示。
因此,這種受力情況,可以簡化為偏心受壓的情況,如下圖所示。
對于偏心受壓構件,破壞形態與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率都有關。
(1)大偏心受壓破壞。如果偏心距e0較大,且截面受拉鋼筋As配筋合適,則破壞形態為受拉側混凝土較早出現裂縫,受拉鋼筋首先達到屈服強度,隨著裂縫迅速開展,受壓區高度減小,受壓側鋼筋A's 受壓屈服,壓區混凝土壓碎而達到破壞。這是一種延性破壞,破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似,承載力主要取決于受拉側鋼筋。大偏心受壓構件的截面受力如下圖所示。
(2)小偏心受壓破壞。如偏心距e0較小,或偏心距e0較大但As配筋過多時,截面受壓側混凝土和鋼筋的受力較大,截面最后是由于受壓區混凝土首先壓碎而達到破壞。承載力主要取決于壓區混凝土和受壓側鋼筋,破壞時受壓區高度較大,遠側鋼筋可能受拉也可能受壓,破壞具有脆性性質。小偏心受壓構件的截面受力如下圖所示。
在大偏壓情況下,柱子軸力對于截面的受力效果可以用下圖來表示,可見大偏壓時,柱子軸力越有利于截面受力,即軸力越大越安全。
當軸力增加到一定程度,就會變成小偏壓受力情況,此時軸力越大,柱截面受力情況越不利。
因此,抗震設計時,柱截面控制內力組合要考慮大偏壓和小偏壓,主要包括以下三種情況。
(1)截面最大彎矩|M|max及相應的軸力N和剪力V;
(2)截面最小軸力Nmin及相應的彎矩M和V;
(3)截面最大軸力Nmax及想應的彎矩M和V;
其中,第(1)和(2)主要針對的是大偏壓,而(3)針對的是小偏壓。
對于梁兩端截面,所要考慮的控制內力包括
(1)最大負彎矩;
(2)最大剪力;
(3)可能出現的正彎矩;
對于跨中截面,所要考慮的控制內力包括:
(1)最大正彎矩;
(2)可能出現的負彎矩。










