框架结构抗震设计时,对于梁的控制截面是梁的两端和跨中,对于柱来说上下两端截面。作为配筋的依据,需要求得控制截面上的不利内力,即控制内力,控制内力是否越大越“不利”呢?
以柱子为例,在水平和竖向荷载作用下,截面会同时有弯矩和剪力存在,如下图所示。
因此,这种受力情况,可以简化为偏心受压的情况,如下图所示。
对于偏心受压构件,破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率都有关。
(1)大偏心受压破坏。如果偏心距e0较大,且截面受拉钢筋As配筋合适,则破坏形态为受拉侧混凝土较早出现裂缝,受拉钢筋首先达到屈服强度,随着裂缝迅速开展,受压区高度减小,受压侧钢筋A's 受压屈服,压区混凝土压碎而达到破坏。这是一种延性破坏,破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似,承载力主要取决于受拉侧钢筋。大偏心受压构件的截面受力如下图所示。
(2)小偏心受压破坏。如偏心距e0较小,或偏心距e0较大但As配筋过多时,截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大,截面是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋,破坏时受压区高度较大,远侧钢筋可能受拉也可能受压,破坏具有脆性性质。小偏心受压构件的截面受力如下图所示。
在大偏压情况下,柱子轴力对于截面的受力效果可以用下图来表示,可见大偏压时,柱子轴力越有利于截面受力,即轴力越大越安全。
当轴力增加到一定程度,就会变成小偏压受力情况,此时轴力越大,柱截面受力情况越不利。
因此,抗震设计时,柱截面控制内力组合要考虑大偏压和小偏压,主要包括以下三种情况。
(1)截面大弯矩|M|max及相应的轴力N和剪力V;
(2)截面小轴力Nmin及相应的弯矩M和V;
(3)截面大轴力Nmax及想应的弯矩M和V;
其中,第(1)和(2)主要针对的是大偏压,而(3)针对的是小偏压。
对于梁两端截面,所要考虑的控制内力包括:
(1)大负弯矩;
(2)大剪力;
(3)可能出现的正弯矩;
对于跨中截面,所要考虑的控制内力包括:
(1)大正弯矩;
(2)可能出现的负弯矩。