結(jié)構(gòu)設計原理偏心受壓構(gòu)件ppt

1、第第7 7章章 偏心受壓構(gòu)件的截面承載力偏心受壓構(gòu)件的截面承載力東南大學交通學院東南大學交通學院吳文清吳文清本章主題 偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)及其特征偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)及其特征 大偏心受壓破壞（受拉破壞）大偏心受壓破壞（受拉破壞） 小偏心受壓破壞（受壓破壞）小偏心受壓破壞（受壓破壞） 界限破壞界限破壞 偏心彎曲的影響偏心彎曲的影響 當長細比較大時，破壞時會產(chǎn)生較大的縱向彎曲，使構(gòu)件偏心距增當長細比較大時，破壞時會產(chǎn)生較大的縱向彎曲，使構(gòu)件偏心距增大，變形增大，承載力下降，還可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。大，變形增大，承載力下降，還可能出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。 矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算矩形截面偏心受壓構(gòu)

2、件正截面承載力計算 基本公式的引出及其應用條件基本公式的引出及其應用條件 配筋設計配筋設計 承載力驗算承載力驗算 軸力彎矩相關(guān)曲線軸力彎矩相關(guān)曲線 反映了受壓承載力隨彎矩的變化而變化的規(guī)律反映了受壓承載力隨彎矩的變化而變化的規(guī)律偏心受壓構(gòu)件的截面受力性能偏心受壓構(gòu)件的截面受力性能=M=N e0NAssANe0AssA壓彎構(gòu)件壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件偏心距偏心距e e0 0=0=0時，軸心受壓構(gòu)件時，軸心受壓構(gòu)件當當e e0 0時，即時，即N N=0=0時，受彎構(gòu)件時，受彎構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓軸心受壓構(gòu)件和構(gòu)件和受彎受彎構(gòu)

3、件構(gòu)件。AssAh0aab0MeN偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)7.1.17.1.1、破壞形態(tài)、破壞形態(tài) 偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距偏心距e e0 0和和縱向鋼筋配筋率縱向鋼筋配筋率有關(guān)有關(guān), ,同時本節(jié)內(nèi)容依據(jù)偏心受壓同時本節(jié)內(nèi)容依據(jù)偏心受壓短柱短柱的試驗結(jié)果講解。的試驗結(jié)果講解。1 1、受拉破壞大偏心受壓破壞、受拉破壞大偏心受壓破壞 fyAs fyAsNMM M較大，較大，N N較小較小偏心距偏心距e e0 0較大較大 fyAs fyAsN假定假定A As s配筋合適配筋合適7.1 7.1 偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)偏心受壓構(gòu)件正截面受力特點和破壞形態(tài)0MeN

4、形成條件：形成條件：100100150 50=PKNKNKN應力圖應變圖KN 50P=150100KNKN A-A剖面 1604 10mm圖74 大偏心受壓短柱式件 （尺寸單位：）柱半高度側(cè)向變位 0123 u(mm )4沿柱高的側(cè)向變位u(mm )5024P偏心壓力 50100P(kN )150200f =20.4f =370=800escuaapMpM250300650AAP=150KNPPe0=80mmP大偏心受壓試驗大偏心受壓試驗7.1.17.1.1、破壞形態(tài)（續(xù)）、破壞形態(tài)（續(xù)）1 1、受拉破壞受拉破壞大偏心受壓破壞大偏心受壓破壞破壞特征破壞特征受拉側(cè)鋼筋先受拉屈服受拉側(cè)鋼筋先受拉屈

5、服，然，然后受壓側(cè)混凝土壓碎后受壓側(cè)混凝土壓碎；（類似于；（類似于適筋梁破壞）適筋梁破壞）這種破壞具有明顯預兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適這種破壞具有明顯預兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，筋梁相似，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。形成這種破壞的條件是：形成這種破壞的條件是：偏心距偏心距e e0 0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為大偏心受壓破壞通常稱為大偏心受壓破壞( (受拉破壞受拉破壞) )。 fyAs fyAsN2 2、受壓破壞小偏心受壓破壞、受壓破壞小偏心受壓破壞產(chǎn)生小偏心受壓破壞的條件有產(chǎn)

6、生小偏心受壓破壞的條件有三種情況三種情況：當相對偏心距當相對偏心距e e0 0/ /h h0 0較小，截面全部受壓或大部分受壓較小，截面全部受壓或大部分受壓(a)(a)雖然相對偏心距雖然相對偏心距e e0 0/ /h h0 0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(b)(b)當相對偏心距當相對偏心距e e0 0/h/h0 0很小，但是離縱向力較遠一側(cè)鋼筋數(shù)量較少而靠近縱向很小，但是離縱向力較遠一側(cè)鋼筋數(shù)量較少而靠近縱向力一側(cè)的鋼筋較多時力一側(cè)的鋼筋較多時(c)(c)上述以第一種和第二種情況為主，對于第三種情況需要進行驗算。上述以第一種和第二種情況為主，對于第三種情況需

7、要進行驗算。小偏心受壓試驗小偏心受壓試驗=97KN195KN265KNP100P應力圖應變圖195KN265KN=97KN剖面 A-A1604 10柱半高度側(cè)向變位 圖76 小偏心受壓短柱試驗 （尺寸單位：）0123 u(mm )4沿柱高的側(cè)向變位u(mm )502 1P偏心壓力 50100P(kN )150200=25f =370f =20.4e0scuaMpaMp250300AA650P=250KNPPe0=25mmP依據(jù)偏心受壓依據(jù)偏心受壓短柱短柱的試驗結(jié)果的試驗結(jié)果u破壞特征破壞特征受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達到破壞，變形很小，受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達到破壞，變形很小，破壞具有脆性性質(zhì)；破

8、壞具有脆性性質(zhì)；u承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū)承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū)高度較大，同時橫向變形較??；高度較大，同時橫向變形較小；u遠側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，應力狀態(tài)需要計算。遠側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，應力狀態(tài)需要計算。2 2、受壓破壞（續(xù)）、受壓破壞（續(xù)）7.1.2 7.1.2 受拉破壞和受壓破壞的界限受拉破壞和受壓破壞的界限即受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應變即受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應變e ecucu同時達到。同時達到。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。因此，因此，相對界限受壓區(qū)高度相對界

9、限受壓區(qū)高度仍為仍為: : scuybEf1斜線斜線ad,ad,界限狀態(tài)界限狀態(tài) 7.1.3 7.1.3 偏心受壓構(gòu)件的偏心受壓構(gòu)件的Mu-NuMu-Nu相關(guān)曲線相關(guān)曲線b b點為鋼筋與受壓混凝土同時點為鋼筋與受壓混凝土同時達到其強度極限值的界限狀態(tài)達到其強度極限值的界限狀態(tài) c c點軸心受壓點軸心受壓a a點受彎構(gòu)件點受彎構(gòu)件 反映在壓力和彎矩共同作用下正截面承反映在壓力和彎矩共同作用下正截面承載力的規(guī)律，具有以下特點：載力的規(guī)律，具有以下特點：相關(guān)曲線上的任一點代表截面處于正截相關(guān)曲線上的任一點代表截面處于正截面承載力極限狀態(tài)時的一種內(nèi)力組合。面承載力極限狀態(tài)時的一種內(nèi)力組合。l如一組內(nèi)力

10、（如一組內(nèi)力（N N，M M）在曲線內(nèi)側(cè)說明截）在曲線內(nèi)側(cè)說明截面未達到極限狀態(tài)，是安全的；面未達到極限狀態(tài)，是安全的；l如（如（N N，M M）在曲線外側(cè)，則表明截面承）在曲線外側(cè)，則表明截面承載力不足。載力不足。( (3)3)截面受彎承載力截面受彎承載力M Mu u與作用的軸壓力與作用的軸壓力N N大小有關(guān)。大小有關(guān)。l在大偏心受壓段，當軸壓力較小時，在大偏心受壓段，當軸壓力較小時，M Mu u隨隨N N的增加而增的增加而增加（加（abab段）；段）；l在小偏心受壓時，當軸壓力較大時，在小偏心受壓時，當軸壓力較大時，M Mu u隨隨N N的增加而減的增加而減?。ㄐ。╞cbc段）。段）。(2

11、)(2)截面受彎承載力在截面受彎承載力在b b點達到最大，該點近似為界限破壞。點達到最大，該點近似為界限破壞。abab段為大偏心受壓，受拉破壞；段為大偏心受壓，受拉破壞；bcbc段為小偏心受壓，受壓破壞。段為小偏心受壓，受壓破壞。7.2 7.2 偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲0Ne0()N ey長細比較大的長柱，由于側(cè)長細比較大的長柱，由于側(cè)向變形的影響，各截面所受向變形的影響，各截面所受的彎矩不再是的彎矩不再是而變成而變成 偏心受壓構(gòu)件截面彎矩中偏心受壓構(gòu)件截面彎矩中稱為初始彎矩或一階彎矩稱為初始彎矩或一階彎矩 0NeNy稱為附加彎矩或二階彎矩稱為附加彎矩或二階彎矩 由于二階彎

12、矩的影響，將造成偏由于二階彎矩的影響，將造成偏心受壓構(gòu)件不同的破壞類型。心受壓構(gòu)件不同的破壞類型。 7.2.17.2.1偏心受壓構(gòu)件的破壞類型偏心受壓構(gòu)件的破壞類型： （8 8l l0 0/h/h3030）： 0N1N2N7.2.2 7.2.2 偏心距增大系數(shù)偏心距增大系數(shù) 0000()euMN euNee0001euuee 0eNM令 則 20120011()1400()lehh 0100.22.7eh1.0 hl0201. 015. 11.0 7.3 矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算l 7.3.1 矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算的基本公式矩形截

13、面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算的基本公式（1）偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，）偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，即仍采用以即仍采用以為基礎的計算理論。為基礎的計算理論。（2）不考慮混凝土的抗拉強度）不考慮混凝土的抗拉強度 （3）受壓混凝土的極限壓應變）受壓混凝土的極限壓應變 cucu =0.0033(C50)（4）對于正截面承載力的計算，類似于受彎構(gòu)件，）對于正截面承載力的計算，類似于受彎構(gòu)件，對受壓區(qū)混凝土壓應力圖形采用等效矩形應力圖。對受壓區(qū)混凝土壓應力圖形采用等效矩形應力圖。 2、大、小偏心受壓正截面承載力計算圖式、大、小偏心受壓正截面承載力計算圖式 ese0

14、0NdAsasfcdh0ash/ 2AsxfcdbxfsdAshhobasAsesx 3、計算公式、計算公式 0()2cdsssssdssxf bx ehA ef A edN0 0/2sseeha0/2sseeha0/ddeMNdN0ssssdcduAAfbxfNsdeN000()()2ucdsdssxMf bx hf A ha0sdeN0()()2ucdssssxMf bxaA ha sA sAese00NdAsasfcdh0ash/ 2AsxfcdbxfsdAshhobasAsesx4、公式使用要求及有關(guān)說明、公式使用要求及有關(guān)說明 0/x hb時，小偏心受壓構(gòu)件 (1)oisicushE

15、xsdsf時，大偏心受壓構(gòu)件， 0/x hb依據(jù)平截面假定0sdeN 0()usdssMf A hax2sa2saxesfcde0ex =2as 0Ndasho-asass 0eNd00()()2ucdsdsshMf bh hfA ha0/2sehea4、公式使用要求及有關(guān)說明、公式使用要求及有關(guān)說明(續(xù)）續(xù)） 7.3.2 矩形截面偏心受壓構(gòu)件非對稱配筋的計算方法矩形截面偏心受壓構(gòu)件非對稱配筋的計算方法 0e03 . 0 h 0e03 . 0 h b0hxb dNN0usMNe200(10.5)()scdbbssdsNef bhAfhabhmin sdsf 若若As minbh ?應取應取As

16、= minbh。sdssdbcdsfNAfbhfA0 bhmindN0ssssdcduAAfbxfNsdeN000()()2ucdsdssxMf bx hf A ha兩個基本方程中兩個基本方程中有三個未知數(shù)，有三個未知數(shù)，As、As和和 x，故無唯一，故無唯一解。解。與雙筋梁類似，為與雙筋梁類似，為使總配筋面積使總配筋面積（As+As）最?。┳钚?可可取取x=bh0 dN0ssssdcduAAfbxfNsdeN000()()2ucdsdssxMf bx hf A hadNN0usMNe00()()2scdsdssxNef bx hf A habfahAfNehhxcdsssds)( 20200

17、bh0時，取時，取s=fsdsdssdcdsfNAfbxfA時，時，0()sssdsNeAfhabh0時，說明假設時，說明假設有問題，則應按有問題，則應按 A s 為為已知情況，以小偏壓來計已知情況，以小偏壓來計算確定算確定A s 0sdeN 0()usdssMf A ha dNN0usMNe0()()2scdssssxNef bxaA ha ) 1(0 xhEscus023DCxBxAx兩個基本方程中有三兩個基本方程中有三個未知數(shù)，個未知數(shù)，As、As和和 x，故故無唯一解無唯一解。和解決大。和解決大偏壓構(gòu)件截面設計方法偏壓構(gòu)件截面設計方法一樣，必須補充條件以一樣，必須補充條件以便求解。便求

18、解。 小偏心受壓小偏心受壓 ： bhbhAs002. 0min0/x h00hhhhbbfAcd5 . 0scdbafB 0()cussssCE A ahNe00()cusssDE A ha h0/2sseehabsdsf0s 02CBxAx0/x h00hhhhb()sdssdbff sAs。 00(/2)()ssdssdsNef bh hhAfha (1)oisicushEx sdeN000()()2ucdsdssxMf bx hf A ha0/x h00hhhhbdN0ssssdcduAAfbxfN1ssAA00()2()cdsdshNef bh hfhaAs2 21,maxsssAAA

19、 ss(1)oisicushEx 0()2cdssdsssdssxf bx ehf A ef A e0/x hbbbh0時，取時，取s=fsd，按式（，按式（7-4）求）求Nu，由式（，由式（7-12）求）求 Nu=Mu/es取取s=fsd0)2(sssdsssscdeAfeAxhebxf) 1(0 xhEscus()sdssdbff 02CBxAx0/x h00hhhhb1uuNNss2uN21,minuuuNNN 作業(yè) 7-2 7-4 7-57.3.3 矩形截面偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求矩形截面偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 。 7.3.4 矩形截面偏心受壓構(gòu)件對稱配筋的計算方法矩形截面偏心受壓構(gòu)件對

20、稱配筋的計算方法 bxfNcd0bhfNcdbb bh0200(10.5 )()scdsssdsNef bhAAfhassahee20由式（由式（7-18）求）求 解解 020000.43()()cdbbscdcdbsNf bhNef bhf bhha200(1 0.5 )()scdsssdsNef bhAAfha作業(yè) 7-6 7-8 7-10 7-117.5 圓形截面偏心受壓構(gòu)件 圓形截面偏心受壓構(gòu)件的縱向受力鋼筋，通常是沿圓周均勻布置，其根數(shù)不少于6根。 對于預制或現(xiàn)澆的一般鋼筋混凝土圓形截面偏心受壓構(gòu)件，縱向鋼筋的直徑不宜小于12mm。 對于鉆孔灌注樁，其截面尺寸較大（樁直徑D=800mm1500mm），樁內(nèi)縱向受力鋼筋的直徑不宜小于14mm，根數(shù)不宜小于8根，鋼筋間凈距不宜小于50mm，混凝土保護層厚度不小于60mm；箍筋直徑不小于8mm，箍筋間距（200400）mm。7.5.1 正截面承載能力計算的基本假定aaOrb)a)等效鋼環(huán)strOar 圖7-33 等效鋼環(huán)示意圖