混凝土结构设计原理第七章偏心受力构件.ppt

1、 第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算承载力计算7.1 概述概述7.2 偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算7.3 偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算7.4 偏心受力构件斜截面受剪承载力计算偏心受力构件斜截面受剪承载力计算7.5 偏心受力构件的构造要求偏心受力构件的构造要求7.1 概述概述第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算轴心受拉构件心受拉构件轴心受心受压构件构件轴心受力构件心受力构件偏心受拉构件偏心受拉构件偏心受偏心受压构件构件偏心受力构件偏心受力构件单向偏心受向偏心受压

2、构件构件双向偏心受双向偏心受压构件构件第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7.2 偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算偏偏心心受受压压构构件件相相当当于于作作用用轴轴向向力力N和和弯弯矩矩M的的压压弯弯构构件件，其其受受力力性性能能介介于于受受弯弯构构件件与与轴轴心心受受压压构构件件之之间间。当当N=0，只只有有M时时为为受受弯弯构构件件；当当M=0时时为为轴轴心心受受压压构构件件，故故受受弯弯构构件件和和轴轴心心受受压构件是偏心受压构件的特殊情况。压构件是偏心受压构件的特殊情况。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢

3、筋混凝土偏心受力构件承载力计算6.2.1 偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关。有关。1 破坏类型破坏类型 受拉破坏受拉破坏（tensile failure）大偏心受压破坏）大偏心受压破坏 受受拉拉破破坏坏发发生生于于偏偏心心距距e0较较大大，且且受受拉拉钢钢筋筋配配置置合合适适时时。随随着着荷荷载载的的增增加加，先先在在受受拉拉区区产产生生横横向向裂裂缝缝；荷荷载载再再增增加加，受受拉拉区区的的裂裂缝缝不不断断地地开开展展，受受拉拉侧侧钢钢筋筋首首先先到到达达屈屈服服，钢钢筋筋的的变变

4、形形大大于于混混凝凝土土的的变变形形，中中性性轴轴上上升升，使使混混凝凝土土受受压压区区高高度度迅迅速速减减小小，最最后后受受压压区区边边缘缘混混凝凝土土达达到到极极限限压压应应变变值值，出出现现纵纵向向裂裂缝缝而而混混凝凝土土被被压压碎碎，构构件件即即告告破破坏坏。承承载载力力主要取决于受拉侧钢筋。主要取决于受拉侧钢筋。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算受压破坏受压破坏（compressive failure）小偏心受压破坏）小偏心受压破坏 产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况：当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小时；较小

5、时；虽然相对偏心距虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时。较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时。截面大部分受压截面大部分受压 全截面受压全截面受压 受受拉拉但但不不屈屈服服受受压压但但不不屈屈服服第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算一一般般情情况况下下截截面面破破坏坏是是由由靠靠近近N一一侧侧的的混混凝凝土土边边缘缘达达到到极极限限压压应应变变引引起起的的，而而远远离离轴轴向向力力一一侧侧的的钢钢筋筋可可能能受受拉拉也也可可能能受受压压，但但都都不不屈屈服服。只只有有当当偏偏心心距距很很小小，而而轴轴向向力力N又又较较大大时时，远远侧侧

6、钢钢筋筋也也可可能能受受压压屈屈服服。这这种种破破坏坏缺缺乏乏明明显显的的征征兆兆，破破坏坏具具有有突突然然性性，属属于于脆脆性性破破坏坏。承承载载力力主主要要取取决决于于压压区区混混凝凝土土和和受受压压侧侧钢钢筋筋，破破坏坏时时受受压压区区高高度度较较大大，受受拉拉侧侧钢钢筋筋未未达达到到受受拉拉屈屈服。这种情况在设计应予避免。服。这种情况在设计应予避免。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算2 两种偏心受压破坏的界限两种偏心受压破坏的界限两两类类破破坏坏的的本本质质区区别别在在于于破破坏坏时时受受拉拉钢钢筋筋能能否否达达到到屈屈服服。若若受受拉拉钢

7、钢筋筋先先屈屈服服，然然后后是是受受压压区区混混凝凝土土压压碎碎即即为为受受拉拉破破坏坏；若若受受拉拉钢钢筋筋或或远离力一侧钢筋无论受拉还是受压均未屈服，即为受压破坏。远离力一侧钢筋无论受拉还是受压均未屈服，即为受压破坏。界界限限破破坏坏：当当受受拉拉钢钢筋筋屈屈服服的的同同时时，受受压压边边缘缘混混凝凝土土应应变变达达到到极极限限压应变。压应变。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算压区应变压区应变大偏压和小偏压大部分受压：大偏压和小偏压大部分受压：小偏压全截面受压：小偏压全截面受压：拉区钢筋拉应变拉区钢筋拉应变大偏压大偏压ab、ac线：线：小偏压小

8、偏压ae、af、a g线：线：轴心受压轴心受压a h线，压应变为线，压应变为0.002。界限破坏的应变界限破坏的应变图图中中ad线线，受受拉拉钢钢筋筋达达到到fy，压压区区混混凝凝土土也也达达到到极极限限应应变变 cu。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算大小偏心受压的分界：大小偏心受压的分界：b 小小偏偏心心受受压压 ae、af、a g =b 界限破坏状态界限破坏状态 adbcdefghA sAsh0 x0 x b0 s cua a a y0.002第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算3 偏心受压构件的偏

9、心受压构件的NM相关曲线相关曲线（interaction relation of N and M）a点点M0，属属轴轴压压破破坏坏，N最最大大；c点点N0，属属纯纯弯弯破破坏坏，M不不是是最最大大；b点点为为界界限限破破坏坏，构构件件的的抗抗弯弯承载力达到最大值。承载力达到最大值。受受拉拉破破坏坏时时构构件件的的抗抗弯弯承承载载力力比比同同等等条条件件的的纯纯弯弯构构件件大大，而而受受压压破破坏坏时时构构件件的的抗抗压压承承载载力力又又比比同同等等条件的轴心受压构件小。条件的轴心受压构件小。受拉破坏受拉破坏受压破坏受压破坏界限破坏界限破坏第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝

10、土偏心受力构件承载力计算 相相关关曲曲线线上上的的任任一一点点代代表表截截面面处处于于正正截截面面承承载载力力极极限限状状态态时时的的一一种种内力组合。内力组合。如如一一组组内内力力（N，M）在在曲曲线线内内侧侧说说明明截截面面未未达达到到极极限限状状态态，是是安安全全的；的；如如一一组组内内力力（N，M）在在曲曲线线外外侧侧，则表明截面承载力不足；则表明截面承载力不足；受拉破坏受拉破坏受压破坏受压破坏界限破坏界限破坏小小偏偏压压时时（ab段段受受压压破破坏坏），N随随M的的增增大大而而减减小小，即即在在相相同同的的M条条件件下下，N愈愈大大愈愈不不安安全全，N愈愈小小愈愈安安全全；大大偏偏压

11、压时时（cb段段受受拉拉破破坏坏），N随随M的的增增大大而而增增大大，即即在在相相同同的的M条条件件下下，N愈愈大大愈愈安全，安全，N愈小愈不安全。愈小愈不安全。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算4 附加偏心距附加偏心距ea原始偏心矩原始偏心矩e0附附加加偏偏心心矩矩ea取取20mm和和偏偏心心方方向向截截面面尺尺寸寸的的1/30两两者者中中的的较大值较大值初始偏心矩初始偏心矩ei由由于于荷荷载载偏偏差差，施施工工误误差差等等因因素素的的影影响响，偏偏心心受受压压构构件件的的偏偏心心距距会会增增大大或或减减小小。此此外外，混混凝凝土土材材料料的的不

12、不均均匀匀性性，钢钢筋筋位位置置的的偏偏差差，使使得得压压力力即即使使作作用用于于截截面面的的几几何何中中心心上上，也也难难保保证几何中心和物理中心重合，从而造成轴向压力的偏心。证几何中心和物理中心重合，从而造成轴向压力的偏心。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算5 结构侧移和构件挠曲引起的附加内力结构侧移和构件挠曲引起的附加内力偏偏心心受受压压构构件件会会产产生生横横向向挠挠度度af，因因此此，横横向向总总侧侧移移为为ei+af，构构件件承承担担的的实实际际弯弯矩矩MN(ei+af)，其其值值明明显显大大于于初初始始弯弯矩矩Nei，称为称为“二阶效

13、应二阶效应”。在在有有侧侧移移框框架架中中，二二阶阶效效应应主主要要是是指指竖竖向向荷荷载载在在产产生生了了侧侧移移的的框框架架中中引引起起的的附附加加内内力力，通通常常称称为为P-效效应应。在在这这类类框框架架的的各各个个柱柱段段中中，P-效效应应将将增增大大柱柱端端控控制制截截面面中中的的弯弯矩矩；在在无无侧侧移移框框架架中中，二二阶阶效效应应是是指指轴轴向向压压力力在在产产生生了了挠挠曲曲变变形形的的柱柱段段中中引引起起的的附附加加内内力力，就就是是p-效效应应，它它有有可可能能增增大大柱柱段段中中部部的的弯弯矩矩，但但除除底底层层柱柱底底外外，一一般般不不增增大大柱柱端端控控制制截截面

14、面的的弯矩弯矩afN(ei+af)第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算短短柱柱：长长细细比比l0/h5（对对矩矩形形、T形形和和I形形截截面面），或或l0/d5（对圆形、环形截面）；（对圆形、环形截面）；长柱长柱：长细比：长细比l0/h或或l0/d的值在的值在5和和30之间；之间；细长柱细长柱：长细比：长细比l0/h或或l0/d30。随随着着长长细细比比的的增增大大，构构件件的的承承载载力力依依次次降降低低。从从破破坏坏形形态态分分析析，短短柱柱、长长柱柱属属于于材材料料破破坏坏，而而细细长长柱柱会会发发生生失失稳稳破破坏坏。工工程程中中应应尽尽可可

15、能能避避免免采采用用细细长长柱柱，以以免免使使构构件件乃乃至至结结构构整整体体丧丧失失稳定。稳定。一般讲，长柱和细长柱必须考虑横向挠度一般讲，长柱和细长柱必须考虑横向挠度af对构件承载力的影响。对构件承载力的影响。第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算 l0法：法：小小偏偏压压构构件件截截面面曲曲率率修修正正系系数数 1：对对于于小小偏偏压压构构件件，离离纵纵向向力力较较远远一一侧侧钢钢筋筋可可能能受受拉拉不不屈屈服服或或受受压压，且且受受压压区区边边缘缘混混凝凝土土的的应应变变值值 c一一般般也也小小于于0.0033，截截面面破破坏坏时时的的曲曲率率

16、小小于于界界限限破破坏坏时曲率值时曲率值 b。偏偏心心受受压压构构件件长长细细比比对对截截面面曲曲率率的的影影响响系系数数 2：随随着着长长细细比比的的增增大大，达达到到最最大大承承载载力力时时截截面面应应变变值值 c和和 s减减小小，使使控控制制截截面面的极限曲率随的极限曲率随l0/h的增加而减小。的增加而减小。偏心距增大系数偏心距增大系数：第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算6.2.2 建筑工程偏心受压构件正截面承载力计算方法建筑工程偏心受压构件正截面承载力计算方法1 矩形截面偏心受压构件计算矩形截面偏心受压构件计算基本计算公式基本计算公式 大偏心受压（大偏心受压（b）ef yA s eifce AsfyNbAsA sa sash0hx第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算适用条件：适用条件：大偏心受压大偏心受压小偏心受压小偏心受压第第7 7章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算小偏心受压（小偏心受压（b）ef yA s eibfce As sAsA sa shNh