钢筋混凝土偏心受力构件.ppt

第六章 钢筋混凝土偏心受力构件,受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,主要以承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用,概 述,偏心受力,轴心受压构件,纵筋的主要作用: 帮助混凝土受压,箍筋的主要作用: 防止纵向受力钢筋压屈,偏心受压构件,纵筋的主要作用：,一部分纵筋帮助混凝土受压,另一部分纵筋抵抗由偏心压 力产生的弯矩,箍筋的主要作用: 抵抗剪力,轴心受压：一般采用方形、矩形、圆形和 正多边形 偏心受压构件：一般采用矩形、工字形、T形和环形,受压构件构造要求,材料强度要求 混凝土：C25 C30 C35 C40 等 钢筋： 纵筋：HRB400级、HRB335级和 箍筋：HPB235级、HRB335级 也可采用HRB400级 保护层厚度： 室内正常环境下，柱纵向受力钢筋的砼最小保护层厚度为30mm,同时应不小于纵向受力钢筋直径。,纵筋 全部纵筋配筋率不应小于0.6%；不宜大于5% 一侧钢筋配筋率不应小于0.2% 直径不宜小于12mm，常用1632mm，宜用粗钢筋 纵筋净距： 不应小于50mm； 纵筋中距不应大于300mm。,箍筋,直径 6mm 或 d/4,当柱中全部纵向钢筋的配筋率超过3%时， 箍筋直径应不小于8mm,箍筋间距不大于400mm，且不应大于截面的 短边尺寸，同时不大于15d。,压弯构件 偏心受压构件,偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯构件。,偏心受压构件的受力性能,破坏特征, N的偏心距较大，且As不太多。,受拉破坏 (大偏心受 压破坏),As先屈服，然后受压混凝土达到cu ,As f y。,(a),(b),与适筋受弯构件相似，,(大偏心受压破坏）, 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展较快，首先达到屈服。 此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小 最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。 这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似。 形成这种破坏的条件是：偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常称为大偏心受压。,2. 产生受压破坏的条件有两种情况： 当偏心距e0较小,或虽然偏心距e0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时,(小偏心受压破坏）,受压破坏（小偏心受压破坏）,(a),(c),(b), N的偏心较小一些或N的e0大，然而As较多。,受压破坏(小偏心受压破坏),最终由近力侧砼压碎，Asf y而破坏。As为压应力，未达到屈服。,使得实际的近力侧成为名义上的远力侧，破坏与相似，,截面大部分受压,最终由受压区砼压碎， Asf y导致破坏，而As未屈服。,但近力侧的压应力大一些，, e0更小一些，全截面受压。, e0很小。,由远力侧的砼压碎及As屈服导致构件破坏，As s。,界限破坏：当受拉钢筋屈服的同时，受压边缘混凝土应变达到极限压应变。, 大小偏心受压的分界：, b 小偏心受压 ae, = b 界限破坏状态 ad,图6-10,b,c,d,e,f,g,h,a,a,a,柱：在压力作用下产生纵向弯曲,短柱,中长柱,细长柱, 材料破坏, 失稳破坏,N0,N1,N2,N0e0,N1e0,N2e01,N1af1,N2af2,B,C,E,偏心受压构件的纵向弯曲影响,Nu-Mu相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力的规律，具有以下一些特点：,相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。 如一组内力（N，M）在曲线内侧说明截面未达到极限状态，是安全的； 如（N，M）在曲线外侧，则表明截面承载力不足；,当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力N0（A点）； 当轴力为零时，为受纯弯承载力M0（C点）；,截面受弯承载力Mu与作用的轴压力N大小有关； 当轴压力较小时，Mu随N的增加而增加（CB段）； 当轴压力较大时，Mu随N的增加而减小（AB段）；,截面受弯承载力在B点达(Nb，Mb)到最大，该点近似为界限破坏； CB段（NNb）为受拉破坏， AB段（N Nb）为受压破坏；,对于对称配筋截面，达到界限破坏时的轴力Nb是一致的。,如截面尺寸和材料强度保持不变，Nu-Mu相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大；,N-M相关曲线,轴压破坏,弯曲破坏,界限破坏,小偏压破坏,大偏压破坏,N相同M越大越不安全,M 相同：大偏压，N越小越不安全 小偏压，N越大越不安全,偏心距增大系数,规范采用了的界限状态为依据，然后再加以修正,式中：,ei = e0+ ea,l0 柱的计算长度,偏心受压构件正截面受压承载力,基本计算公式,fyAs,对称配筋（As=As）大偏心受压构件的截面设计,对称配筋（As=As）小偏心受压构件的截面设计,求出后，便可计算As=As,例题矩形截面偏心受压柱的截面尺寸bh=300mm400mm,柱的计算长度l02.8m， ，混凝土强度等级为C30（ ），用HRB400级钢筋配筋（ ），承受轴心压力设计值N=340kN，弯矩设计值M= 200 ,试计算所需的钢筋截面面积 和 。,解（1）计算,取,则,取,取,由M-N的相关曲线（图6-9）可知：此时是大偏心受压,（2）计算,则,对称配筋受压承载力校核,先假定为大偏心受压,重新计算,68,大小偏心受压的界限判别式,I形截面一般采用对称配筋,对称配筋I形截面偏心受压构件,偏心受压类型的判断 界限破坏时的轴向压力设计值为： 当 时，为大偏心受压； 当 时，为小偏心受压；,大偏心受压构件的基本计算公式,1.混凝土受压区在翼缘内,大偏心受压构件的基本计算公式,2.混凝土受压区进入腹板,小偏心受压构件的基本计算公式,1.受压区进入腹板内,小偏心受压构件的基本计算公式,2.受压区进入对侧翼缘内-简化方法,为了简化计算，偏于安全，仍可按第一种情况进行计算,解： 柱的计算长度 要考虑挠度的二阶效应对偏心的影响： 附加偏心距取 中的较大值，即 则： 取 因为,由公式（6-1） 先按大偏心受压计算，用公式（6-14a），求得受压区计算高度： 此时，中和轴在腹板内，应由式（6-15a）及重新计算值，得：,用大偏心受压公式计算钢筋 由式(6-15b)及，得： 每边选用2 18 +2 16,解：先按大偏心受压考虑 中和轴进入腹板，应由式(6-15a)，重新求算x值，得： 应按小偏心受压公式计算钢筋,因为： ， 取 用简化方法计算（近似公式法）,对于I形小偏心受压，如果采用近似公式时，求的公式可以写为： 把本题的数据代入，求得如下： 代入公式（6-16b）,采用4 18 垂直于弯矩平面方向需要按轴心受压进行验算 得 查表4-1,验算结果安全,偏心受压构件斜截面受剪承载力,当N0.3fcA时，取N=0.3fcA,柱的净高,偏心受压构件斜截面受剪承载力,偏心受拉构件受力分析 1. 大小偏心受拉构件,小偏心受拉,和偏压不同,N位于As和As之间时，混凝土全截面受拉（或开始时部分混凝土受拉，部分混凝土受压，随着N的增大，混凝土全截面受拉）,开裂后，拉力由钢筋承担,最终钢筋屈服，截面达最大承载力,大偏