(新)第7章：钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算PPT课件.ppt

混凝土结构基本原理 第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力 教师 张茂雨 本章重点 了解偏心受压构件的受力特性 掌握两类偏心受压构件的判别方法 熟悉偏心受压构件的二阶效应及计算方法 掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算方法 了解双向偏心受压构件正截面承能力计算 掌握偏心受拉构件的受力特性及正截面承载力计算 掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算 纵向力不与构件轴线重合的受力构件称为偏心受力构件 1 概述 2 1偏心受压构件的破坏特征 特点 截面部分受压 部分受拉 受拉钢筋先屈服 受压区混凝土后压碎 受压钢筋也屈服 材料被充分利用 特点 截面可能全部受压 也可能部分受压 部分受拉 破坏时 离纵向力较近的一边混凝土压碎 钢筋屈服 离纵向力较远一侧的钢筋不论受拉还是受压都不屈服 2 偏心受压构件正承载力计算 2 1偏心受压构件的破坏特征 2 偏心受压构件正承载力计算 破坏性质 产生条件 且离力较远一侧的钢筋适当 较大 部分受拉 部分受压 受拉钢筋应力先达到屈服强度 随后 混凝土被压碎 受压钢筋达屈服强度 构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量 破坏特征 相对偏心距 塑性破坏 2 1偏心受压构件的破坏特征 2 偏心受压构件正承载力计算 产生条件 1 偏心距很小 2 偏心距较大 但离力较远一侧的钢筋过多 破坏特征 靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎 该侧的钢筋达到屈服强度 远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压 一般达不到屈服强度 构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度 破坏性质 脆性破坏 无法避免 可增加横向钢筋约束砼 提高变形能力 要避免 判别方法 近似判别方法 大偏压 小偏压 2 偏心受压构件正承载力计算 大小偏心的本质区别 离力较远的一侧钢筋是否屈服 初始偏心距 理论偏心距 附加偏心距 2 偏心受压构件正承载力计算 偏心受压构件正承载力计算的思路 以大偏压为例 还有没有需要补充些什么 还需要考虑压曲后的偏心距增大问题 轴力在结构变形和位移时产生的附加内力 无侧移 有侧移 2 偏心受压构件正承载力计算 结构设计中考虑 下册及其他课程 构件设计中考虑 本课程 如何考虑 1 偏心距增大法 02规范 10规范中的排架结构 截面曲率修正系数 构件长细比对截面曲率的影响系数 构件计算长度 当偏心受压构件的长细比l0 i 17 5 对应的矩形截面为l0 h 5 时 可取 1 0 当l0 i 17 5时 要按上式计算 02规范 同 10规范排架柱 2 刚度折减的弹性分析法 采用有限元程序进行结构弹性分析 分析过程中应将构件刚度折减 梁为0 4 柱为0 6 剪力墙 核心简壁为0 45 按这样求得的内力可直接用于截面设计 ei不需要再乘 系数 02规范 10规范中的排架结构 Cm ns法增大柱端弯矩 10规范 除排架结构柱 1 不需要考虑P 效应 即弯矩增大 的条件 a 同一主轴方向的杆端弯矩比M1 M2不大于0 9 b 轴压比不大于0 9 c 构件长细比满足下式 3个条件要同时成立 M1 绝对值较小的值 M2 绝对值较大 单曲率弯曲时 比值为正 否则取负值 lc 构件计算长度 近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离 i 偏心方向的截面回转半径 Cm ns法增大柱端弯矩 10规范 除排架结构柱 2 考虑P 效应 即弯矩增大 的弯矩设计值 对于剪力墙和核心筒墙 可取1 0 小偏心受压时的应力可按下式近似计算 判别方法 近似判别方法 大偏压 小偏压 2 偏心受压构件正承载力计算 2 2偏心受压构件正截面承载力计算 大偏压 2 偏心受压构件正承载力计算 补充条件 2 偏心受压构件正承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 小偏压 算例1 已知一偏心受压柱的轴向力设计值N 1200KN 弯矩M1 M2 300KN m 截面尺寸 计算长度l0 3 0m 混凝土等级为C35 fc 16 7N mm2 钢筋为HRB400 采用不对称配筋 求钢筋截面面积 1 求弯矩设计值 考虑二阶效应 所以要考虑附件弯矩的影响 判别大小偏压 求 大偏压 1 判别式 b 或 2 偏心受压构件正承载力计算 小偏压 1 判别式 b或ei 0 3h0或ei 0 3h0但N fc bbh0 2 计算式 由式 7 18 有 2 偏心受压构件正承载力计算 以式 27 代入式 13 得 2 偏心受压构件正承载力计算 式 7 29 为 的三次方程 可用迭代法或近似法求解 则式 7 29 可写成 2 偏心受压构件正承载力计算 为计算方便 对各级热轧钢筋 y与 的关系统一取为 2 偏心受压构件正承载力计算 将式 7 32 代入式 7 31 经整理后得 由式 7 19 得 2 偏心受压构件正承载力计算 矩形截面 柱的计算长度 C35 fc 16 7N mm2 HRB400 fy fy 360N mm2 N 1200kN M 300kN m 对称配筋 求ei e 02规范 判别大小偏压 02规范 求 02规范 矩形截面 柱的计算长度 C35 fc 16 7N mm2 HRB400 fy fy 360N mm2 N 1200kN M1 M2 300kN m 对称配筋 求弯矩设计值 考虑二阶效应 10规范 所以要考虑附件弯矩的影响 10规范 判别大小偏压 求 10规范 小偏压 大偏压 2 偏心受压构件正承载力计算 1 先假定中和轴在翼缘内 则 大偏压 b 2 偏心受压构件正承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 直接计算复杂 常采用倪克勤方法近似计算 该法假定材料处于弹性阶段 在轴压 单偏压 双偏压情况下 截面应力都能达允许应力 由材料力学可得 2 3双向偏心受压构件承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 双偏压 7 46 由式 46 有 7 47 2 偏心受压构件正承载力计算 Nux 轴力作用于x轴 并考虑相应的计算偏心距eix后 按全部纵向钢筋计算的构件受压承载力设计值 2 偏心受压构件正承载力计算 Nuy 轴力作用于y轴 并考虑相应的计算偏心距eiy后 按全部纵向钢筋计算的构件受压承载力设计值 Nu0 截面轴心受压承载力设计值 公式 48 是一个截面承载力复核式 因此 设计时要先假定截面尺寸 材料强度和配筋多少 然后按式 48 核算 至满足时为止 计算公式 计算截面的剪跨比 与剪力设计值相应的轴向压力设计值 当N 0 3fcA时 取N 0 3fcA A为构件的截面面积 2 4偏心受压构件斜截面承载力计算 2 偏心受压构件正承载力计算 对框架结构的柱 当其反弯点在层高范围内时 可取 Hn 2h0 当 3时 取 3 Hn为柱净高 计算截面的剪跨比应按下列规定取用 对其他偏心受压构件 当承受均布荷载时 取 1 5 当承受集中荷载时 取 a h0 当 3时 取 3 此处 a为集中荷载至支座或节点边缘的距离 M Vh0 2 偏心受压构件正承载力计算 可按构造配置箍筋的条件 矩形截面应满足的条件 2 偏心受压构件正承载力计算 3 1偏心受拉构件的受力特点 大偏拉 N在与一侧时 截面部分受压 部分受拉 偏心力一侧砼先开裂 该侧钢筋屈服 然后另一侧砼被压碎且钢筋屈服 3 偏心受拉构件正承载力计算 小偏拉 N在与之间时 全截面受拉 混