轴向受力构件2—偏心受压柱

1、6.3 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 偏心受压：既受压力，又受弯矩（有时还有剪力），是轴压和受弯的中间状态，而轴压和受弯是它的两个极端。 偏心受压（单向偏心）构件的配筋：纵筋沿与偏心轴垂直的截面的两个边缘（弯矩作用方向的两个对边）配置，离偏心压力较近一侧的纵筋为受压钢筋，用as/表示，另一侧可能受拉也可能受压，但一律用as表示。6.3.1 偏心受压构件正截面破坏形态试验表明，从加荷开始到接近破坏为止，偏心受压构件截面的平均应变分布也都较好地符合平截面假定。两类破坏形态大偏心受压破坏（受拉破坏）和小偏心受压破坏（受压破坏） ：大偏心受压破坏（受拉破坏）：见图。 fya

2、s fyasn 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，承载力主要取决于受拉侧钢筋。破坏始自受拉钢筋先屈服，最后受压区混凝土被压碎而破坏，破坏时一般受压钢筋也能达到屈服强度。属塑性破坏。 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。6.3 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 小偏心受压破坏（受压破坏）有两种情况：见图。(a) 当相对偏心距e0/h0较小

3、；(b) 虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时。 sas fyasn sas fyasnas太太多多6.3 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6.3.1 偏心受压构件正截面破坏形态 小偏心受压破坏： 截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大； 受拉侧钢筋应力较小； 当相对偏心距e0/h0很小时，受拉侧还可能出现受压情况； 截面最后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，受拉侧钢筋未达到受拉屈服，破坏具有脆性性质； 第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。6.

4、3 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6.3.1 偏心受压构件正截面破坏形态受拉破坏受拉破坏 受压破坏受压破坏6.3 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6.3.1 偏心受压构件正截面破坏形态6.3.2 两种偏心受压破坏形态的界限两种偏心受压破坏形态的界限 大、小偏心受压破坏形态的根本区别是破坏时远离纵向力一侧的纵向钢筋是否达到受拉屈服。6.3.3 附加偏心距ea和初始偏心距ei 考虑到工程中实际存在着竖向荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性、配筋的不对称性以及施工偏差等因素，规范在偏心受压构件受压承载力计算中，规定必须计入轴向压力在偏心方向的

5、附加偏心距ea。参考国外规范的经验，规范把ea取为20mm和偏心方向尺寸的1/30两者中的较大值。因此，轴向压力的计算初始偏心距ei应为：0iaeee式中 e0轴向压力对截面重心的偏心距： 0/emn。 6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响偏心受压长柱的纵向弯曲影响6.3.4.1 偏心距增大系数二阶效应 在偏心受压构件中，二阶效应指的是纵向弯曲引起的二阶弯矩。即：承受偏心压力的构件将产生纵向弯曲（即侧向变形），导致e0e0+f，使截面中弯矩变为n（e0+f），f是随着荷载的增大而不断加大的，因而弯矩的增长也就越来越快。我们把截面弯矩中的ne0称为初始弯矩或一阶弯矩，而把nf称为附加弯矩或二阶

6、弯矩。见图。nfe0（1）长细比对偏心受压柱受压承载力的影响 从二阶效应的角度根据长细比的不同，可把偏心受压构件的受力情况区分为以下三类：短柱、长柱和细长柱，见下图。 偏心受压短柱（l0/h5）： 侧向挠度 f 与初始偏心距ei相比很小； 柱跨中弯矩m=n(ei+f ) 随轴力n的增加基本呈线性增长； 直至达到截面承载力极限状态产生破坏； 对短柱可忽略挠度f影响。 破坏属于材料破坏。6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响偏心受压长柱的纵向弯曲影响6.3.4.1 偏心距增大系数二阶效应mnn0m0nusnuseinumnumeinum fmnulnul einul fl图6.3.4 偏心受压长柱

7、的纵向弯曲影响偏心受压长柱的纵向弯曲影响6.3.4.1 偏心距增大系数二阶效应 比较细长的偏压柱（中长柱或长柱）（530 细长柱）： 侧向挠度 f 的影响已很大； 在未达到截面承载力极限状态之前，侧向挠度 f 已呈不稳定发展； 柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承载力nu-mu相关曲线相交之前； 这种破坏为失稳破坏。在e点的承载力以达到最大。 由图可见，这三个柱虽然具有相同的外荷载偏心距ei值，其承受纵向力n值的能力是不同的，其值分别为nus、num、nul，即由于长细比加大降低了构件的承载力。6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响偏心受压长柱的纵向弯曲影响6.3.4.1 偏心距增大系

8、数二阶效应（2）偏心距增大系数 为了考虑纵向弯曲的影响，规范将初始偏心距乘以一个大于1的偏心距增大系数。i= ( + )= ()iiiefm n efnee1iiieffee 6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响偏心受压长柱的纵向弯曲影响6.3.4.1 偏心距增大系数二阶效应规范给出的计算公式为： 2012011()1400ilehh 式中 ei初始偏心距；1偏心受压构件的截面曲率修正系数， ，即当11.0时，取1=1.0； a为构件的截面面积，对t形、i形截面，均取a=bh+2(bf/-b)hf/10.5=1.0cf an2构件长细比对截面曲率的影响系数，当l0/h=min=0.6%；(e

9、) /+b）1）基本计算公式 小偏心受压构件破坏时的应力图形与超筋受弯构件相似。主要是远离轴压力一侧的钢筋as的应力 ，可能受拉，也可能受压，但达不到fy，对小偏压截面的两种应力分布图形，依平衡条件得(图) :s1ucysssnnf bxf aa 100()()2cyssxnef bx hf a ha 11,()syysybfff(近似公式) 式中 s拉正压负，-fy/sfyx受压取高度，当xh时，取x=h。c sasnueefyaseix1fc6.3.5 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算6.3.3.4 小偏心受压构件承载力计算sahee2i小偏压（b）

10、6.3.5 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算6.3.3.4 小偏心受压构件承载力计算 混凝土结构设计规范7.3.13条：偏心受压构件除应计算弯矩作用平面的受压承载力外，尚应按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力，此时，可不计入弯矩的作用，但应考虑稳定系数 的影响。6.3.5 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算6.3.3.5 垂直弯矩作用平面的承载力计算6.3.6 矩形截面非对称配筋的计算方法矩形截面非对称配筋的计算方法计算分为截面设计和承载力复核两类。6.3.6.1 截面设计大偏心受压(1) as和as/均未知，三个未知数两个方程。此时，为使(as+as/)的总用钢量最小，应取= b（使压区混凝土充分发挥，并保证受拉钢筋屈服）， 求得as/，最后求as 。若求得的as/0.3fca时，取n=0.3fca，在此a为构件的截面面积；偏心受压构件的计算截面剪跨比，按下列规定取用：对各类结构的框架柱，宜取=m/(vh0)，当框架柱的反弯点在层高范围内时，假定反弯点在柱中点，可取=hn/(2h0) 。当3时，取=3。此处，m为计算截面上与剪力设计值v相应的弯距设计值，hn为柱的净高。对其它偏心受压构件，当承受均布荷载时，取=1.5；当主要承受集中荷载时，取