钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算 (2)ppt课件

1、第 7 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助第第 7 章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力钢筋混凝土偏心受力构件承载力第 7 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助本章重点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；构件的判别方法； 熟习偏心受压构件的二阶效应及计算方法；熟习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

2、截面承才干计算了解双向偏心受压构件正截面承才干计算; 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掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算; 7.1 概述概述7.2.1 偏心受压构件破坏形状偏心受压构件破坏形状大小偏压的判别大小偏压的判别AsAsbcdefghxcxcbaaa大偏压破坏大偏压破坏界限破坏界限破坏小偏压破坏小偏压破坏syysNb为受压破坏为受压破坏(小偏心受压破坏小偏心受压破坏)；MuNuN0A(N0，0)B(Nb，Mb)C(0，M0)对于对称配筋截面，到达界对于对称配筋截面，到达界限破坏时的轴力限破

3、坏时的轴力Nb是一定是一定的。的。如截面尺寸和资料强度坚持如截面尺寸和资料强度坚持不变，不变，Nu-Mu相关曲线随配相关曲线随配筋率的添加而向外侧增大；筋率的添加而向外侧增大； 由于施工误差、计算偏向及资料的不均匀等缘由，实践工程中不存在理想的轴心受压构件。为思索这些要素的不利影响，引入附加偏心距ea(accidental eccentricity)，即在正截面压弯承载力计算中，偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距ea之和，称为初始偏心距ei (initial eccentricity)，aieee0参考以往工程阅历和国外规范，附加偏心距参考以往工程阅历和国外规范，附加偏心距ea取取20

4、mm与与h/30 两者中的较大值，此处两者中的较大值，此处h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的截面尺寸。附加偏心距附加偏心距构造侧移和构件挠构造侧移和构件挠曲引起的附加内力曲引起的附加内力NoImage对于长细比对于长细比l0/h5的短柱的短柱长柱(资料破坏)NMADN0N0e0N1N1e1N2N2e2OBCN1f1N2f2短柱(资料破坏)细长柱(失稳破坏)E长细比长细比l0/h =530的长柱的长柱长柱(资料破坏)NMADN0N0e0N1N1e1N2N2e2OBCN1f1N2f2短柱(资料破坏)细长柱(失稳破坏)E长细比长细比l0/h 30的细长柱的细长柱长柱(资料破坏)NMADN0N0

5、e0N1N1e1N2N2e2OBCN1f1N2f2短柱(资料破坏)细长柱(失稳破坏)E偏心距增大系数偏心距增大系数NAfc5 . 017.2.2 偏心受压构件正截面承载力计算方法偏心受压构件正截面承载力计算方法矩形截面偏心受压构件计算矩形截面偏心受压构件计算一、大偏心受压构件一、大偏心受压构件sissycsysycaheeahAfxhbxfeNAfAfbxfN2)()2(0011根本平衡方程根本平衡方程计算公式计算公式适用条件适用条件:sbbbaxNNxx2)(或或11bysfysyffsissycsssycaheeahAfxhbxfeNAAfbxfN5 . 0)()2(0011根本平衡方程1

6、. 计算公式计算公式二、小偏心受压构件二、小偏心受压构件cusxnh0ncunsxxh0) 1/(0hxEcussx=b xnss=Eses) 1(cusE为防止采用上式出现为防止采用上式出现 x 的三次方程的三次方程bysf思索：当思索：当x =xb，ss=fy；当当x =b，ss=0cuyxnbh011bysf根据求得的根据求得的 ，可分为两种情况，可分为两种情况假设假设x (2b -xb)，ss= -fy，根本公式转化为下式，根本公式转化为下式，)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNNsycsysycu重新求解重新求解x 和和As11bysf不对称配筋截面复核不对称配筋截面

7、复核在截面尺寸在截面尺寸(bh)、截面配筋、截面配筋As和和As、资料强度、资料强度(fc、fy，f y)、以及构件长细比以及构件长细比(l0/h)均为知时，根据构件轴力和弯矩作用方式，均为知时，根据构件轴力和弯矩作用方式，截面承载力复核分为两种情况：截面承载力复核分为两种情况：1、给定轴力设计值、给定轴力设计值N，求弯矩作用平面的弯矩设计值，求弯矩作用平面的弯矩设计值MNMuNuNMMuNu2、给定轴力作用的偏心距、给定轴力作用的偏心距e0，求轴力设计值，求轴力设计值Nsiahee5 . 0方法1方法1方法2方法2因此，除要思索偏心距大小外，还要根据轴力大小因此，除要思索偏心距大小外，还要根

8、据轴力大小N Nb的情况判别属于哪一种偏心受力情况。的情况判别属于哪一种偏心受力情况。)()2(00ahAfxhbxfeN AfAfbxfNsycsysycs11对称配筋矩形截面偏压构件正截面承载力的对称配筋矩形截面偏压构件正截面承载力的计算方法计算方法1、当、当heieib.min=0.3h0，且，且N Nb时，为大偏心受时，为大偏心受压压 x=N /a1 fcb)()2(0011ssycsysycahAfxhbxfeNAfAfbxfN假设假设x=N /a 1fcbeib.min=0.3h0，但，但N Nb时，为小偏心受压时，为小偏心受压bbcsysyhbfNAfAf101)(由第一式解得由

9、第一式解得)()5 . 01 (00112011scbbcbbahhbfNbhfNe代入第二式得代入第二式得这是一个这是一个x 的三次方程，设计中计算很费事。为简化计算，的三次方程，设计中计算很费事。为简化计算，)()2(001ssycsbysycuahAfxhbxfeNAfAfbxfNN1111143. 0)5 . 01 (bbbbbcsbccbbhfahbhfNebhfN01020101)(43. 0)()5 . 01 (020ashfbhfNeAAycss1对称配筋截面复核的计算与非对称配筋对称配筋截面复核的计算与非对称配筋情况一样。仅需取情况一样。仅需取As=As，fy = fy7.3

10、 偏心受拉构件正截面承载力计算小偏心受拉破坏：轴向拉力小偏心受拉破坏：轴向拉力N在在As与与As之间，全截面均受拉之间，全截面均受拉应力，但应力，但As一侧拉应力较大，一侧拉应力较大，As一侧拉应力较小。一侧拉应力较小。随着拉力添加，随着拉力添加，As一侧首先开裂，但裂痕很快贯穿整个截面，一侧首先开裂，但裂痕很快贯穿整个截面，As和和As纵筋均受拉，最后纵筋均受拉，最后As和和As均屈服而到达极限承载力。均屈服而到达极限承载力。e0N fyAs fyAs小偏心受拉构件小偏心受拉构件eeasash0-as大偏心受拉破坏：轴向拉力大偏心受拉破坏：轴向拉力N在在As外侧，外侧，As一侧受拉，一侧受拉

11、，As一侧一侧受压，混凝土开裂后不会构成贯穿整个截面的裂痕。受压，混凝土开裂后不会构成贯穿整个截面的裂痕。最后，与大偏心受压情况类似，最后，与大偏心受压情况类似，As到达受拉屈服，受压侧混凝土到达受拉屈服，受压侧混凝土受压破坏。受压破坏。e0N fyAs fyAs小偏心受拉构件小偏心受拉构件eeasash0-asN fyAs fyAs1fc大偏心受拉构件大偏心受拉构件e0easash0-as7.3 偏心受拉构件正截面承载力计算)()2(001ssycahAfxhbxfeN适用条件：适用条件：x xbx2asbxfAfAfNNcsysyu1ashee5 . 00N fyAs fyAs1fc大偏心

12、受拉构件大偏心受拉构件e0easash0-as轴向压力N对构件的抗剪强度是有利的，轴力N不仅能有利阻止或推迟斜裂痕的出现和开展，而且添加了混凝土剪压区高度，从而提高了混凝土的抗剪才干和骨料的咬合力，但轴向力对箍筋的承载力无明显影响。当轴压比N/fcA在0.3-0.5范围时，轴向力N对混凝土抗剪强度的有利影响到达峰值；轴压比继续增大，受剪承载力反而降低，并转变为带斜裂痕的正截面小偏心受压破坏。偏心受压构件斜截面受剪承载力计算偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算轴向拉力轴向拉力N的存在，斜裂痕将提早出现，在小偏心受拉情况下的存在，斜裂痕将提早出现，在小偏心受拉情况下甚至构成贯穿全截面的斜裂痕，使斜截面

13、受剪承载力降低。受甚至构成贯穿全截面的斜裂痕，使斜截面受剪承载力降低。受剪承载力的降低与轴向拉力剪承载力的降低与轴向拉力N近乎成正比。近乎成正比。对矩形截面对矩形截面偏心受拉构件受剪承载力偏心受拉构件受剪承载力NhsAfbhfVsvyvt2 . 00 . 10 . 175. 100NhsAfbhfVsvyvt2 . 00 . 10 . 175. 100当公式右侧的计算值小于当公式右侧的计算值小于 时，剪力设计值时，剪力设计值V需需同时满足以下三个条件：同时满足以下三个条件：0hsAfsvyv0hsAfVsvyv)(36. 00为防止斜拉破坏bhfVt)(25. 00为防止斜压破坏bhfVcc资

14、料强度：资料强度：混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，普通应采用强度等级较高的混凝土。目强度，普通应采用强度等级较高的混凝土。目前我国普通构造中柱的混凝土强度等级常用前我国普通构造中柱的混凝土强度等级常用C30C40，在高层建筑中，在高层建筑中，C50C60级混凝土级混凝土也经常运用。也经常运用。钢筋：通常采用钢筋：通常采用级和级和级钢筋，不宜过高。？级钢筋，不宜过高。？截面外形和尺寸：截面外形和尺寸： 采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。用工字形截面。 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中

15、的圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。柱。 柱的截面尺寸不宜过小，普通应控制在柱的截面尺寸不宜过小，普通应控制在l0/b30及及l0/h25。 当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，普通以以下时，普通以50mm为模数，边长在为模数，边长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。构造要求构造要求 7.1 概述纵向钢筋：纵向钢筋： 纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时思防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时思

16、索到实践构造中存在偶尔附加弯矩的作用垂索到实践构造中存在偶尔附加弯矩的作用垂直于弯矩作用平面，以及收缩和温度变化产直于弯矩作用平面，以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。 规定，轴心受压构件、偏心受压构件规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.5%；当混凝；当混凝土强度等级大于土强度等级大于C50时不应小于时不应小于0.6%；一侧受；一侧受压钢筋的配筋率不应小于压钢筋的配筋率不应小于0.2%，受拉钢筋最小，受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。配筋率的要求同受弯构件。 另一方面，思索

17、到施工布筋不致过多影响混另一方面，思索到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超越凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超越5%。 全部纵向钢筋的配筋率按全部纵向钢筋的配筋率按r =(As+As)/A计算，计算，一侧受压钢筋的配筋率按一侧受压钢筋的配筋率按r =As/A计算，其中计算，其中A为构件全截面面积。为构件全截面面积。7.1 概述配筋构造：配筋构造： 柱中纵向受力钢筋的的直径柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于根，圆形截面根数不宜少

18、于8根，且应沿周边均匀布置。根，且应沿周边均匀布置。 纵向钢筋的维护层厚度要求见表纵向钢筋的维护层厚度要求见表3-1，且不小，且不小于钢筋直径于钢筋直径d。 当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于于50mm； 对程度浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小直对程度浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小直径应按梁的规定取值。径应按梁的规定取值。 截面各边纵筋的中距不应大于截面各边纵筋的中距不应大于350mm。当。当h600mm时，在柱侧面应设置直径时，在柱侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。筋。7.1 概述7.1 概述箍箍 筋：筋： 受压构件中箍筋应采用封锁