偏压概述性能

第七章受压构件第七章受压构件第七章受压构件CompressiveElementorColumn7.3压力和弯矩共同作用下的受力性能P.138

（偏心受压）

Behaviorsunderflexureandaxialload压弯构件偏心受压构件第七章受压构件7.3偏心受压构件的受力性能压弯构件偏心受压构件偏心距e0=0时？当e0→∞时，即N=0，？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。第七章受压构件7.3偏心受压构件的受力性能7.3压力和弯矩共同作用下的受力性能P.138

（偏心受压）

Behaviorsunderflexureandaxialload第七章受压构件7.3偏受压构件的承载力计算受压构件（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。7.3压力和弯矩共同作用下的受力性能P.138

（偏心受压）Behaviorsunderflexureandaxialload一、破坏特征第七章受压构件◆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A’s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；◆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。7.3偏心受压构件的受力性能偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关1、受拉破坏tensilefailureP.136一、破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关1、受拉破坏tensilefailureP.138第七章受压构件M较大，N较小偏心距e0较大As配筋合适7.3偏心受压构件的受力性能第八章受压构件e0Ne0Ne0N大偏心小偏心小偏心7.3偏心受压构件的受力性能第七章受压构件◆靠近轴向力一侧的混凝土和钢筋的受力较大，截面最后是由于受压区混凝土首先压碎、钢筋达到抗压强度而破坏；◆远离轴向力一侧的钢筋可能受拉，当相对偏心距e0/h0很小时，远离轴向力一侧的钢筋还可能出现受压情况，但无论是受拉还是受压，钢筋的应力较小；◆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，远离轴向力一侧的钢筋未达到受拉（压）屈服，破坏具有脆性性质，与双筋梁超筋破坏类似；◆形成这种破坏的条件是：一般为偏心距e0较小的情况，故常称为小偏心受压；或虽偏心距e0较大但远离轴向力一侧纵向钢筋配筋率过大，第二种情况在设计应予避免。2、受压破坏compressivefailureAs太多.3偏心受压构件的承载力计算2、受压破坏compressivefailureP.139第七章受压构件As太多7.3偏心受压构件的受力性能产生受压破坏的条件有两种情况：

⑴当相对偏心距e0/h0较小；⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时第八章受压构件e0Ne0Ne0N大偏心小偏心小偏心7.3偏心受压构件的受力性能受拉破坏受压破坏第八章受受压构件受压破坏：（小偏心受压压破坏）①-fy'<ss<fy，As未达到受拉屈屈服或受压屈屈服；②As’达到受压屈服服fy’；③混凝土达到cu受拉破坏破坏坏：（大偏心受压压）①As达到受拉屈服服fy；②As’一般达到受压压屈服fy’，当x<2a’’时，ss’<fy’；③混凝土达到cu7.3偏心心受压构件的的受力性能受拉破坏受压破坏第七章受受压构件受拉和受压破破坏的共同点点：靠近轴向力一一侧的混凝土土均能达到极极限压应变；；远离轴向力一一侧的钢筋能能达到抗拉极极限强度的为为受拉破坏，，不能达到抗抗拉极限强度度（钢筋受拉拉或受压，但但一般达不到到设计强度））的为受压破破坏。P.1397.3偏心心受压构件的的受力性能第八章受受压构件e0Ne0Ne0N大偏心小偏心小偏心7.3偏心心受压构件的的受力性能对大偏压破坏，弯弯矩不变，轴力越越大越安全；对小偏压破坏，弯弯矩不变，轴力越越大越不安全；对大偏压和小偏压压破坏，轴力不变变，弯矩越大越不不安全。第八章受压构构件7.3偏心受压压构件的受力性能能二、正截面承载力力计算◆偏心受压正截面受受力分析方法与受受弯情况是相同的的，即仍采用以平截面假定为基础的计算理论论。◆根据混凝土和钢筋筋的应力-应变关关系，即可分析截截面在压力和弯矩矩共同作用下受力力全过程。◆对于正截面承载力力的计算，同样可可按受弯情况，对对受压区混凝土采采用等效矩形应力力图。◆等效矩形应力图的强度为afc，等效矩形应力图图的高度与中和轴轴高度的比值为b。第七章受压构构件7.3偏心受压压构件的受力性能能受拉破坏和受压破破坏的界限P.139◆界限破坏即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘缘极限压应变ecu同时达到◆与适筋梁和超筋梁梁的界限情况类似似◆因此，相对界限受压区高高度仍为第七章受压构构件P.66(5-9)7.3偏心受压压构件的受力性能能当x≤xb时当x>xb时第七章受压构构件—受拉破坏(大偏心受压压)—受压破坏(小偏心受压压)7.3偏心受压压构件的受力性能能远离轴向力力一侧的钢钢筋钢筋应应力ssP.140由平截面假假定可得第七章受受压构件件x=bxnss=EsesP.140(8-14)7.3偏偏心受压构构件的受力力性能为避免采用用上式出现现x的三次方程第八章受受压构件件β2β-bbsfyfy’7.3偏偏心受压构构件的受力力性能P.140(8-15)ecueyxnbh0第七章受受压构件件7.3偏偏心受压构构件的受力力性能三、相对界界限偏心距距e0b/h0P.148偏心受压构构件的设计计计算中，，需要判别别大小偏压压情况，以以便采用相相应的计算算公式。第七章受受压构件件x=xb时为界限情情况，取x=xbh0代入大偏心心受压的计计算公式，，并取a=a'，可得界限限破坏时的的轴力Nb和弯矩Mb，7.3偏偏心受压构构件的受力力性能第七章受受压构件件对于给定截截面尺寸、、材料强度度以及截面面配筋As和A's，界限相对对偏心距e0b/h0为定值。当偏心距e0≥e0b时，为大偏偏心受压情情况；当偏心距e0<e0b时，为小偏偏心受压情情况。7.3偏偏心受压构构件的受力力性能◆进一步分析析，当截面面尺寸和材材料强度给给定时，界界限相对偏偏心距e0b/h0随As和A’s的减小而减减小，◆故当As和A's分别取最小小配筋率时时，可得e0b/h0的最小值。◆受拉钢筋As按构件全截面面积积计算的最小配筋筋率为0.45ft/fy；？◆受压钢筋按按构件全截面面积积计算的最小配筋筋率为0.002。◆近似取h=1.05h0，a'=0.05h0，代入上式式可得，第七章受受压构件件7.3偏偏心受压构构件的受力力性能相对界限偏偏心距的最最小值e0b,min/h0=0.410~0.313取偏小值e0b,min/h0=0.32当偏心距e0<0.32h0时，按小偏偏心受压计计算当偏心距e0≥0.32h0时，先按大偏心受受压计算第七章受受压构件件7.3偏偏心受压构构件的受力力性能P.141第七章受受压构件件7.1轴轴心受压构构件的承载载力计算小结：受拉（大偏心）破坏特点（29）、原因（26、27）受压（小偏心）破坏判断大、小小偏心破坏坏形式的方方法：①受拉（大偏心）破坏准确（32）受压（小偏心）破坏②受拉（大偏心）破坏一般准确（40）受压（小偏心）破坏第七章受受压构件件7.4附附加偏心距距和偏心距距增大系数数7.4附附加偏心距距和偏心距距增大系数数由于施工误误差、计算算偏差及材材料的不均均匀等原因因，实际工工程中不存存在理想的的轴心受压压构件。为为考虑这些些因素的不不利影响，，引入附加偏心距距ea(accidentaleccentricity)，即在正截面面压弯承载载力计算中中，偏心距距取计算偏偏心距e02=M2/N与附加偏心心距ea之和，称称为初始偏心心距ei(initialeccentricity)，参考以往往工程经经验和国国外规范范，附加加偏心距距ea取20mm与h/30两者中的的较大值，此处h是指偏心心方向的的截面尺尺寸。一、附加加偏心距距P.145二、偏心心距增大大系数P.145◆由于侧向向挠曲变变形，轴轴向力将将产生二阶效应应(second-ordereffect)，引起附附加弯矩矩（二阶弯矩矩P.78-80自学）◆对于长细细比较大大的构件件，二阶阶效应引引起附加加弯矩不不能忽略略。◆图示典型型偏心受受压柱，，跨中侧侧向挠度度为f。◆对跨中截截面，轴轴力N的偏心距为为e02+f，即跨中中截面的的弯矩为为M=N(e02+f)。第七章受受压压构件7.4附附加偏偏心距和和偏心距距增大系系数elxfypsin=

f

y

xe02e02NNNe02N(e02+f)le二、偏心心距增大大系数P.143◆在截面和和初始偏偏心距相相同的情情况下，，柱的长细比l0/h(slenderness)不同，侧侧向挠度度f的大小不不同，二二阶效应应的影响响程度会会有很大大差别，，将产生生不同的的破坏类类型。第七章受受压压构件7.4附附加偏偏心距和和偏心距距增大系系数Eccentricitymagnificationfactorelxfypsin=

f

y

xe02e02NNNe02N(e02+f)le◆对于长细比l0/h≤5的短柱◆侧向挠度度f与初始偏偏心距e02相比很小小,◆柱跨中弯弯矩M=N(e02+f)随轴轴力N的增加基基本呈线线性增长长，◆直至达到到截面承承载力极极限状态态产生破破坏。◆对短柱可可忽略挠挠度f影响。第七章受受压压构件7.4附附加偏偏心距和和偏心距距增大系系数P.145图图8-18MNN0M0NusNuse0NumNume0NumfmNulNul

e0Nulfl◆长细比l0/h=5~30的中长柱◆f与ei相比已不不能忽略略。◆f随轴力增增大而增增大，柱柱跨中弯弯矩M=N(e02+f)的增增长速度度大于轴轴力N的增长速速度，◆即M随N的增加呈呈明显的的非线性性增长◆虽然最终终在M和N的共同作作用下达达到截面面承载力力极限状状态，但但轴向承承载力明显低于于同样截截面和初初始偏心心距情况况下的短短柱。◆因此，对对于中长长柱，在在设计中中应考虑虑附加挠挠度f对弯矩增增大的影影响。第七章受受压压构件7.4附附加偏偏心距和和偏心距距增大系系数MNN0M0NusNuse0NumNume0NumfmNulNul

e0Nulfl第七章受受压压构件7.4附附加偏偏心距和和偏心距距增大系系数◆长细比l0/h>30的的长柱◆侧向挠度度f的影响已很大大◆在未达到截面面承载力极限限状态之前，，侧向挠度f已呈不稳定发展◆即柱的轴向荷荷载最大值发发生在荷载增增长曲线与截截面承载力Nu-Mu相关曲线相交交之前◆这种破坏为失失稳破坏，应应进行专门计计算MNN0M0NusNuse0NumNume0NumfmNulNul

e0Nulfl偏心距增大系系数，取h=1.1h0第七章受受压构件7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数elxfypsin=

f

y

xe02e02NNNe02N(e02+f)le偏心距增大系系数，第七章受受压构件7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数l0取h=1.1h0P.81(5-22)第七章受受压构件7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数Effectivelengthforanon-swaycolumn第七章受受压构件7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数Effectivelengthforaswaycolumn7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数第七章受受压构件Effectivelengthinanon-swayandswayframe7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数第七章受受压构件表7-4框架结构各层柱段的计算长度楼盖类型柱的类别计算长度底层柱1.0H现浇楼盖其余各层柱1.25H底层柱1.25H装配式楼盖其余各层柱1.5H注：表中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上、下两层楼盖顶面之间的高度；7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数第七章受受压构件按有侧移考虑的框架结结构，当竖向向荷载较小，，水平荷载较较大，或竖向向荷载大部分分作用在框架架节点及其附附近时，柱的的计算长度可可取：第七章受受压构件7.4附加加偏心距和偏偏心距增大系系数◆有侧移结构，，其二阶效应应主要是由水水平荷载产生生的侧移引起起的。◆精确考虑这种种二阶效应较较为复杂，一一般需通过考考虑二阶效应应的结构分析析方法进行计计算。◆由于混凝土结结构开裂的影影响，在考虑虑二阶效应的的结构分析时时应将结构构构件的弹性抗抗弯刚度乘以以折减修正系系数：对梁取修正系系数0.4，，对柱取修正系系数0.6。。★对已采用考虑虑二阶效应的的弹性分析方方法确定结构构内力时，以以下受压构件件正截面承载载力计算公式式中的hei应用(M/N+ea)代替。新西兰NZS3101（（1995））的说明中给给出了对柱纵纵筋最小配筋筋率的一段““经典”解释释：因为柱的承载载力计算采用用的是把混凝凝土项和钢筋筋项相叠加的的设计方法，，所以有必要要给钢筋用量量规定一个下下限，以便设设计出的柱还还是钢筋混凝凝土柱。柱最最小配筋率的的作用在于承承担弯矩作用用，不论结构构分析结果表表明是否存在在弯矩作用。。最小配筋的作作用还在于降降低持续压应