第6章 偏心受压构件承载力

1、第6章，偏心受压构件的承载力，第1节，概述，第2节，偏心受压构件的破坏模式，第3节，偏心受压构件正截面承载力的计算原则，第4节，矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算，第7节，均匀配筋双向偏心受压构件正截面承载力的计算，第8.节，偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算， 第5.节带工字形截面偏心受压构件正截面的计算，第6.节偏心受压构件正截面承载力的关系及其应用，第61节概述，工程应用背景，受压构件，轴心受压构件，偏心受压构件，单向偏心受压构件，双向偏心受压构件，一根带偏心力矩的主轴，两根主轴。除了承受轴向力和弯矩外，剪力V一般存在于偏心受压构件的截面上，因此有时有必要检查偏心受压构件的抗剪强度。

2、结构要求、截面形式和尺寸，矩形的长边与短边之比为1.52.5，且长边应在弯矩方向上。当矩形截面或装配式柱的长边超过600毫米时，应采用工字形截面。轴向受压构件的横截面通常为正方形或矩形，有时为圆形或多边形。偏心受压构件通常为矩形截面，但为了节省混凝土材料和减轻自重，通常采用工字形和丁字形截面。根据混凝土结构设计规范，受压构件截面内所有纵向钢筋的最小配筋率为0.5%-0.6%，一侧纵向钢筋的最小配筋率为0.2%。在实际设计中，大偏心受压的配筋率为1.02.5%，小偏心受压的配筋率为0.62.0%。当柱截面的短边不超过400mm且纵筋不超过4根时，不需要复合箍筋。当柱截面短边大于400mm，且每边

3、纵向钢筋超过3根时，应设置复合箍筋。当上述情况不满足时，应设置附加箍筋，其布置要求是在箍筋转角处每隔一根纵向钢筋。正确，错误！正确，错误！不允许使用带内折角的箍筋，因为带内折角的箍筋受力后容易拉直，会导致内折角处的混凝土开裂。偏心构件相当于轴力n、弯矩m的压弯构件，其力学性能和破坏状态介于受弯构件和轴压构件之间。当N=0时，只有m是受弯构件；当M=0时，为轴心受压构件，所以受弯构件和轴心受压构件是偏心受压构件的特例。偏心受压构件的破坏模式为拉伸破坏和偏心受压破坏，当轴力n的相对偏心率较大且受拉钢筋布置不太多时发生。随着载荷的增加，横向裂纹首先出现在拉伸区；随着荷载的增加，受拉区裂缝继续发展，受

4、拉侧钢筋应变达到屈服应变，钢筋变形大于混凝土变形，中性轴在受压区移动，混凝土受压区高度迅速降低。最后，受压区边缘的混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝，混凝土被压碎，构件被破坏。轴力n的相对偏心率较小，或者即使相对偏心率较大，当此时配置大量受拉钢筋时，也会发生小偏心受压破坏。当大部分横截面处于压缩状态时，或者当整个横截面处于压缩状态时，可能会发生小偏心压缩故障。大多数截面处于压力下，拉伸但不屈服，压缩但不屈服，整个截面处于压力下。一般来说，截面的破坏是由靠近N侧的混凝土边缘达到极限压缩应变引起的，而在该侧的钢筋从截面应力特征分析，当边界破坏时，钢筋应力达到屈服强度，受压侧混凝土达到极限压应变。

5、因此，边界破坏应属于拉伸破坏。边界损伤，1)压缩区应变的大偏差和小偏差；2)受拉区钢筋的拉伸应变偏差较大，如ab线、ac线、ae线、af线、ag线和轴向压缩ah线，压缩应变为0.002。3)边界破坏应变线，受拉钢筋达到fy，夹口混凝土达到极限应变cu。偏心受压构件的N-M相关曲线，1)A点弯矩M0，属于轴压破坏，其中N最大；c点N0属于纯弯曲破坏，m不是最大值；点B为边界破坏，构件的抗弯承载力达到最大。2)相同条件下，受拉破坏构件的抗弯承载力大于纯受弯构件，而受压破坏构件的抗压承载力小于相同条件下的轴心受压构件。3)在小偏心受压的情况下，N随着M的增大而减小，即在相同的M条件下，N越大越安全，

6、N越小；在大偏心受压下，n随m的增大而增大，即在相同的m条件下，n越大越安全，n越小越小。偏心受压构件的二阶效应、偏心受压构件会产生横向挠度f。因此，总侧向位移ei=e0 f，构件承受的实际弯矩MN(e0 f)明显大于初始弯矩M0=Ne0，这称为“二阶效应”。一般来说，对于长柱和细长柱，必须考虑横向挠度f对构件承载力的影响。当l0/h8(矩形、T形和工形截面)或l0/d7(圆形和环形截面)或l0/i28时，它是一个短柱；否则，它属于长柱或细长柱。在工程中，应尽量避免细长柱，以免失去构件乃至整个结构的稳定性。随着长细比的增加，构件的承载力依次降低。从破坏模式分析，短柱和长柱属于材料破坏，而细长柱

7、将遭受失稳破坏。偏心受压构件的二阶效应，在不考虑二阶效应的情况下，如果构件在同一主轴方向两端的弯矩比不大于0.9，设计轴压比不大于0.9，则构件的长细比满足下列公式的要求。由构件在该方向上的偏转引起的附加弯矩的影响可以忽略。M1和M2是考虑侧向位移影响的偏心受压构件两端截面的结构弹性分析确定的同一主轴的组合弯矩设计值，M2端的绝对值较大，M1端的绝对值较小。当构件根据单曲率弯曲时(M1和M2具有相同的符号)，M1/M2取正值，否则取负值。Lc构件的计算长度可近似取为偏心受压构件在相应主轴方向上的上下支撑点之间的距离。对于矩形截面bh，二阶效应法，为了反映杆端受力和附加弯矩引起的曲率变化，引入了

8、系数。除弯柱外，考虑轴向压力对受弯构件的二阶效应后，控制截面的弯矩设计值应按下式计算。，二阶效应法，Cm构件端截面偏心调整系数，当小于0.7时，取0.7；Ns弯矩增大系数；C截面曲率修正系数，当计算值大于1.0时，取1.0。系数Cm反映了钢筋两端弯矩的大小和方向的影响。系数ns反映了附加弯矩引起的横向挠度的影响。当Cmns小于1.0时为1.0；对于剪力墙和核心墙，Cmns等于1.0。在大型幼儿保育和教育下小偏心受压破坏类似于受弯构件中的超级钢筋截面，两者拉侧的钢筋都不屈服，这是由于受压侧混凝土的脆性破坏；然而，有一个很大的区别。小偏心受压构件截面的应力状态不仅与作用在截面上的弯矩m有关，还与作

9、用在截面上的轴向力n有关。像受弯构件那样通过限制配筋率来防止压缩破坏是不可能的。大、小偏压极限状态判别、同时、当cb为大偏心受压时；Cb，用于小偏心压缩。在确定混凝土受压侧极限应变的条件下，cb仅与钢筋类型有关。在实际设计中，它与受弯构件相同，应力和应变应转换成等效的矩形应力和应变。等效混凝土抗压强度为1fc，对应的换算受压区高度在边界状态下为x. X=1xcb，一般1为0.8，混凝土受压区的相对计算高度为b=xb/h0，xb为边界状态下截面混凝土受压区的计算高度。当b为大偏心受压时；对于小偏心受压。大小偏心受压构件正截面承载力基本计算公式，当为大偏心受压构件时，为小偏心受压构件，受拉侧或小受压侧纵向钢筋的应力值，-fysfy。反向破坏、采用NfcA时，非对称配筋的小偏心受压构件可能受到反向受压，截面承载力应满足以下公式。成员已进入全节压缩状态。为简化计算，混凝土的等效压应力取fc，不考虑1的影响。对大偏心受压和