建筑结构6(偏心受力构件).ppt

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1、建筑结构6(偏心受力构件)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、受压构件的分类一、受压构件的分类轴心受压轴心受压主要以承受轴向主要以承受轴向压力压力为主，通常还有为主，通常还有弯矩和剪力弯矩和剪力作用的构件。作用的构件。1.1.受压构件的定义受压构件的定义2.2.受压构件分类受压构件分类在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、通常由于施工制造的误差、荷载

2、作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。始偏心距。但有些构件，主要承受轴向压力，可近似按轴心但有些构件，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。受压构件计算。a.轴心受压构件轴心受压构件6.1 6.1 受压构件的分类及构造要求受压构件的分类及构造要求3.3.受压构件实例受压构件实例偏心受压偏心受压偏心受压构件：外力的作偏心受压构件：外力的作用线不与构件的轴线相重用线不与构件的轴线相重合的受压构件。合的受压构件。b.偏心受压构件偏心受压构件偏心受压构件偏心受压构件轴心受压构件轴心受压构件框架柱压坏框架柱压坏二、受压构件的一般构

3、造要求二、受压构件的一般构造要求（一）材料选择（一）材料选择 混凝土抗压强度较高，为了减小柱截面尺寸，节约钢筋，混凝土抗压强度较高，为了减小柱截面尺寸，节约钢筋，宜采用强度等级较高的混凝土，一般不宜低于宜采用强度等级较高的混凝土，一般不宜低于C20C20；不宜选用高强度钢筋（不宜选用高强度钢筋（因在受压构件中使用因在受压构件中使用高强度钢筋，其强高强度钢筋，其强度度不能不能充分发挥作用充分发挥作用），一般选用，一般选用HRB335HRB335、HRB400HRB400 （二）截面形式及尺寸（二）截面形式及尺寸一般采用一般采用正方形正方形（轴心受压）或（轴心受压）或矩形矩形（偏心受压）截面；（偏

4、心受压）截面；截面尺寸不宜过小，边长尺寸一般不小于截面尺寸不宜过小，边长尺寸一般不小于300mm300mm,而且构件的而且构件的长细比取长细比取l0/b30，l0/h25，h柱长边尺寸，柱长边尺寸，b柱短边尺寸；柱短边尺寸；并要符合相应并要符合相应模数模数。（800mm800mm以下，以下，50mm50mm；800mm800mm以上，以上，100mm100mm）材料强度等级NccAs s平衡方程变形协调方程第二阶段柱达到最大承载力由于由于 s=0=0.002，则则轴心受压短柱中，当轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400N/mm2时，其强时，其强度得不到充分发挥度得不到充分发挥0=

5、0.002ocfcc当0=0.002时，混凝土压碎，纵筋直径不宜小于纵筋直径不宜小于12mm。通常选用。通常选用16mm28mm。钢筋中距不应大于钢筋中距不应大于300mm；纵筋的净距一般不小于纵筋的净距一般不小于50mm50mm。混凝土保护层厚度根据环境类别选取。混凝土保护层厚度根据环境类别选取。1.1.直径、间距、混凝土保护层厚度直径、间距、混凝土保护层厚度 （三）纵向钢筋（三）纵向钢筋轴心受压构件，纵筋要沿截面周边均匀布置，并不少于轴心受压构件，纵筋要沿截面周边均匀布置，并不少于4根根（矩（矩形）或形）或8根（圆形）根（圆形）偏心受压构件，纵向受力钢筋应沿截面短边设置（弯矩作用方向偏心受

6、压构件，纵向受力钢筋应沿截面短边设置（弯矩作用方向的两对边），的两对边），当偏心受压柱截面高度当偏心受压柱截面高度h600mm时，在柱侧面应时，在柱侧面应设置直径为设置直径为1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。拉筋。2.2.钢筋布置钢筋布置全部受压钢筋的最小配筋率为全部受压钢筋的最小配筋率为0.6%0.6%；一侧；一侧钢筋的配筋率钢筋的配筋率不应小于不应小于0.2%，最大一般不宜大于最大一般不宜大于5%5%3.3.纵向受力钢筋配筋率纵向受力钢筋配筋率 （四）箍筋（四）箍筋1 1、应当采用、应当采用封闭封闭式箍筋。式箍筋。2 2、对于普通钢箍

7、柱，、对于普通钢箍柱，箍筋间距箍筋间距应满足：应满足：不大于不大于400mm400mm；不大于构件截面的短边尺寸；不大于；不大于构件截面的短边尺寸；不大于15d15d（d d为纵为纵筋的最小直径）；筋的最小直径）；4 4、对于截面形状复杂的柱，箍筋形式不可采用具有内折角的箍筋；、对于截面形状复杂的柱，箍筋形式不可采用具有内折角的箍筋；3 3、箍筋直径箍筋直径不应小于不应小于d/4 d/4（d d为纵筋的最大直径）为纵筋的最大直径），且不应小，且不应小于于6mm 6mm；当柱中全部纵向受力钢筋配筋率大于当柱中全部纵向受力钢筋配筋率大于3 3时，箍筋直径时，箍筋直径不应小于不应小于8mm8mm，箍

8、筋间距不应大于，箍筋间距不应大于200mm200mm，且，且不大于不大于10d10d（d d为纵筋为纵筋的最小直径）的最小直径）5 5、当、当b400mmb400mm，且各边的纵向钢筋多于，且各边的纵向钢筋多于3 3根时，或柱短边尺寸根时，或柱短边尺寸 b400mmb400mm但各边纵筋多于但各边纵筋多于4 4根时，则应设置复合箍筋。根时，则应设置复合箍筋。（一）（一）试验研究分析试验研究分析1.1.按构件长细比分为按构件长细比分为短柱短柱和和长柱长柱l0为构件的计算长度为构件的计算长度一、配有普通箍筋的轴心受压构件一、配有普通箍筋的轴心受压构件6.2 6.2 轴心受压构件正截面受压承载力轴心

9、受压构件正截面受压承载力2.2.轴心受压短柱的破坏特征轴心受压短柱的破坏特征 钢筋受压先达到抗压屈服强度，然后混凝土压碎。钢筋受压先达到抗压屈服强度，然后混凝土压碎。受压构件的破坏以受压构件的破坏以混凝土压坏混凝土压坏作为衡量依据。作为衡量依据。混凝土压碎钢筋凸出NccAs s平衡方程变形协调方程第二阶段柱达到最大承载力由于由于 s=0=0.002，则则轴心受压短柱中，当轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400N/mm2时，其强时，其强度得不到充分发挥度得不到充分发挥0=0.002ocfcc当0=0.002时，混凝土压碎，3.3.轴心受压轴心受压长柱长柱的破坏特征的破坏特征附加弯矩

10、和侧向挠度加大了原来的初始偏心距构件承载力出现降低现象初始偏心距在M、N的共同作用下破坏4.4.受压受压构件构件的稳定系数的稳定系数j j 稳定系数稳定系数j j：主要与柱的主要与柱的长细比长细比 l0/i 有关，有关，表示承载力的降低程度表示承载力的降低程度5.5.构件构件的计算长度的计算长度l0（二）（二）正截面受压承载力计算公式正截面受压承载力计算公式1.1.轴心受压短柱轴心受压短柱承载力计算公式：承载力计算公式：系数系数0.9 0.9 是可靠度调整系数是可靠度调整系数2.2.轴心受压长柱轴心受压长柱（三）（三）设计计算设计计算1、选用正方形截面尺寸2、确定稳定系数3、计算As4、验算配

11、筋率压弯构件压弯构件 偏心受压构件偏心受压构件偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压轴心受压构件和构件和受受弯弯构件。构件。6.3 6.3 偏心受压构件的受力性能偏心受压构件的受力性能（一）偏心受压构件的两种破坏形式（一）偏心受压构件的两种破坏形式u偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e e0 0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关。有关。一、一、试验研究分析试验研究分析1.1.大偏心受压破坏大偏心受压破坏破坏特征与配有受压钢筋的破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似适筋梁相似，承载力主要取决于，承载力主要取决于受拉钢筋受拉钢筋；受

12、拉破坏受拉破坏e eo o较大，且受拉配筋适当。较大，且受拉配筋适当。M M较大，较大，N N较小较小偏心距偏心距e e0 0较大较大2.2.小偏心受压破坏小偏心受压破坏受压破坏受压破坏承载力取决于承载力取决于压区混凝土压区混凝土和和受压钢筋受压钢筋；e eo o小，受压区高度较大，离纵向轴力钢筋较远一侧钢筋未达小，受压区高度较大，离纵向轴力钢筋较远一侧钢筋未达到屈服，到屈服，脆性破坏脆性破坏。As太多太多u两类破坏的两类破坏的本质本质区别就在于破坏时区别就在于破坏时受拉受拉钢筋能否达到钢筋能否达到屈服屈服。3.3.纵向弯曲（挠曲）的影响纵向弯曲（挠曲）的影响钢筋混凝土柱承受偏心受压荷载钢筋混

13、凝土柱承受偏心受压荷载纵向弯曲变形纵向弯曲变形侧向挠度侧向挠度附加弯矩附加弯矩1)短柱：短柱：不考虑不考虑附加弯矩的影响附加弯矩的影响2)中长柱：中长柱：3)细长柱：细长柱：a.a.考虑考虑附加弯矩的影响附加弯矩的影响b.b.长细比长细比较大较大的柱，正截面的柱，正截面承载力与短柱相比承载力与短柱相比降低越多降低越多构件的破坏为构件的破坏为材料材料破坏破坏构件的破坏为构件的破坏为材料材料破坏破坏构件的破坏为构件的破坏为失稳失稳破坏破坏构件纵向弯曲失去平衡引起破坏构件纵向弯曲失去平衡引起破坏4.4.弯矩和轴心压力对偏心受压构件正截面承载力的影响弯矩和轴心压力对偏心受压构件正截面承载力的影响随着偏

14、心矩随着偏心矩e0增加，截面的破坏形态增加，截面的破坏形态由由受压破坏受压破坏转化为转化为受拉破坏受拉破坏1）受压破坏（小偏心破坏）受压破坏（小偏心破坏）2）受拉破坏（大偏心破坏）受拉破坏（大偏心破坏）二、二、大、大、小偏心受压小偏心受压的分界的分界 当当 时，受拉钢筋将先达时，受拉钢筋将先达到屈服强度，到屈服强度，属于属于大大偏心受压构件偏心受压构件。当当 时，混凝土先于钢筋时，混凝土先于钢筋达到屈服应变，达到屈服应变，属于属于小小偏心受压构件偏心受压构件。大、小偏心受压构件大、小偏心受压构件破坏的破坏的根本根本区别区别就在于破坏时就在于破坏时受拉受拉钢筋应力是否达到钢筋应力是否达到屈服强度

15、屈服强度。考虑中长柱的侧向挠曲变形，产生附加弯矩，考虑中长柱的侧向挠曲变形，产生附加弯矩，引起受压承载力的降低引起受压承载力的降低三、偏心距增大系数三、偏心距增大系数对形心轴的偏心距：对形心轴的偏心距：当：当：考虑挠曲影响的方法考虑挠曲影响的方法偏心距增大系数：偏心距增大系数：附加偏心距，取20mm与h/30 两者中的较大值。轴向力对截面重心的偏心距：一、基本计算公式一、基本计算公式6.4 6.4 矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算1.1.大偏心受压构件大偏心受压构件(受拉破坏受拉破坏)适筋梁破坏适筋梁破坏式中：式中：偏心距增大系数初始偏心距：

16、附加偏心距，取20mm与h/30 两者中的较大值。轴向力对截面重心的偏心距：适用条件：适用条件：且且2.2.小偏心受压构件小偏心受压构件(受压破坏受压破坏)超筋梁破坏超筋梁破坏适用条件：适用条件：三、三、矩形截面矩形截面对称对称配筋的计算方法配筋的计算方法1 1、对于、对于大偏心受压构件：大偏心受压构件：可近似取可近似取x=2as，对受压钢，对受压钢筋合力点取矩可得筋合力点取矩可得:b,h,fy,M,Neo,ea,ei=eo+ea是是否（否（5.15.1）是是大偏压大偏压是是否否小偏压小偏压输出结果输出结果否否2.2.实用计算步骤计算步骤否否否否3.3.例题一、偏心受压构件斜截面受剪承载力一、

17、偏心受压构件斜截面受剪承载力（一）（一）计算公式计算公式6.6 6.6 偏心受压构件斜截面受剪承载力及裂缝宽度验算偏心受压构件斜截面受剪承载力及裂缝宽度验算（二）（二）截面尺寸要求及构造截面尺寸要求及构造二、大偏心受压构件的裂缝宽度验算二、大偏心受压构件的裂缝宽度验算一、概述一、概述（一）（一）工程实例工程实例6.7 6.7 偏心受拉构件承载力偏心受拉构件承载力 1.大偏心受拉破坏大偏心受拉破坏 N位于位于As和和As之外时，部分混凝之外时，部分混凝土受拉，部分混凝土受压，土受拉，部分混凝土受压，开裂后，截面的受力情开裂后，截面的受力情况和况和大偏压大偏压类似类似最终受拉钢筋屈服，压区混凝最终

18、受拉钢筋屈服，压区混凝土压碎，截面达最大承载力土压碎，截面达最大承载力（二）（二）偏心受拉构件的分类及破坏特征偏心受拉构件的分类及破坏特征偏心受拉构件可直接按照偏心拉力的偏心受拉构件可直接按照偏心拉力的作用位置作用位置分类分类 2.小偏心受拉破坏小偏心受拉破坏 N位于位于As和和As之间时，混凝土全截之间时，混凝土全截面受拉（或开始时部分混凝土受拉，面受拉（或开始时部分混凝土受拉，部分混凝土受压，随着部分混凝土受压，随着N的增大，的增大，混凝土全截面受拉混凝土全截面受拉）开裂后，开裂后，拉力全部由钢筋拉力全部由钢筋承担承担最终钢筋屈服，截面达到最终钢筋屈服，截面达到最大承载力最大承载力混凝土混凝土不不参加工作参加工作（一）（一）小偏心受拉构件小偏心受拉构件二、二、偏心受拉构件正截面承载力计算公式偏心受拉构件正截面承载力计算公式（二）（二）大偏心受拉构件大偏心受拉构件三、三、计算例题计算例题