新钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算.pptx

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1、纵向力不与构件轴线重合的受力构件称为偏心受力构件。1.概概 述述第1页/共51页2.1 2.1 偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏特征 特特点点：截截面面部部分分受受压压、部部分分受受拉拉。受受拉拉钢钢筋筋先先屈屈服服，受受压压区区混混凝凝土土后后压压碎碎，受受压压钢钢筋筋也也屈屈服服。材材料料被被充充分利用。分利用。特特点点：截截面面可可能能全全部部受受压压。也也可可能能部部分分受受压压、部部分分受受拉拉。破破坏坏时时，离离纵纵向向力力较较近近的的一一边边混混凝凝土土压压碎碎，钢钢筋筋屈屈服服；离离纵纵向向力力较较远远一一侧侧的的钢钢筋筋不不论论受受拉拉还还是受压都不屈服。是受压都不屈

2、服。小小偏偏心心受受压压 2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算大大偏偏心心受受压压 第2页/共51页2.1 2.1 偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏特征2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算大偏心受压大偏心受压 破坏性质破坏性质：产生条件产生条件：且离力较远一侧的钢筋适当。且离力较远一侧的钢筋适当。较大较大，部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度，随后，混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度，随后，混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。服强度。构件的承载力构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。取决于受拉钢筋的强度和数

3、量。破坏特征：破坏特征：相对偏心距相对偏心距塑性破坏。塑性破坏。第3页/共51页2.1 2.1 偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏特征小偏心受压小偏心受压 2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算产生条件：产生条件：（1 1）偏心距很小。）偏心距很小。（2 2）偏心距）偏心距 较大，但较大，但离力较远一侧的钢筋过多离力较远一侧的钢筋过多。破坏特征：破坏特征：靠靠近近纵纵向向力力一一侧侧的的混混凝凝土土首首先先达达到到极极限限压压应应变变而而压压碎碎，该该侧侧的的钢钢筋筋达达到到屈屈服服强强度度，远远离离纵纵向向力力一一侧侧的的钢钢筋筋不不论论受受拉拉还还是是受受压压，一一般般

4、达达不不到到屈屈服服强强度度。构构件件的的承承载载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。破坏性质：破坏性质：脆性破坏。脆性破坏。无法避免，可增加横无法避免，可增加横向钢筋约束砼，提高向钢筋约束砼，提高变形能力。变形能力。要避免要避免第4页/共51页判别方法：大偏压：小偏压：b的取值与受弯构件相同。近似判别方法：大偏压：小偏压：2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算大小偏心的本质区别：离力较远的一侧钢筋是否屈服大小偏心的本质区别：离力较远的一侧钢筋是否屈服第5页/共51页初始初始偏心距偏心距 理论偏心理论偏心 距距 附加偏附加偏心心 距距

5、7-1ea20mm (1/30)偏心方向 截面边长7-27-32.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算几种偏心距几种偏心距第6页/共51页偏心受压构件正承载力计算的思路偏心受压构件正承载力计算的思路以大偏压为例以大偏压为例：还有没有需要补充些什么？还有没有需要补充些什么？还需要考虑压曲后的偏心距增大问题！还需要考虑压曲后的偏心距增大问题！第7页/共51页轴力在结构变形和位移时产生的附加内力。轴力在结构变形和位移时产生的附加内力。无侧移无侧移 有侧移有侧移 二阶效应二阶效应2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算结构设计中考虑结构设计中考虑（下册及其他课程）（下册及其他课

6、程）构件设计中考虑构件设计中考虑（本课程）（本课程）如何考虑如何考虑第8页/共51页NNeiafei二阶效应二阶效应(1)(1)偏心距增大法偏心距增大法0202规范、规范、1010规范中的排架结构规范中的排架结构截面曲率截面曲率修正系数修正系数 构件长细比对构件长细比对截面曲率的影截面曲率的影响系数响系数 构件计构件计算长度算长度 当当偏偏心心受受压压构构件件的的长长细细比比l l0 0/i/i17.517.5（对对应应的的矩矩形形截截面面为为l l0 0/h/h 55）时，可取）时，可取=1.0=1.0；当；当l l0 0/i/i 17.5 17.5时，要按上式计算。时，要按上式计算。02规

7、范同10规范排架柱第9页/共51页(2)(2)刚度折减的弹性分析法刚度折减的弹性分析法 u采用有限元程序进行结构弹性分析，分析过程中应将构件刚度折减：梁 为0.4；柱为0.6；剪力墙、核心简壁为0.45 u按这样求得的内力可直接用于截面设计，ei不需要再乘 系数。二阶效应二阶效应0202规范、规范、1010规范中的排架结构规范中的排架结构第10页/共51页二阶效应二阶效应Cm-ns法法 增大柱端弯矩增大柱端弯矩1010规范（除排架结构柱）规范（除排架结构柱）（1 1）不需要考虑不需要考虑P-效应（即弯矩增大）的条件：效应（即弯矩增大）的条件：a.a.同一主轴方向的杆端弯矩比同一主轴方向的杆端弯

8、矩比M1/M2不大于不大于0.9；b.b.轴压比不大于轴压比不大于0.9；c.c.构件长细比满足下式构件长细比满足下式：3 3个条个条件要同件要同时成立时成立M1 绝对值较小的值，绝对值较小的值，M2绝对值较大，单曲率弯曲时，比值为正，绝对值较大，单曲率弯曲时，比值为正，否则取负值；否则取负值；lc 构件计算长度，近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点构件计算长度，近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点 之间的距离；之间的距离；i 偏心方向的截面回转半径。偏心方向的截面回转半径。第11页/共51页二阶效应二阶效应Cm-ns法法 增大柱端弯矩增大柱端弯矩1010规范（除排架结构柱）规范（除排

9、架结构柱）（2 2）考虑考虑P-效应（即弯矩增大）的弯矩设计值：效应（即弯矩增大）的弯矩设计值：，对于剪力墙和核心筒墙，可取，对于剪力墙和核心筒墙，可取1.01.0第12页/共51页v小偏心受压时的应力可按下式近似计算：判别方法：大偏压：小偏压：b的取值与受弯构件相同。近似判别方法：大偏压：小偏压：2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第13页/共51页2.2 2.2 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大偏压大偏压：矩形截面非对称配筋矩形截面非对称配筋2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第14页/共51页v补充条件:7-157-167-17适

10、用条件:2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第15页/共51页2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算小偏压小偏压：第16页/共51页算例算例1已知一偏心受压柱的轴向力设计值N=1200KN,弯矩M1=M2=300KNm,截面尺寸 ,计算长度l0=3.0m,混凝土等级为C35，fc=16.7N/mm2，钢筋为HRB400，采用不对称配筋，求钢筋截面面积。第17页/共51页1、求弯矩设计值（考虑二阶效应）所以要考虑附件弯矩的影响第18页/共51页判别大小偏压判别大小偏压属于大偏压属于大偏压第19页/共51页求求 第20页/共51页大偏压大偏压1.1.判别式判别式：ei

11、0.3h0 且 N 1fc b bh0 2.2.计算式计算式 ：由式（：由式（7-127-12）得：）得：矩形截面对称配筋矩形截面对称配筋 b或2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第21页/共51页小偏压小偏压1.1.判别式判别式 ：b 或 ei0.3h0 或 ei 0.3h0 但 N fc b bh0 2.2.计算式：计算式：由式（由式（7-187-18）有：）有：7-272.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第22页/共51页以式以式(27)(27)代入式代入式(13)(13)得：得：7-287-292.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第23页

12、/共51页式(7-29)为 的三次方程，可用迭代法或近似法求解。则式(7-29)可写成7-307-312.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第24页/共51页为计算方便，对各级热轧钢筋，y与 的关系统一取为：7-322.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第25页/共51页v将式（7-32）代入式（7-31），经整理后得：由式（7-19）得：7-337-342.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第26页/共51页矩形截面：柱的计算长度：C35（fc=16.7N/mm2）；HRB400（fy=fy=360N/mm2）N=1200kN，M=300kNm，对称

13、配筋。算例算例第27页/共51页算例算例求ei、e0.1054.1=0.12=z z14001121200 +=z zz z hlhei 0.10.15.73602701400112+=0202规范规范第28页/共51页算例算例判别大小偏压判别大小偏压属于大偏压属于大偏压0202规范规范第29页/共51页算例算例求求 0202规范规范第30页/共51页矩形截面：柱的计算长度：C35（fc=16.7N/mm2）；HRB400（fy=fy=360N/mm2）N=1200kN，M 1=M 2=300kNm，对称配筋。算例算例第31页/共51页算例算例求弯矩设计值（考虑二阶效应）1010规范规范所以要

14、考虑附件弯矩的影响第32页/共51页算例算例1010规范规范判别大小偏压判别大小偏压属于大偏压属于大偏压第33页/共51页算例算例求求 1010规范规范第34页/共51页小偏压小偏压大偏压大偏压工形截面对称配筋工形截面对称配筋2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第35页/共51页1.先假定中和轴在翼缘内，则:大偏压大偏压（b b）：）：7-357-36工形截面对称配筋工形截面对称配筋2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第36页/共51页7-377-382.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第37页/共51页7-397-40工形截面对称配筋工形截面对

15、称配筋2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第38页/共51页工形截面对称配筋工形截面对称配筋2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第39页/共51页 直接计算复杂，常采用倪克勤方法近似计算。该法假定材料处于弹性阶段，在轴压、单偏压、双偏压情况下，截面应力都能达允许应力，由材料力学可得：2.3 2.3 双向偏心受压构件承载力计算双向偏心受压构件承载力计算2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第40页/共51页轴压 7-43x方向单偏压：7-44y方向单偏压：7-452.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第41页/共51页双偏压：7-46由

16、式（46）有：7-472.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第42页/共51页 Nux 轴力作用于x轴，并考虑相应的计算偏心距eix后，按全部纵向钢筋计算的构件受压承载力设计值；7-482.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算Nuy 轴力作用于y轴，并考虑相应的计算偏心距eiy 后，按全部纵向钢筋计算的构件受压承载力设计值；Nu0 截面轴心受压承载力设计值。公式(48)是一个截面承载力复核式。因此，设计时要先假定截面尺寸、材料强度和配筋多少，然后按式(48)核算，至满足时为止。第43页/共51页计算公式计算公式计算公式计算公式7-49计算截面的剪跨比计算截面的剪跨比

17、与剪力设计值相应的与剪力设计值相应的轴向压力设计值轴向压力设计值 当N0.3fcA时，取N=0.3fcA。A为构件的截面面积。2.4 2.4 偏心受压构件斜截面承载力计算偏心受压构件斜截面承载力计算2.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第44页/共51页 对框架结构的柱，当其反弯点在层高范围内时，可取=Hn/2h0；当 3时，取=3；Hn为柱净高。计算截面的剪跨比应按下列规定取用：对其他偏心受压构件，当承受均布荷载时，取=1.5；当承受集中荷载时，取=a/h0，当 3时，取=3。此处，a为集中荷载至支座或节点边缘的距离。=M/Vh02.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力

18、计算第45页/共51页可按构造配置箍筋的条件可按构造配置箍筋的条件 矩形截面应满足的条件矩形截面应满足的条件 7-507-512.偏心受压构件正承载力计算偏心受压构件正承载力计算第46页/共51页3.1 3.1 偏心受拉构件的受力特点偏心受拉构件的受力特点大大偏偏拉拉：N在在 与与 一一侧侧时时。截截面面部部分分受受压压，部部分分受受拉拉。偏偏心心力力一一侧侧砼砼先先开开裂裂，该该侧侧钢钢筋筋屈屈服服，然然后后另另一一侧侧砼砼被被压压碎且钢筋屈服碎且钢筋屈服3.偏心受拉构件正承载力计算偏心受拉构件正承载力计算小小偏偏拉拉：N在在 与与 之之间间时时。全全截截面面受受拉拉，混混凝凝土土因因开开裂

19、裂不不能能抗抗拉拉（不不参参与与工工作作），两两侧侧钢钢筋筋均受拉屈服均受拉屈服第47页/共51页3.2 3.2 建筑工程偏心受拉构件正截面承载力计算建筑工程偏心受拉构件正截面承载力计算其中：分别对As与 的重心取矩可得：小偏心受拉小偏心受拉3.偏心受拉构件正承载力计算偏心受拉构件正承载力计算第48页/共51页7-567-57适用条件:大偏心受拉大偏心受拉3.偏心受拉构件正承载力计算偏心受拉构件正承载力计算第49页/共51页截面尺寸应满足的条件截面尺寸应满足的条件 受剪计算公式受剪计算公式 7-587-59计算截面的剪跨比 与剪力设计值V相应的轴力设计值 3.偏心受拉构件正承载力计算偏心受拉构件正承载力计算第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页