偏心受压构件受力分析ppt课件.pptx

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1、p 两类偏心受压的破坏形态两类偏心受压的破坏形态p 两类偏心受压破坏的界限两类偏心受压破坏的界限p 长柱的二阶效应长柱的二阶效应轴心受压轴心受压 单向偏心受压单向偏心受压 双向偏心受压双向偏心受压n偏心受压构件偏心受压构件（压弯构件压弯构件）8.1.1破坏形态b bhA As sN Ne e0 0偏偏心心受受压压N N,MM=N Ne e0 0压压弯弯构构件件p偏心距偏心距e e0 0=0=0时，为轴心受压构件；时，为轴心受压构件；p当当e e0 0时，即时，即N N=0=0时，为受弯时，为受弯构件；构件；p偏心受压构件的受力性能和破坏偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于形态界于轴心受压轴心受

2、压构件和构件和受弯受弯构构件之间；件之间；p建筑结构中的钢筋混凝土柱子绝建筑结构中的钢筋混凝土柱子绝大多数均为压弯构件。大多数均为压弯构件。p破坏形态与相对偏心距和纵筋数破坏形态与相对偏心距和纵筋数量有很大关系量有很大关系n 受拉破坏受拉破坏(大偏心受压破坏大偏心受压破坏)p当当相对偏心距相对偏心距e e0 0/h h0 0较大较大，且，且A As s配置的配置的不过多时不过多时会出现受拉破坏。受拉破坏也称会出现受拉破坏。受拉破坏也称为大偏心受压破坏。为大偏心受压破坏。p应力应变的分布应力应变的分布p破坏特点破坏特点8.1.1 破坏形态h h0 0A As sN Nu ue e0 0f fy

3、yA As sn受拉钢筋首先屈服，受拉钢筋首先屈服，而后受压区混凝土被而后受压区混凝土被压坏。压坏。n受拉和受压钢筋均可受拉和受压钢筋均可以达到屈服。以达到屈服。n延性破坏延性破坏n 受压破坏受压破坏(小偏心受压破坏小偏心受压破坏)p当当相相对对偏偏心心距距e0/h0较较小小，或或虽虽然然相相对对偏偏心心距距e0/h0较较大大，但但受受拉拉钢钢筋筋As配配置置较较多多时时,会会出出现现受受压压破破坏坏。受受压压破破坏坏也也称称为为小小偏偏心心受受压破坏。压破坏。p当当相相对对偏偏心心距距e0/h0很很小小时时，构构件截面将全部受压。件截面将全部受压。p破坏特点破坏特点8.1.1 破坏形态A A

4、s sN Nu ue e0 0s ss sA As sN Nu ue e0 0s ss sA As sn由于由于混凝土受压而破坏混凝土受压而破坏，压，压应力较大一侧钢筋能够达到应力较大一侧钢筋能够达到屈服强度，而屈服强度，而另一侧钢筋受另一侧钢筋受拉不屈服或者受压不屈服。拉不屈服或者受压不屈服。n脆性破坏脆性破坏 若若相对偏心距相对偏心距e0/h0更小时，更小时，也可能发生离纵向力较远一侧也可能发生离纵向力较远一侧的混凝土压坏。的混凝土压坏。大偏压小偏压8.1.1 两类偏心受压破坏的界限n 界限破坏界限破坏p受受拉拉钢钢筋筋应应力力达达到到屈屈服服强强度度的的同同时时受受压压区区边边缘缘混混凝

5、凝土土刚刚好好达达到极限压应变到极限压应变，就是区分两类偏心受压破坏的界限状态。，就是区分两类偏心受压破坏的界限状态。p界限状态时的截面应变界限状态时的截面应变8.1.1 两类偏心受压破坏的界限h h0 0A As sx xcbcbn 大、小偏心受压构件的判别条件大、小偏心受压构件的判别条件p当当x x x xb b 时，为大偏心受压时，为大偏心受压p当当x x x xb b 时，为小偏心受压时，为小偏心受压n 偏心距偏心距e0pe0=M/N8.1.2 附加偏心距、初始偏心距 n 附加偏心距附加偏心距eap规范规范规定规定:ea=max20mm,偏心方向截面最大尺寸的偏心方向截面最大尺寸的1/

6、30 n 初始偏心距初始偏心距eip初始偏心距初始偏心距 ei=e0+ea （对两类偏心受压构件均应考虑）（对两类偏心受压构件均应考虑）由于侧向挠曲变形，轴向力将产生附加弯矩，由于侧向挠曲变形，轴向力将产生附加弯矩，称之为二阶效应。称之为二阶效应。对柱中截面，轴力对柱中截面，轴力N N 的偏心距为的偏心距为 （e ei i+f+f），即跨中截面的弯矩为，即跨中截面的弯矩为 M=N(eM=N(ei i+f)+f)对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯矩不能忽略。矩不能忽略。在截面和在截面和e ei i相同的情况下，长细比相同的情况下，长细比l l0 0/

7、h h不同，不同，侧向挠度侧向挠度f f 的大小不同，影响程度会有很大差别，的大小不同，影响程度会有很大差别，将产生不同的破坏类型。将产生不同的破坏类型。偏压构件的二阶效应偏压构件的二阶效应 由结构侧移产生的由结构侧移产生的P-效应效应 由偏压构件自身挠曲产生的由偏压构件自身挠曲产生的P-效应效应P-、P-效应效应 杆端弯矩同号时，如果杆件较细长，且轴压比比较大，杆端弯矩同号时，如果杆件较细长，且轴压比比较大，杆端弯矩同号时，如果杆件较细长，且轴压比比较大，杆端弯矩同号时，如果杆件较细长，且轴压比比较大，M=MM=MM=MM=M0 0 0 0+PPPP有可能超过有可能超过有可能超过有可能超过M

8、 M M M2 2 2 2，特别是，特别是，特别是，特别是M M M M1 1 1 1接近甚至等于接近甚至等于接近甚至等于接近甚至等于M M M M2 2 2 2时，时，时，时，M M M M将超过将超过将超过将超过M M M M2 2 2 2较多。较多。较多。较多。杆端弯矩同号时的杆端弯矩同号时的P-P-效应效应 杆端弯矩异号时，杆件双曲率弯曲，杆件长度范围内有反弯点，杆端弯矩异号时，杆件双曲率弯曲，杆件长度范围内有反弯点，杆端弯矩异号时，杆件双曲率弯曲，杆件长度范围内有反弯点，杆端弯矩异号时，杆件双曲率弯曲，杆件长度范围内有反弯点，M=MM=MM=MM=M0 0 0 0+PPPP一般不会超

9、过一般不会超过一般不会超过一般不会超过M M M M2 2 2 2，或者少许超过。，或者少许超过。，或者少许超过。，或者少许超过。杆端弯矩异号时的杆端弯矩异号时的P-P-效应效应n 二阶效应二阶效应pP Pdd 效效应应 对对无无侧侧移移的的框框架架结结构构，二二阶阶效效应应是是指指轴轴向向压压力力在在产产生生了了挠挠曲曲变变形形的的柱柱段段中中引引起起的附加内力；的附加内力；pP P 效效应应 对对于于有有侧侧移移的的框框架架结结构构，二二阶阶效效应应主主要要是是指指竖竖向向荷荷载载在在产产生生了了侧侧移移的的框框架架中中引引起起的附加内力。的附加内力。N Ne ei il l0 0N Nx

10、 xy yn 规范规范对对二阶效应二阶效应的分析方法的分析方法pP效应效应 计算机计算计算机计算“考虑几何非线性的弹性有限元考虑几何非线性的弹性有限元法法”手算手算“层增大系数法层增大系数法”或或“整体增大系数法整体增大系数法”p 效应效应 法法考虑构件挠曲二阶效应的条件考虑构件挠曲二阶效应的条件 弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩当同一主轴方向的杆端弯矩M1/M2 不大于不大于0.9 且设计轴压比不大于且设计轴压比不大于0.9 时，时，若满足若满足:可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响可不考虑轴向压力在该方向挠

11、曲杆件中产生的附加弯矩影响；否则应考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响否则应考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响式中：M 1、M 2分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为M 2，绝对值较小端为 M 1，当构件按单曲率弯曲时，M 1/M 2取正值，否则取负值。注：已考虑侧移影响是指已考虑 P 效应。n规范规范规范规范考虑构件挠曲二阶效应的弯矩计算考虑构件挠曲二阶效应的弯矩计算考虑构件挠曲二阶效应的弯矩计算考虑构件挠曲二阶效应的弯矩计算 除排架结构柱外，其他偏心受压构件，考虑轴向压力在挠除排架结构柱外，其他偏心受压构件，考虑

12、轴向压力在挠除排架结构柱外，其他偏心受压构件，考虑轴向压力在挠除排架结构柱外，其他偏心受压构件，考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计算：算：算：算：当当当当 小于小于小于小于1.01.0时，取时，取时，取时，取 =1.0=1.0；对剪力墙类构件，可取对剪力墙类构件，可取对剪力墙类构件，可取对剪力墙类构件，可取 =1.0=1.0。n 大偏心受压构件大偏心受压构件8.1.4 基本公式及适用条件p计

13、算简图计算简图p基本公式基本公式A As sb bhash h0 0N Nu ueif fy yA As sx xea a1 1f fc cp适用条件适用条件p 的处理方法的处理方法n 小偏心受压构件小偏心受压构件p计算简图计算简图ps ss s 值的确定值的确定A As sb bhash h0 0N Nu ueis ss sA As sx xea a1 1f fc cp基本公式基本公式8.1.4 基本公式及适用条件n 小偏心受压构件小偏心受压构件p反向受压破坏时的计算反向受压破坏时的计算A As sb bhash h0 0N Nu ue ei i=e e0 0-e ea af fc cp混凝

14、土规范混凝土规范对反向受压的规定对反向受压的规定n对采用非对称配筋的小偏心受压对采用非对称配筋的小偏心受压构件，当轴向压力设计值构件，当轴向压力设计值 NfNfc cbhbh时时,为防止为防止 As 发生受压破坏，发生受压破坏，As应满足上式要求应满足上式要求;8.1.4 基本公式及适用条件大、小偏心受压破坏的设计判别（界限偏心距）有两套公式，对于具体问题，用哪一套进行计算？有两套公式，对于具体问题，用哪一套进行计算？受拉和受压钢筋面积未知受拉和受压钢筋面积未知无法用基本公式计算受压区高无法用基本公式计算受压区高度度思路：找界限偏心距思路：找界限偏心距 n 大、小偏心受压破坏的设计判别大、小偏

15、心受压破坏的设计判别p当当 ei0.3h0 时，可能为大偏压，也可能为小偏压，可先按大偏压设计时，可能为大偏压，也可能为小偏压，可先按大偏压设计p当当 ei0.3h0 时时，为小偏压，按小偏心受压设计，为小偏压，按小偏心受压设计n 大偏心受压构件大偏心受压构件截面设计以以A As sA As s最小为补充条件最小为补充条件取取 x x=x xb b取取 A As s和和A As s均未知，求均未知，求A As s和和A As s已知已知A As s，求，求A As s n 小偏心受压构件小偏心受压构件截面设计 A As s和和A As s均未知，求均未知，求A As s和和A As s按大偏心受压重新计算按大偏心受压重新计算x x x xb b