(新)第7章：鋼筋混凝土偏心受力構(gòu)件承載力計算課件

1、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第7章 鋼筋混凝土偏心受力構(gòu)件承載力教師：張茂雨本章重點了解偏心受壓構(gòu)件的受力特性；掌握兩類偏心受壓 構(gòu)件的判別方法； 熟悉偏心受壓構(gòu)件的二階效應及計算方法； 掌握兩類偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計算方法; 了解雙向偏心受壓構(gòu)件正截面承能力計算; 掌握偏心受拉構(gòu)件的受力特性及正截面承載力計算; 掌握偏心受力構(gòu)件斜截面受剪承載力計算; 偏壓偏拉縱向力不與構(gòu)件軸線重合的受力構(gòu)件稱為偏心受力構(gòu)件。1.概 述2.1 偏心受壓構(gòu)件的破壞特征 特點：截面部分受壓、部分受拉。受拉鋼筋先屈服，受壓區(qū)混凝土后壓碎，受壓鋼筋也屈服。材料被充分利用。特點：截面可能全部受壓。也可能部分受壓、部分受拉。

2、破壞時，離縱向力較近的一邊混凝土壓碎，鋼筋屈服；離縱向力較遠一側(cè)的鋼筋不論受拉還是受壓都不屈服。 小偏心受壓 2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算大偏心受壓 2.1 偏心受壓構(gòu)件的破壞特征2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算大偏心受壓 破壞性質(zhì)： 產(chǎn)生條件： 且離力較遠一側(cè)的鋼筋適當。較大，部分受拉、部分受壓，受拉鋼筋應力先達到屈服強度，隨后，混凝土被壓碎，受壓鋼筋達屈服強度。構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強度和數(shù)量。 破壞特征：相對偏心距塑性破壞。2.1 偏心受壓構(gòu)件的破壞特征小偏心受壓 2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算產(chǎn)生條件：（1）偏心距很小。（2）偏心距 較大，但離力較遠一側(cè)的鋼筋過多。破壞特征：靠近縱向力

3、一側(cè)的混凝土首先達到極限壓應變而壓碎，該側(cè)的鋼筋達到屈服強度，遠離縱向力一側(cè)的鋼筋不論受拉還是受壓，一般達不到屈服強度。構(gòu)件的承載力取決于受壓區(qū)混凝土強度和受壓鋼筋強度。破壞性質(zhì)：脆性破壞。無法避免，可增加橫向鋼筋約束砼，提高變形能力。要避免判別方法 ：大偏壓 ：小偏壓 ：b的取值與受彎構(gòu)件相同 。 近似判別方法 ：大偏壓 ：小偏壓 ：2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算大小偏心的本質(zhì)區(qū)別：離力較遠的一側(cè)鋼筋是否屈服初始偏心距 理論偏心 距 附加偏心 距 7-1ea20mm (1/30)偏心方向 截面邊長7-27-32.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算幾種偏心距偏心受壓構(gòu)件正承載力計算的思路以大偏壓為例：還有

4、沒有需要補充些什么？還需要考慮壓曲后的偏心距增大問題！軸力在結(jié)構(gòu)變形和位移時產(chǎn)生的附加內(nèi)力。 無側(cè)移 有側(cè)移 二階效應2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算結(jié)構(gòu)設計中考慮（下冊及其他課程）構(gòu)件設計中考慮（本課程）如何考慮NNeiafei二階效應(1)偏心距增大法02規(guī)范、10規(guī)范中的排架結(jié)構(gòu)截面曲率修正系數(shù) 構(gòu)件長細比對截面曲率的影響系數(shù) 構(gòu)件計算長度 當偏心受壓構(gòu)件的長細比l0/i17.5（對應的矩形截面為l0/h 5）時，可取=1.0；當l0/i 17.5時，要按上式計算。02規(guī)范同10規(guī)范排架柱(2)剛度折減的彈性分析法 采用有限元程序進行結(jié)構(gòu)彈性分析，分析過程中應將構(gòu)件剛度折減： 梁 為0.4

5、；柱為0.6 ； 剪力墻、核心簡壁為0.45 按這樣求得的內(nèi)力可直接用于截面設計，ei不需要再乘系數(shù)。 二階效應02規(guī)范、10規(guī)范中的排架結(jié)構(gòu)二階效應Cm-ns法 增大柱端彎矩10規(guī)范（除排架結(jié)構(gòu)柱）（1）不需要考慮P-效應（即彎矩增大）的條件：a.同一主軸方向的桿端彎矩比M1/M2不大于0.9；b.軸壓比不大于0.9；c.構(gòu)件長細比滿足下式：3個條件要同時成立M1 絕對值較小的值，M2絕對值較大，單曲率彎曲時，比值為正， 否則取負值；lc 構(gòu)件計算長度，近似取偏心受壓構(gòu)件相應主軸方向上下支撐點 之間的距離；i 偏心方向的截面回轉(zhuǎn)半徑。二階效應Cm-ns法 增大柱端彎矩10規(guī)范（除排架結(jié)構(gòu)柱）

6、（2）考慮P-效應（即彎矩增大）的彎矩設計值：，對于剪力墻和核心筒墻，可取1.0小偏心受壓時的應力可按下式近似計算： 判別方法 ：大偏壓 ：小偏壓 ：b的取值與受彎構(gòu)件相同 。 近似判別方法 ：大偏壓 ：小偏壓 ：2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算2.2 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算大偏壓：矩形截面非對稱配筋2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算補充條件: 7-157-167-17適用條件: 2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算小偏壓：算例1已知一偏心受壓柱的軸向力設計值N = 1200KN,彎矩M1= M2= 300KNm,截面尺寸 ,計算長度l0 = 3.0m, 混凝土等級為C35，f

7、c=16.7N/mm2，鋼筋為HRB400， ，采用不對稱配筋，求鋼筋截面面積。1、求彎矩設計值（考慮二階效應）所以要考慮附件彎矩的影響判別大小偏壓屬于大偏壓求 大偏壓1.判別式 ：ei0.3h0 且 N 1fc b bh0 2.計算式 ：由式（7-12）得：矩形截面對稱配筋 b或2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算小偏壓1.判別式 ： b 或 ei0.3h0 或 ei 0.3h0 但 N fc b bh0 2.計算式：由式（7-18）有：7-272.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算以式(27)代入式(13)得： 7-287-292.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算式(7-29)為 的三次方程，可用迭代法或近似法求解

8、。則式(7-29)可寫成7-307-312.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算為計算方便，對各級熱軋鋼筋，y與的關(guān)系統(tǒng)一取為： 7-322.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算將式（7-32）代入式（7-31），經(jīng)整理后得： 由式（7-19）得：7-337-342.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算矩形截面：柱的計算長度：C35（fc = 16.7N/mm2）；HRB400（fy=fy=360N/mm2）N = 1200kN，M = 300kNm，對稱配筋。算例算例求ei、e0.1054.1=0.12==zzhhlhei0.10.15.73602701400112+=02規(guī)范算例判別大小偏壓屬于大偏

9、壓02規(guī)范算例求 02規(guī)范矩形截面：柱的計算長度：C35（fc = 16.7N/mm2）；HRB400（fy=fy=360N/mm2）N = 1200kN，M 1= M 2 = 300kNm，對稱配筋。算例算例求彎矩設計值（考慮二階效應）10規(guī)范所以要考慮附件彎矩的影響算例10規(guī)范判別大小偏壓屬于大偏壓算例求 10規(guī)范小偏壓大偏壓工形截面對稱配筋2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算1.先假定中和軸在翼緣內(nèi)，則: 大偏壓（ b）：7-357-36工形截面對稱配筋2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算7-377-382.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算7-397-40工形截面對稱配筋2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算工形截面對稱

10、配筋2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算 直接計算復雜，常采用倪克勤方法近似計算。該法假定材料處于彈性階段，在軸壓、單偏壓、雙偏壓情況下，截面應力都能達允許應力，由材料力學可得：2.3 雙向偏心受壓構(gòu)件承載力計算2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算軸壓 7-43x方向單偏壓： 7-44y方向單偏壓： 7-452.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算雙偏壓： 7-46由式（46）有： 7-472.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算 Nux 軸力作用于x軸，并考慮相應的計算偏心距eix后， 按全部縱向鋼筋計算的構(gòu)件受壓承載力設計值；7-482.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算Nuy 軸力作用于y軸，并考慮相應的計算偏心距eiy 后， 按全部縱

11、向鋼筋計算的構(gòu)件受壓承載力設計值；Nu0 截面軸心受壓承載力設計值。 公式(48)是一個截面承載力復核式。因此，設計時要先假定截面尺寸、材料強度和配筋多少，然后按式(48)核算，至滿足時為止。 計算公式7-49計算截面的剪跨比 與剪力設計值相應的軸向壓力設計值 當N0.3fcA時，取N=0.3fcA。A為構(gòu)件的截面面積。2.4 偏心受壓構(gòu)件斜截面承載力計算2.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算 對框架結(jié)構(gòu)的柱，當其反彎點在層高范圍內(nèi)時，可取=Hn/2h0；當3時，取=3；Hn為柱凈高。計算截面的剪跨比應按下列規(guī)定取用： 對其他偏心受壓構(gòu)件，當承受均布荷載時，取=1.5；當承受集中荷載時，取=a/h0，當

12、3時，取=3。此處，a為集中荷載至支座或節(jié)點邊緣的距離。 =M/Vh02.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算可按構(gòu)造配置箍筋的條件 矩形截面應滿足的條件 7-507-512.偏心受壓構(gòu)件正承載力計算3.1 偏心受拉構(gòu)件的受力特點大偏拉：N在 與 一側(cè)時。截面部分受壓，部分受拉。偏心力一側(cè)砼先開裂，該側(cè)鋼筋屈服，然后另一側(cè)砼被壓碎且鋼筋屈服3.偏心受拉構(gòu)件正承載力計算小偏拉：N在 與 之間時。全截面受拉，混凝土因開裂不能抗拉（不參與工作），兩側(cè)鋼筋均受拉屈服3.2 建筑工程偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計算其中：分別對As與 的重心取矩可得： 小偏心受拉3.偏心受拉構(gòu)件正承載力計算7-567-57適用條件: 大偏心受拉3.偏心受拉構(gòu)件正承載力計算截面尺寸應滿足的條件 受剪計算公式 7-587-59計算截面的剪跨比 與剪力設計值V相應的軸力設計值 3.偏心受拉構(gòu)件正承載力計算內(nèi)容總結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)基本原理?？v向力不與構(gòu)件軸線重合的受力構(gòu)件稱為偏心受力構(gòu)件。特點：截面部分受壓、部分受拉。也可能部分受壓、部分受拉。破壞時，離縱向力較近的一邊混凝土壓碎，鋼筋屈服。構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強度和數(shù)量。構(gòu)件的承載力取決于受壓區(qū)混凝土強度和受壓鋼筋強度。無法避免，可增加橫向鋼筋約束砼，提高變形能力。大小偏心的本質(zhì)區(qū)別：離力較遠的一側(cè)鋼筋是否屈服。附加偏心 距。當偏心受壓構(gòu)件的長細比l0/i17.5