偏心受压构件承载力计算
矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算
矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算一、矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式 (一)大偏心受压构件正截面受压承载力计算(1)计算公式由力的平衡条件及各力对受拉钢筋合力点取矩的力矩平衡条件,可以得到下面两个基本计算公式:s y s y c A f A f bx f N -+=''1α (7-23)()'0''012a h A f x h bx f Ne s y c -+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=α (7-24)式中: N —轴向力设计值;α1 —混凝土强度调整系数;e —轴向力作用点至受拉钢筋A S 合力点之间的距离;a he e i -+=2η (7-25) a i e e e +=0 (7-26)η—考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数,按式(7-22)计算;e i —初始偏心距;e 0 —轴向力对截面重心的偏心距,e 0 =M/N ;e a —附加偏心距,其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20㎜中的较大者; x —受压区计算高度。
(2)适用条件1) 为了保证构件破坏时受拉区钢筋应力先达到屈服强度,要求b x x ≤ (7-27)式中 x b — 界限破坏时,受压区计算高度,o b b h x ξ= ,ξb 的计算见与受弯构件相同。
2) 为了保证构件破坏时,受压钢筋应力能达到屈服强度,和双筋受弯构件相同,要求满足:'2a x ≥ (7-28) 式中 a ′ — 纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。
(二)小偏心受压构件正截面受压承载力计算(1)计算公式根据力的平衡条件及力矩平衡条件可得s s s y c A A f bx f N σα-+=''1 (7-29)⎪⎭⎫ ⎝⎛'-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s s y c a h A f x h bx f Ne 0''012α (7-30) ()'0''1'2s s s s c a h A a x bx f Ne -+⎪⎭⎫⎝⎛-=σα (7-31)式中 x — 受压区计算高度,当x >h ,在计算时,取x =h ;σs — 钢筋As 的应力值,可根据截面应变保持平面的假定计算,亦可近似取:y b s f 11βξβξσ--=(7-32)要求满足:y s y f f ≤≤σ'x b — 界限破坏时受压区计算高度,0h x b b ξ=;b ξξ、 — 分别为相对受压区计算高度 x/h 0和相对界限受压区计算高度x b /h 0 ;'e e 、′— 分别为轴向力作用点至受拉钢筋A s 合力点和受压钢筋A s ′合力点之间的距离 a he e i -+=2η (7-33) ''2a e he i --=η (7-34) (2)对于小偏心受压构件当bh f N c >时,除按上述式(7-30)和式(7-31)或式(7-32)计算外,还应满足下列条件:()()s s y c a a h A f h h bh f e e a h N -+⎪⎭⎫⎝⎛-≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡---'0''00'22 (7-35 )式中 '0h — 钢筋's A 合力点至离纵向较远一侧边缘的距离,即s a h h -='0。
4.3-偏心受压构件承载力计算
4.2 轴心受压构件承载力计算一、偏心受压构件破坏特征偏心受压构件在承受轴向力N和弯矩M的共同作用时,等效于承受一个偏心距为e=M/N的偏心力N的作用,当弯矩M相对较小时,e0就很小,构件接近于轴心受压,0相反当N相对较小时,e0就很大,构件接近于受弯,因此,随着e0的改变,偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。
按照轴向力的偏心距和配筋情况的不同,偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。
1.受拉破坏当轴向压力偏心距e0较大,且受拉钢筋配置不太多时,构件发生受拉破坏。
在这种情况下,构件受轴向压力N后,离N较远一侧的截面受拉,另一侧截面受压。
当N增加到一定程度,首先在受拉区出现横向裂缝,随着荷载的增加,裂缝不断发展和加宽,裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。
荷载继续加大,受拉钢筋首先达到屈服,并形成一条明显的主裂缝,随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸,受压区高度迅速减小。
最后,受压区边缘出现纵向裂缝,受压区混凝土被压碎而导致构件破坏(图4.3.1)。
此时,受压钢筋一般也能屈服。
由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距e0较大发生,故习惯上也称为大偏心受压破坏。
受拉破坏有明显预兆,属于延性破坏。
2.受压破坏当构件的轴向压力的偏心距e0较小,或偏心距e0虽然较大但配置的受拉钢筋过多时,就发生这种类型的破坏。
加荷后整个截面全部受压或大部份受压,靠近轴向压力一侧的混凝土压应力较高,远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。
随着荷载逐渐增加,靠近轴一侧混凝土出现纵向裂缝,进而混凝土达到极限应变εcu被压碎,受压钢筋的应力也达到f y′,远离一侧的钢筋可能受压,也可能受拉,但因本身截面应力太小,或因配筋过多,都达不到屈服强度(图4.3.2)。
由于受压破坏通常在轴向压力偏心距e0较小时发生,故习惯上也称为小偏心受压破坏。
受压破坏无明显预兆,属脆性破坏。
3.受拉破坏与受压破坏的界限综上可知,受拉破坏和受压破坏都属于“材料破坏”。
偏心受压构件的承载力
三、M — N相关曲线
对偏压短柱其承载力: Nu与 e0/h0 有关 <=> Nu与Mu有关
对小偏压:增加轴向力会使构件 构件 N Na 的抗弯能力减小 Nb 对大偏压 对大 偏压:增加 :增加轴向力会使构件 构件 的抗弯能力增大 界限破坏:构件 构件的 的抗弯能力最大.Nc O
a
短柱
b
长柱
截面承载力
D = βε cu Es As (h0 − as' )
h / h0 > ξ > ξb
由7-4 γ 0 N d − f cd bx + σ s As As′ = ' f sd
选钢筋 并合理布置
x < ξ b h0
若ξ ≥ h / h0 , 令x = h
由7-5 γ 0 N d es − f cd bh(h0 − h / 2) ' As = ' f sd (h0 − as' )
N
ζ 2 = 1.15 − 0.01l0 / h ≤ 1
试验研究表明:对于两端铰接柱的侧向挠度曲线近似符合正弦曲线
d2y π2 πx π2 挠度曲线曲率 φ = − = u 2 sin =y 2 2 d x l0 l0 l0 2 l 10 π 2 ≈10 →φ = y 2 或 y =φ 0 10 l0 εc + εs
β = 0.8
' γ 0 N d es ≤ f sd As ( h0 − a′ s ) (7-12)
(3)对小小偏心,As不得小于按下式计算的数量
'2 ' γ 0 N d e ' ≤ 0.5 f cd bh0 + f sd As ( h0 '− a s ) (7-13)
偏心受压构件正截面承载力计算—偏心受压构件正截面受力特点和破坏类型
2.大偏心受压破坏(受拉破坏)
破坏特征: 加载后首先在受拉区出现横向裂
缝,裂缝不断发展,裂缝处的拉力转 由钢筋承担,受拉钢筋首先达到屈服, 并形成一条明显的主裂缝,主裂缝延 伸,受压区高度减小,最后受压区出 现纵向裂缝,混凝土被压碎导致构件 破坏。
类似于:正截面破坏中的适筋梁 属 于:延性破坏
● CB段(N≤Nb)为受拉破坏 ● AB段(N >Nb)为受压破坏
B(Nb,Mb) C(0,M0) Mu
大偏心受压破坏
偏心受压构件的破坏形态
根据偏心距e0和纵向钢筋配筋率的不同,将偏心受压分为两类:
受拉破坏——大偏心受压 Large Eccentricity 受压破坏——小偏心受压 Small Eccentricity
● 如(N,M)在曲线外侧,则
表明正截面承载力不足
Nu A(N0,0)
B(Nb,Mb) C(0,M0) Mu
偏心受压构件的M-N相关曲线
(2)当M=0时,轴向承载
力最大,即为轴心受压承
载力N0(A点)
当N=0时,为受纯弯承载 力M0(C点)
Nu N0 A(N0,0)
(3)截面受弯承载力在B点达 (Nb,Mb)到最大,该点近似 为界限破坏。
⑴取受压边缘混凝土压应变等于cu;
⑵取受拉侧边缘应变为某个值; ⑶根据截面应变分布,以及混凝土和
cu
钢筋的应力-应变关系,确定混凝土 的应力分布以及受拉钢筋和受压钢筋的应力; ⑷由平衡条件计算截面的压力Nu和弯矩Mu; ⑸调整受拉侧边缘应变,重复⑶和⑷
Nu /N0 1.0
Nu /N0 1.0
C=50
小偏心受压破坏
小偏心受压破坏
受压破坏
第八章 偏心受压构件承载力计算公式
第8章 偏心受压构件正截面承载力知 识 点 回 顾•破坏形式及特点 •大小偏心划分 •大偏心算法第8章 偏心受压构件正截面承载力8.1.4 矩形截面偏心受压构件正截面承载力 1. 大偏心受压x £ xb 正截面破坏åN =0g 0 N £ N u = a1 f c bx + f y¢ As¢ - f y Asxö æ ¢ g 0 Ne £ N u e = a1 f c bx ç h0 - ÷ + f y¢ As¢ ( h0 - as ) 2ø èå M As = 0适用条件: x £ xb ¢ x ³ 2 as As 配筋率: r= ³ r min = max ( 0.45 ft fy, 0.2% ) bh第8章 偏心受压构件正截面承载力¢ 当 x < 2as 时,受压钢筋(此时不屈服)计算, 有两种处理方式: (1)规范算法设混凝土合力中心与 As¢ 形心重合。
åM¢ As=0¢ Ne¢ £ N u e¢ = f y As ( h0 - as )(2)平截面假定算法¢ s s¢ = Ese cu (1 - b1 as x )第8章 偏心受压构件正截面承载力2. 小偏心受压构件 (1)基本计算公式 x > xb矩形截面小偏心受压构件承载力计算简图第8章 偏心受压构件正截面承载力小偏心受压构件计算公式:åN =0åMAsg 0 N £ N u = a1 f c bx + f y¢ As¢ - s s Asxö æ ¢ g 0 Ne £ N u e = a1 f c bx ç h0 - ÷ + f y¢ As¢ ( h0 - as ) 2ø è=0依据平截面假定( b1 = 0.8 ):æ b1hoi ö s si = Ese cu ç - 1÷ è x ø公路桥规:æ b1 - x ö s si = ç ÷ fy è b1 - xb øxb < x £ 2 b1 - xb第8章 偏心受压构件正截面承载力依据平截面假定:公路桥规:第8章 偏心受压构件正截面承载力(2) “反向破坏”的计算公式 偏心距很小,且远离轴向压力一侧的钢筋配置得 不够多,偏心压力有可能位于换算截面形心轴和 截面几何中心之间。
偏心受压构件的正截面承载力计算
xhoho 22[0Ndesffcsd 'db A s'(hoas')]
➢当 2as x时bh,0
As fcdbxffs'dsdAs' 0Nd
➢当 x ,b h且0
时x , 2 a s
令 x ,2则a可s 求得
As
0 Nd es
偏压构件是同时受到轴向压力N和弯矩M的作用, 等效于对截面形心的偏心距:e。=M/N的偏心压力的 作用。
图7-1偏心受压构件与压弯构件图
偏心距: 压力N的作用点离构件截面形心的距离e0 压弯构件: 截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。
偏心受压: (压弯构件)
单向偏心受力构件 双向偏心受力构件
大偏心受压构件 小偏心受压构件
fsd (ho as)
2)当 e0 0时.3h0
已知:b hN d M d f c d f s d f s d l 0
求: As 、 As '
注:As不论是拉还是压,均未达屈服强度,可按一则最小配筋 率来进行设计.
解: 令 A sm 'in b h 0 .0 0 2 b h
由式(7-6)和式(7-10),可求得x方程组
由7-10可钢筋应力 s
s cuEs(xh0 1)
由7-4可求得NU
0 N d fc d b x fs dA s sA s
2.当 h时/ h,0 取 代x入7h-10得钢筋应力
承载力NU1
近偏心则破坏
再由 7s -4求得截面
由公式7-13求截面承载力NU2 远偏心则破坏
0 N d e s f c d b h ( h 0 h /2 ) f s d A s ( h 0 a s )
7.偏心受压构件的截面承载力计算20191120精品文档
梁。
s As
f y'As'
◆受压破坏特征:破坏是由于混凝土被压碎而引起的,破坏时
靠近纵向力一侧钢筋达到屈服强度,远侧钢筋可能受拉也可
能受压,受拉时未屈服,受压时可能屈服也可能未屈服。
◆ 承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋,破坏具有脆性 性质。
ÊÜ À Æ »µ ÊÜ Ñ¹ Æ »µ
偏心受压构件的破坏形态展开图
ns11219ei /7h0×(lhc)2近似取 ns11310ei /0h0×(lhc)2
ei e0ea M N2 ea
n
s1130(M N 021ea)/h0
×(lc)2 h
对于“受压破坏”的小偏心受压构件上式显然不适用
在计算破坏曲率时,需引进一个修正系数c,对截面曲率进行修
P—Δ效应
最大一阶和二阶弯矩在柱端且符号相同。 当二阶弯矩不可忽略时,应考虑结构侧移的影响。
N F
N
M0max Mmax
Mmax =Mmax +M0max
7.2.2 矩形截面偏心受压构 件承载力计算公式
一、 区分大小偏心受压破坏的 界限破坏
≤b属于大偏心破坏形态 > b属于小偏心破坏形态
N ( ei+ f )
图示典型偏心受压柱,跨中侧
向挠度为f。因此,对跨中截面, 轴力N的偏心距为ei + f ,即跨 中截面的弯矩为M =N ( ei + f )。
xN ei
(一) P-δ效应
y y f × sin px
le f
ei N
le
在截面和初始偏心距相同的情
N ei
况下,柱的长细比l0/h不同,侧
7.2偏心受压构件正截面承载力计算
偏心受力构件承载力的计算
第七章 偏心受力构件承载力的计算西安交通大学土木工程系 杨 政第七章 偏心受力构件承载力的计算结构构件的截面受到轴力N和弯矩M共同作用,只在截 面上产生正应力,可以等效为一个偏心(偏心距 e0=M/N ) 作用的轴力N。
因此,截面上受到轴力和弯矩共同作用的结 构构件称为偏心受力构件。
N NM N(a )N N M(b )N(c )(d )(e )(f)第七章 偏心受力构件承载力的计算显然,轴心受力( e0=0 )和受弯( e0=∞)构件为其特 例。
当轴向力为压力时,称为偏心受压;当轴向力为拉力 时,称为偏心受拉。
偏心受压构件多采用矩形截面,工业建筑中尺寸较大的 预制柱也采用工字形和箱形截面,桥墩、桩及公共建筑中的 柱等多采用圆形截面;而偏心受拉构件多采用矩形截面。
e0=0 轴心受拉 偏心受拉 大偏心 e0=∞ 纯弯 偏心受压 小偏心 e0=0 轴心受压小偏心大偏心第七章 偏心受力构件承载力的计算7.1 偏心受压构件正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件的破坏形态偏心受压构件是工程中使用量最大 的结构构件,其受力性能随偏心距、配 筋率和长细比( l0/h )等主要因素而变 化。
与轴心受压构件类似,根据构件的 长细比,偏心受压柱也有长柱和短柱之 分。
此外,其他一些重要因素,例如混 凝土和钢筋材料的种类和强度等级、构 件的截面形状、钢筋的构造、荷载的施 加途径等,都对构件的受力性能和破坏 形态产生影响。
第七章 偏心受力构件承载力的计算受压(小偏心受压)破坏 偏心受压构件破坏类型 受拉(大偏心受压)破坏7.1 偏心受压构件正截面承载力计算第七章 偏心受力构件承载力的计算受压(小偏心受压)破坏 受压应力较大一侧的应变首先达到混凝土的极限压应变 而破坏,同侧的纵向钢筋也受压屈服;而另一侧纵向钢筋可 能受压也可能受拉,如果受压可能达到受压屈服,但如果受 拉,则不可能达到受拉屈服。
构件的承载力主要取决于受压混凝土和受压纵向钢筋。
第七章偏心受压构件的正承载力计算-PPT
基本计算公式
受压区混凝土都能达到极限压应变; As’达到抗压强度设计值fsd’ ;
As受拉,也可能受压,大小ss。
es e0 h 2 as
es' e0 h 2 as'
es 、 es' —分别为偏心应力 0 Nd 至钢筋 As 合力点和钢筋 As' 合力作用点的距离;
1 2
ei
N
f
s
t
c
h0
偏心距增大系数
1 f
ei
f
1 1717
l0 2 h0
1 2
1
1 1717ei
l0 2 h0
1
2
h 1.1h0
1 1
1400 ei
l0 h
2
1
2
h0
ei
N
f
s
t
c
h0
根据偏心压杆得极限曲率理论分析,《公路桥规》规定
1 1 1400
e0
(
l0 h
)2
1
2
h0
1
0.2 2.7
as 、 as' —分别为钢筋 As 合力点和钢筋 As' 合力作用点至截面边缘的距离。
基本计算公式
纵轴方向得合力为零
0 Nd
Nu
fcdbx
f
' sd
As'
s s As
对钢筋As合力点得力矩之与等于零
0 Nd es
Mu
fcd
bx(h0
x 2
)
f
' sd
As'
(h0
as'
)
1
2
基本构件计算矩形截面偏心受压构件承载力的计算
矩形截面偏心受压构件正截面承载力的计算一、基本公式1. 计算图式2. 基本公式由0=∑x N 得:)](11[g g g gsa cb u j A A R bx R N N σγγγ-''+=≤ 由0=∑gA M 得:)](1)2(1[00g g g sa cb u j a h A R x h bx R M e N '-''+-=≤γγγ由0=∑'gA M 得:)](1)2(1[0g g g sg a c b u j a h A a x bx R M e N '-+'--=≤'σγγγ 混凝土受压区高度由下式确定:e A R e A xh e bx R g gg g a '''-=+-σ)2(0(对偏心作用力点取矩) e e '、-分别为偏心压力j N 作用点至钢筋g A 合力作用点和钢筋g A '合力作用点的距离,按下式计算:η=e g a h e -+20;η='e g a h e '+-203.公式的注意事项(1)钢筋g A 的应力g σ取值当jg h x ξξ≤=0时,构件属于大偏心受压构件,这时取g g R =σ(受拉钢筋屈服);当jg h x ξξ>=0时,构件属于小偏心受压构件,这时g σ按下式计算,但不大于g R 值:)19.0(003.0-=ξσg g E ,式中g E 为受拉钢筋的弹性模量。
(2)为保证构件破坏时,大偏心受压构件截面上的受压钢筋能达到抗压设计强度gR ',必须满足g a x '≥2,否则受压钢筋的应力可能达不到g R '。
与双筋截面受弯构件类似,这时可近似取g a x '=2,由截面受力平衡条件(0=∑'g A M )可得:)(0gg g s bu j a h A R M e N '-=≤'γγ 上式计算的正截面承载力u M 比不考虑受压钢筋gA '更小时,计算中不考虑受压钢筋g A '的影响。
偏心受压构件承载力计算
轴心受压构件承载力计算一、偏心受压构件破坏特征偏心受压构件在承受轴向力N和弯矩M 的共同作用时,等效于承受一个偏心距为e0=M/N的偏心力N的作用,当弯矩M相对较小时,e0就很小,构件接近于轴心受压,相反当N相对较小时,e0就很大,构件接近于受弯,因此,随着e0 的改变,偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。
按照轴向力的偏心距和配筋情况的不同,偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。
1.受拉破坏当轴向压力偏心距e0 较大,且受拉钢筋配置不太多时,构件发生受拉破坏。
在这种情况下,构件受轴向压力N后,离N较远一侧的截面受拉,另一侧截面受压。
当N增加到一定程度,首先在受拉区出现横向裂缝,随着荷载的增加,裂缝不断发展和加宽,裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。
荷载继续加大,受拉钢筋首先达到屈服,并形成一条明显的主裂缝,随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸,受压区高度迅速减小。
最后,受压区边缘出现纵向裂缝,受压区混凝土被压碎而导致构件破坏(图4.3.1)。
此时,受压钢筋一般也能屈服。
由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距e0 较大发生,故习惯上也称为大偏心受压破坏。
受拉破坏有明显预兆,属于延性破坏。
2.受压破坏当构件的轴向压力的偏心距e0 较小,或偏心距e0 虽然较大但配置的受拉钢筋过多时,就发生这种类型的破坏。
加荷后整个截面全部受压或大部份受压,靠近轴向压力一侧的混凝土压应力较高,远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。
随着荷载逐渐增加,靠近轴一侧混凝土出现纵向裂缝,进而混凝土达到极限应变εcu 被压碎,受压钢筋的应力也达到f y′,远离一侧的钢筋可能受压,也可能受拉,但因本身截面应力太小,或因配筋过多,都达不到屈服强度(图4.3.2)。
由于受压破坏通常在轴向压力偏心距e0 较小时发生,故习惯上也称为小偏心受压破坏。
受压破坏无明显预兆,属脆性破坏。
3.受拉破坏与受压破坏的界限综上可知,受拉破坏和受压破坏都属于材料破坏”。
偏心受压构件承载力计算
承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋, 这种破坏突然,属于脆性破坏。
偏心受压构件承载力计算
两类偏心受压破坏的界限
共同点:破坏时受压钢筋均可以屈服。 根本区别:破坏时受拉纵筋 As是否屈服。 界限状态:受拉纵筋 As屈服,同时受压区混凝土达到极限压 应变 cu 。 界限破坏特征与适筋梁、与超筋梁的界限破坏特征完全 相同,因此, b 的表达式与受弯构件的完全一样。
系数考虑。
N ei
N ( ei+ f )
1 1
140e0i
lh0 212
h0
1 考虑小偏心受压构件截面的曲率修正系数
2 偏心受压构件长细比对截面曲率的影响系数
10.5 N fcA1.0
21.1 50.0lh 0 11.0
偏心受压构件承载力计算
偏心受压构件N-M相关曲线
N-M相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下偏心受压构件承载力的规律
b 1
N b b 1 e 1 f c b 0 2 ( 1 h 0 . 5 ) b b 1 ( N 1 f c b h 0 ) h 0 ( a s ')
这是一个 的三次方程,设计中计算很麻烦。为简化计算,取
(10.5) b0.4 b1
3 b b1
N (1 e0 .N b 4) h (3 0 1f 1cfb a cb s0 )2 h0 h b 1fcb0hb
工程结构(1)
偏心受压构件承载力计算
偏心受压构件承载力计算
学习目标
掌握偏心受压构件的破坏形态 掌握大小偏心受压判别 掌握对称配筋矩形截面偏心受压构件承载力计算 熟悉偏心受压构件构造要求
6.2-偏心受压构件承载力计算
第六章 受压构件承载力计算
x
e
N
ei
As
As'
b
as
h
a
' s
s s As
1 fcbx f'yA's
N 1 fcbx f yAs s s As
Ne 1 fcbx(h0 x 2) f yAs(h0 as' )
N——轴向力设计值; e——轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离
第六章 受压构件承载力计算
N 1 fcbx f yAs s s As Ne 1 fcbx(h0 x 2) f yAs(h0 as' )
e ei 0.5h as 初始偏心距 ei e0 ea
ss——受拉钢筋应力;As——受拉钢筋面积;
As’——受压钢筋面积;b——宽度; x ——受压区高度;fy‘——受压钢筋屈服强度 ;
情形1最大弯矩M2,二阶弯矩不引起最大弯矩的增加
情形2最大弯矩Mmax ,距离端部某距离,Nf只能使Mmax比
M2稍大。
e0 N
情形1 情形2
M2=N e0 M2
M2
M2
Nf
N
M0
N e1
N M1 = -N e1 M1
Mmax= M0+ Nf
第六章 受压构件承载力计算
结论:
•构件两端作用相等弯矩时,一阶、 二阶弯矩最大处重 合,一阶弯矩增加最大,即,临界截面弯矩最大。
e0
M N
e0为相对偏心距。
由于施工误差及材料的不均匀性等,将使构件的
偏心距产生偏差,因此设计时应考虑一个附加偏心 距ea,规范规定:附加偏心距取偏心方向截面尺寸 的1/30 和20mm中的较大值。
(新)第7章:钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
b的取值与受弯构件相同 。
近似判别方法 :
ei 0.3h0 ei 0.3h0
2.偏心受压构件正承载力计算
2.2 偏心受压构件正截面承载力计算
矩形截面非对称配筋
大偏压:
X 0,N 1 fcbx f y' As' f y As
由式(7-19)得:
…7-33
2.偏心受压构件正承载力计算
2.1 偏心受压构件的破坏特征
小偏心受压
无法避免,可增加横 向钢筋约束砼,提高 变形能力。 要避免
产生条件: (1)偏心距很小。
(2)偏心距 (e0 / h) 较大,但离力较远一侧的钢筋过多。 破坏特征:靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎 ,该侧的钢筋达到屈服强度,远离纵向力一侧的钢筋 不论受拉还是受压,一般达不到屈服强度。构件的承 载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。 破坏性质: 脆性破坏。
2.偏心受压构件正承载力计算
2.1 偏心受压构件的破坏特征
大偏心受压
产生条件: 相对偏心距 (e0 / h ) 较大, 且离力较远一侧的钢筋适当。 破坏特征: 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。 构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。 破坏性质: 塑性破坏。
c
0.5 f c A 1.0 N
2.偏心受压构件正承载力计算
小偏心受压时的应力可按下式近似计算:
1 s fy b 1
s 0时,As受拉; s 0时,As受压; f y f y ; s f y时,取 s f y。
(完整版)矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算
矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算一、矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式 (一)大偏心受压构件正截面受压承载力计算(1)计算公式由力的平衡条件及各力对受拉钢筋合力点取矩的力矩平衡条件,可以得到下面两个基本计算公式:s y s y c A f A f bx f N -+=''1α (7-23)()'0''012a h A f x h bx f Ne s y c -+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=α (7-24)式中: N —轴向力设计值;α1 —混凝土强度调整系数;e —轴向力作用点至受拉钢筋A S 合力点之间的距离;a he e i -+=2η (7-25) a i e e e +=0 (7-26)η—考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数,按式(7-22)计算;e i —初始偏心距;e 0 —轴向力对截面重心的偏心距,e 0 =M/N ;e a —附加偏心距,其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20㎜中的较大者; x —受压区计算高度。
(2)适用条件1) 为了保证构件破坏时受拉区钢筋应力先达到屈服强度,要求b x x ≤ (7-27)式中 x b — 界限破坏时,受压区计算高度,o b b h x ξ= ,ξb 的计算见与受弯构件相同。
2) 为了保证构件破坏时,受压钢筋应力能达到屈服强度,和双筋受弯构件相同,要求满足:'2a x ≥ (7-28) 式中 a ′ — 纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。
(二)小偏心受压构件正截面受压承载力计算(1)计算公式根据力的平衡条件及力矩平衡条件可得s s s y c A A f bx f N σα-+=''1 (7-29)⎪⎭⎫ ⎝⎛'-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s s y c a h A f x h bx f Ne 0''012α (7-30) ()'0''1'2s s s s c a h A a x bx f Ne -+⎪⎭⎫⎝⎛-=σα (7-31)式中 x — 受压区计算高度,当x >h ,在计算时,取x =h ;σs — 钢筋As 的应力值,可根据截面应变保持平面的假定计算,亦可近似取:y b s f 11βξβξσ--=(7-32)要求满足:y s y f f ≤≤σ'x b — 界限破坏时受压区计算高度,0h x b b ξ=;b ξξ、 — 分别为相对受压区计算高度 x/h 0和相对界限受压区计算高度x b /h 0 ;'e e 、′— 分别为轴向力作用点至受拉钢筋A s 合力点和受压钢筋A s ′合力点之间的距离 a he e i -+=2η (7-33) ''2a e he i --=η (7-34) (2)对于小偏心受压构件当bh f N c >时,除按上述式(7-30)和式(7-31)或式(7-32)计算外,还应满足下列条件:()()s s y c a a h A f h h bh f e e a h N -+⎪⎭⎫⎝⎛-≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡---'0''00'22 (7-35 )式中 '0h — 钢筋's A 合力点至离纵向较远一侧边缘的距离,即s a h h -='0。
钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力计算
2、受压破坏(小偏心受压) As受压不屈服
As受拉不屈服
As受压屈服
As受压屈服时 As受压屈服判断条件
大小偏心近似判据 真实判据
不对称配筋
大偏心受压不对称配筋 小偏心受压不对称配筋
实际工程中,受压构件常承受变号弯矩作用,所以采用对 称配筋 对称配筋不会在施工中产生差错,为方便施工通常采用对 称配筋
随l 0/h的增加而减小,通过乘一个修正系数ζ2(称为偏
心受压构件长细比对截面曲率的影响系数)
实际考虑是在初始偏心距ei 的基础上×η
上节课总结
一、初始偏心距
e0=M/N
附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值, h是指偏心方向的截面尺寸。
二、两类偏心受压破坏的界限
ξ ≤ξb, 受拉钢筋先屈服,然后混凝土压碎-
1、大偏心受压 x=N/a1 fcb
若x=N /a1 fcb<2a",可近似取x=2a",对受压钢筋合力点取矩可
e" = hei - 0.5h + a"
2、小偏心受压 x=N /a1 fcb>
对称配筋截面设计
对称配筋截面校核 例5-9、5-10及5-11 构造要求(配筋率问题讲解) 作业:5.4、5.5、5.6、5.7、5.8
对称配筋
大偏心受压对称配筋 小偏心受压对称配筋
非对称配筋矩形截面
截面设计
按e i ≤ 0.3h0按小偏心受压计算
若ei > 0.3h0先按大偏心受压计算, (ξ≤ξb确定 为大偏心受压构件。若求得的ξ>ξb时,按小
偏心受压计算。) 强度复核
一s 不对称配筋截面设计 1 s 大偏心受压(受拉破坏)
受压构件正截面承载力计算
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偏心距增大系数η
钢筋混凝土偏心受压构件中的压力在构件发生挠曲变形时会引起 附加内力,即二阶效应。
y y fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ?sin px
le f
ei N
le
x
N
ei
对于长细比较大的构件(l0 5),二阶效应引 起的附加弯矩不能忽略;通h 常采用偏心距增大
系数考虑。
N ei
①
Ne1
fcbx(h0
x) 2
fyAs(h0
as' )
②
eei 0.5has
近似s取 fyb11 fys fy 但 21- b时, s= 取 fy
塑性破坏,破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁 相似。 承载力主要取决于受拉侧钢筋。
受压破坏——小偏心受压破坏
发生条件:1.相对偏心距e0/h0较小时; 2.或虽然相对偏心距e0/h0较大,但受拉 纵筋As 数量过多时。
截面受压一侧混凝土和钢筋的受力较大,而另 一侧钢筋的应力较小,可能受拉也可能受压;
由于是对称配筋:As=A's ,fy=f'y所以: 此题,N<Nb ,满足对称配筋大偏心受压的条件。 x<2a's=2×40=80mm,近似取x=2a's ,则 最后选用4 20(As=1256mm2)
受压破坏(小偏心受压破坏)承载力计算
e
ei N
sAs 1 fcbx
f'yA's
基本平衡方程
N1fcbx fyAs sAs
学习目标
掌握偏心受压构件的破坏形态 掌握大小偏心受压判别 掌握对称配筋矩形截面偏心受压构件承载力计算 熟悉偏心受压构件构造要求
=N e0
As? = As
偏心受压构件破坏形态
偏心距e0=M/N
e0 N
As?
As
N M=N e0
As? = As
偏压构件破坏形态
受拉破坏 (大偏心受压破坏) 受压破坏 (小偏心受压破坏)
b x 2as
保证受压钢筋A‘s 应力达到屈服强度,与双筋 矩形截面正截面承载力计算适用条件相似。 发生条件:相对偏心距e0/h0较大,
且受拉纵筋As不过多时。
对称配筋截面
实际工程中,受压构件常承受变号弯矩作用,所以采用对称配筋
对称配筋不会在施工中产生差错,为方便施工通常采用对称配筋
A s A s f y f y
截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到 破坏,受压侧钢筋能够达到屈服,而另一侧钢 筋未达到屈服;临近破坏时,受拉区混凝土可 能出现细微的横向裂缝。
承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋, 这种破坏突然,属于脆性破坏。
两类偏心受压破坏的界限
共同点:破坏时受压钢筋均可以屈服。 根本区别:破坏时受拉纵筋 As是否屈服。 界限状态:受拉纵筋 As屈服,同时受压区混凝土达到极限压 应变 cu 。 界限破坏特征与适筋梁、与超筋梁的界限破坏特征完全 相同,因此, b 的表达式与受弯构件的完全一样。
代入
a a 基本公式得
N 1 fcbx
Ne
1
fcbx(h0
x) 2
fyAs(h0
as'
)
判别条件:当 eb时ei ,为h2 大as偏心受压
b
N Nb
对称配筋偏心受压矩形截面设计
判别大小偏心:Nb1fcbbh0 若N ≤Nb,为大偏心受压;
求得x:
x
N
1 fcb
若 x 2as , A sA sNe fy 1 (fh cb 0 (x h a0 s')0.5x)
N ( ei+ f )
1 1
1400ei
l0 h
212
h0
1 考虑小偏心受压构件截面的曲率修正系数
2 偏心受压构件长细比对截面曲率的影响系数
1
0.5fcA1.0 N
21.150.01lh0 1.0
偏心受压构件N-M相关曲线
N-M相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下偏心受压构件承载力的规律
若x 2as ,近似取 x 2as ,则
A s A sfy(N h0 eas ');eeih 2as '
例题1
一矩形截面受压构件b×h=300×500mm,构件的 计算长度l0=6m。荷载作用下产生的截面轴向力设 计值N=130kN,弯矩设计值M=210kN·m,混凝土 强度等级为C30(fc=14.3N/mm2,α1=1.0 ),纵向 受力钢筋为HRB400级(fy=f‘y=360N/mm2 , ξb=0.518 )。对称配筋,求受拉钢筋A's 和As 截面 面积。
大、小偏心受压构件判别条件:
当 b 时,为 大 偏心受压; 当 b 时,为 小 偏心受压。
受拉破坏(大偏心受压破坏)承载力计算
N
e
ei
平衡方程
N 1 fcbx fyAs fyAs
N
e
1
fcbx(h0
x) 2
f
yAs(h0
as'
)
1 fcbx
f y As
f
' y
A
' s
e
ei
h 2
as
e——压力N至受拉钢筋As合力中心的距离。
受拉破坏——大偏心受压破坏
发生条件:相对偏心距e0/h0较大, 且受拉纵筋As不过多时。
截面受拉侧混凝土较早出现裂缝; 受拉钢筋的应力随荷载增加发展较快,首先达
到屈服; 此后裂缝迅速开展,受压区高度减小; 最后,受压侧钢筋A's 受压屈服,压区混凝土压
碎而达到破坏。 这种破坏具有明显预兆,变形能力较大,属于
[解]设as=a's=40mm , h0=h-40=500-40=460mm
mm
ea=20mm 或h/30=500/30=16.67mm ,取ea=20mm ei=e0+ea=1615.4+20=1635.4mm
由于l0/h=6000/500=12>5 ,应考虑η
ηei=1.029×1635.4=1682.8mm>0.3h0=0.3×460=138mm。
N
e
1
fcbx(hN0
x) 2
f
yAs(h0
as'
)
e0
N
e
ei
As
h 2
as
M=N e0
As? = As
As?
偏心距e0=M/N 为考虑施工误差及材料的不均匀等因素的不利影响, 引入附加偏心距ea; 即在承载力计算中,偏心距取计算偏心距e0=M/N与 附加偏心距ea之和,称为初始偏心距ei:
ei e0 ea
当轴力较小时,M随N的增加 而增加;当轴力较大时,M
随 相N关的曲增线加上而的减任小一;点代表截面 处于正截面承载力极限状态; CB段为受拉破坏(大偏心) AB段为受压破坏(小偏心)
配筋设计用:N-M相关曲线设计图表
受拉破坏(大偏心受压破坏)承载力计算适用条件
判别条件:当 b 时,为 大 偏心受压