第七章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算.pptx
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Nu A(N0,0)
B(Nb,Mb)
⑸如截面尺寸和材料强度保持
不变,Nu-Mu相关曲线随配 筋率的增加而向外侧增大。
C(0,M0) Mu
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混凝土结构设计原理
第 7章
§7.4 偏心受压构件的破坏特征
N M=N e0
e0 N
As
As? = As
As?
压弯构件
偏心受压构
件 偏心距e0=0时,轴心受压构件
…7-2
ei e0 ea
…7-3
第4页/共43页
混凝土结构设计原理
第 7章
3 偏心距增大系数
二阶效应——轴力在结构变形和位移时产生的附加内力。
无侧移
有侧移
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混凝土结构设计原理
第 7章
y px y f ?sin le
f
ei N
le
xN ei
◆ 由于侧向挠曲变形,轴向力将 N ei 产生二阶效应,引起附加弯矩。
h / 2)
f
' y
As
(h0'
as )
…7-23
As
Ne'
1 fcbh(h0 0.5h)
f
' y
(h0'
as
)
式中:
e' h / 2 as' ei
ei e0 ea
此时不考虑,ei中扣除ea。
…7-24
第29页/共43页
混凝土结构设计原理
第 7章
❖矩形截面 对称 配筋偏心受压构件正截面承载力
N
◆在未达到截面承载力极限状态 之前,侧向挠度 f 已呈不稳定
N0
发展 即柱的轴向荷载最大值发生在
第七章偏心受压构件的正截面承载力计算

b
f sd 1 cu E s
三、偏心受压构的相关曲线 1)当 (M N ) 落在曲线 abd 上或曲线以外,
则截面发生破坏。
2) e M N tg , 愈大,
e 愈大。
3)
三个特征点 (a、b、c)
4)M-N曲线特征 ab段 (受 拉 破 坏 段):轴压力的增加 会使其抗弯能力增加
第七章
偏心受压构件的正截面承载力计算
本章主要内容:
偏压构件正截面的受力特点和两种破坏形态, 大小偏压的分界和判别条件; 熟习偏心受压构件的二阶效应及计算; 矩形截面偏心受压构件的正截面承载力计算方法, 包括计算公式、公式的适用条件、对称配筋和非 对称配筋的截面设计和截面复核; I形、T形截面偏心受压构件的正截面承载力 计算方法; 圆形截面偏心受压构件的截面设计和截面复核; 偏心受压构件配筋的构造要求和合理布臵。
h es e0 as 2
偏心力
h es e0 as 2
对公式的使用要求及有关说明如下:
(1)钢筋 As 的应力 s 取值:
当 当
x / h0 b
时,大偏心受压,取 s f sd 时,小偏心受压,
x / h0 b
si cu Es (
因此以下仅介绍对称配筋的工字形截面的计算方对称配筋截面指的是截面对称且钢筋配臵对称对于对称配筋的工字形和箱形截面有1截面设计对于对称配筋截面可由式738并且取中和轴位于肋板中则可将x代入中和轴位于肋板中重新求x计算受压区高度x时采用与相应的基本公式联立求解在设计时也可以近似采用下式求截面受压区相对高度系数截面复核方法与矩形截面对称配筋截面复核方法相似唯计算公式不同
偏心受压: (压弯构件) 二. 工程应用
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
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
偏心受拉构件正截面承载力计算

在此情况下,离轴力较远一侧的钢筋 As必然不屈服,
设计时取
As As
Ne f y (h0 a)
② 截面校核:按式(2)进行。
(4)偏心受拉构件的斜截面承载力计算
轴拉力的存在使斜裂缝贯通全截面,从而不存在剪 压区,降低了斜截面承载力。因此,受拉构件的斜截面 承载力公式是在受弯构件相应公式的基础上减去轴拉力 所降低的抗剪强度部分,即0.2N。
(1) (2)
②截面设计:已知构件尺寸、材料强度等级和内力, 求配筋。在此情况下基本公式中有二个未知数,可直 接求解。
③截面校核:一般已知构件尺寸、配筋、材料强度, 偏心距e0,由式(1)和式(2)都可直接求出N,并 取其较大者。
2)对称配筋
①截面设计:已知构件尺寸、材料强度等级和内力, 求配筋。
f y——纵向钢筋抗拉强度设计值;
N ——轴心受拉承载力设计值。
7.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
(1)偏心受拉构件的破坏特征
1)大偏心受拉破坏 当轴力处于纵向钢筋之外时发生此种破坏。破坏时
距纵向拉力近的一侧混凝土开裂,混凝土开裂后不会形 成贯通整个截面的裂缝,最后,与大偏心受压情况类似, 钢筋屈服,而离轴力较远一侧的混凝土被压碎 。
受剪承载力的降低与轴向拉力N近乎成正比。 《规范》对矩形截面偏心受拉构件受剪承载力:
V
1.75
1.0
ftbh0
f yv
Asv s
h0
0.2N
当右边计算值小于
f yv
Asv s
h0 时,即斜裂缝
贯通全截面,剪力全部由箍筋承担,受剪承载
力应取
f yv
Asv s
h0 。
为防止斜拉破坏,此时的
0.36ftbh0。
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算

由式(7-19)得:
As
As'
Ne 1 fcbx(h0 0.5x)
f
' y
(h0
as' )
Ne 1 fcbh2 (1 0.5 )
f
' y
(h0
as' )
…7-34
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混凝土构造设计原理
第7章
❖Ⅰ形截面对称配筋偏心受压构件正截面承载力 概述:
主页
大偏压 ( b ) 小偏压 ( b )
f
' y
(h0
as' )
式中:e ei h / 2 as
…7-26
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混凝土构造设计原理
第7章
小偏压:
1.鉴别式 : > b 或 ei<0.3h0
或 ei >0.3h0 但 N > fc b bh0
2.计算式
:
s
1 b 1
fy
由式(7-18)有:
N
1 fcbh0
0.5x) 1 fc (bf'
fy (h0 as' )
b)hf'
(h0
0.5hf'
)
…7-38
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混凝土构造设计原理
第7章
2.若x bh0,为小偏压。此时: 若 bh0 x h h f ,则
As
As'
Ne 1
fc (bf'
b)hf'
(h0 0.5hf' ) 1
x
2a
' s
2as' x hf'
钢筋混凝土受拉构件承载力计算—偏心受拉构件正截面承载力计算

这时本题转化为已知As´求As的问题。
(3)求As
= −
+ ′ ′ ( − ′ )
得
× × = . × . × − .
+ × × ( − )
偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
− =
×
属于大偏心受拉构件。
(2) 计算As´
= − + = −
+ =
由式(5-6)可得
′
− ² ( − . )
=
′ ( − ′ )
As=1963mm2
,
(1-1)、(1-2)式可得
′
=
=
− ( −. ) ²
′ ( −′ )
+′ ′ +
(5-6)
(5-7)
当采用对称配筋时,求得x为负值,取 = 2′ ,并对As´合力点取矩,计算As 。
偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
315×103 ×125−1.0×14.3×1000×1752 ×0.55×(1−0.5×0.55)
=
<0
300×(175−25)
偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
取
′ = ′ = . × × = ²
取2
16,
选2
16,A's=402mm2
偏心受拉构件的正截面受力原理及承载能力计算
判别条件:
M h
e
as
N 2
M h
e
as
N 2
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课

一、填空题
1、小偏心受压构件的破坏都是由于 混凝土被压碎 而造成的。 2、大偏心受压破坏属于 延性 ,小偏心破坏属 于 脆性 。 3、偏心受压构件在纵向弯曲影响下,其破坏特 征有两种类型,对长细比较小的短柱属于 材料 破坏,对长细比较大的细长柱,属于 失稳 破坏。
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
判断题
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
三、计算题
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力力计算习题课
7、偏心受压构件 轴向压力N
是对抗剪有利。
填空题
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
二、判断题
不大于 0.2%bh 。 1、在偏心受压构件中,As (× ) 2、小偏心受压构件偏心距一定很小。( ×)
3、在偏心受力构件中,大偏压比小偏压材料受 力更合理。( √ )
填空题
第7章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算习题课
4、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) 将柱端的附加弯矩计算,用 偏心距调节系数 和 弯矩增大系数 来表示。
b 5、大小偏心受压的分界限是 。
6、对于对称配筋的偏心受压构件,在进行截面 设计时, b 和 b 作为判别偏心受压类 型的唯一依据。
第七章偏心受力构件

§7.1 概 述
7.1.1 定义 偏心受力构件是指轴向力偏离截面形心或构件
同时受到弯矩和轴向力的共同作用。
N
NM
N
(a)
N
(b)
NM
(c)
N
图7-1
(d)
(e)
(f)
偏心受拉(拉弯构件) 偏心受压(压弯构件)
单向偏心受力构件 双向偏心受力构件
7.1.2. 工程应用
hf 100mm
d 80mm
第
混凝土
七 章
7.2.3 配筋形式
• 纵筋布置于弯矩作用方向两侧面 d12mm 纵筋间距>50mm 中距 350mm
构造给筋212
构造给筋416
h<600 (a)
600h1000 (b)
1000<h1500 (c)
600h1000 (d)
(g)
600h1000 (e)
N2 N2ei
短柱(材料破坏)
B
中长柱(材料破坏)
N1af1 C
细长柱(失稳破坏)
N2af2
E
图7-8 0
D
M
N
f
M = N(ei+f)
侧向挠曲将引起附加弯矩,
M增大较N更快,不成正比。
二阶矩效应
ei+ f = ei(1+ f / ei) = ei
=1 +f / ei
…7-6
––– 偏心距增大系数
构件破坏,As s。
)
(
受 压 破 坏
小 偏 心 受 压 破 坏
第
混凝土
七 章
7.3.2 界限破坏及大小偏心的界限
第7章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算

该方法从属于承载能力极限状态,故在考虑二阶 效应的弹性分析法中,对结构构件应取用与该极限状 态相对应的刚度,即将初始弹性抗弯刚度EcI乘以根据 不同类型构件在承载能力极限状态下的不同刚度折减 水平而确定的折减系数。如梁取0.4,柱取0.6,对剪 力墙及核心筒壁取0.6。
刚度折减系数的确定原则是,使结构在不同的荷 载组合方式下用折减刚度的弹性分析求得的各层间位 移及其沿高度的分布规律与按非线性有限元分析所得 结果相当,因而求得的各构件内力也应接近。 用考虑二阶效应的弹性分析算得的各杆件控制截 面最不利内力可直接用于截面设计,而不需要通过偏 心距增大系数η ei来增大相应截面的初始偏心距ei,但 仍应考虑附加偏心距ea。
ei a f ei
1
af ei
(7-2)
引用偏心距增大系数η的作用是将短柱(η=1)承载力计 算公式中的ei代换为ηei来进行长柱的承载力计算。 根据大量的理论分析及试验研究,《规范》给出偏心 距增大系数η 的计算公式为
(7-3) (7-4)
(7-5)
式中 l0 ——构件的计算长度,见§7.5中的有关规定。对无侧 移结构的偏心受压构可取两端不动支点之间的轴线长度; h——截面高度,对环形截面取外直径d;对圆形截面 取直径d; h0——截面有效高度,对环形截面,取h0=r2+rs 对圆形截面,取h0=r+rs; ;
如图6-9所示,在初始偏心距ei;相同的情况下,随柱 长细比的增大,其承载力依次降低,Ne<Nc<Nb。
实际结构中最常见的是长柱,其最终破坏属于材料破 坏,但在计算中应考虑由于构件的侧向挠度而引起的二阶 弯矩的影响。设考虑侧向挠度后的偏心距(af+ei)与初始偏 心距ei比值为η ,称为偏心距增大系数
7-4偏心受拉构件计、构造规定

⑵大偏心受压 大偏心受拉时,可能有下述几种情况发生:
情况1:As’和As均为未知
为节约钢筋,充分发挥受压混凝土的作用。令x=ξbh0。将x代入(7102)式即可求得受压钢筋As’如果As’≥ρ
minbh,说明取 x=ε bh0成立。即 进一步将 x=ξ bh0及As’代人式(7-101)求得As。如果As’<ρ minbh或为负值则 说明取x=ξ bh0不能成立,此时应根据构造要求选用钢筋As’的直径及根 数。然后按As’为已知的情况2考虑。
N A s f y A s f y 1 f c bx
' '
(7-101)
x ' ' ' Ne 1 f c bx h0 f y A s h0 a s 2
(7-102)
若x<2as’或为负值,则表明受压钢筋位于混凝土受压区合力作用点的
内侧,破坏时将达不到其屈服强度,即As’的应力为一未知量,此时,
Huaihai Institute of Technology
(3)若x<2as’,可利用截面上的内外力对As’合力作用点取矩的 平衡条件求得Nu;Nu源自A s f y h0 a s
'
e
'
以上求得的Nu与N比较,即可
判别截面的承载力是否足够。
s
淮海工学院土木工程系 (/jiangong/index.htm)
Huaihai Institute of Technology
2.截面配筋计算 (1)小偏心受拉
当截面尺寸、材料强度、及截面的作用效应M及N为已知时,可直 接由下式求出两侧的受拉钢筋。
N As f y As f y
07_钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算资料

07_钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算资料钢筋混凝土偏心受力构件指的是在受到一定外力作用时,构件的受力不是完全集中在中心位置上,而是偏离中心轴线一定的距离,导致构件产生扭矩。
这种情况下,构件的设计需要考虑承载力的计算。
本文将介绍钢筋混凝土偏心受力构件的简化计算方法。
首先,偏心受力构件通常是由钢筋混凝土墙、梁或柱等组成。
而在计算时,可以将构件简化为一个等效的矩形截面,截面的宽度等于原构件的宽度加上两倍的偏心距离。
这个等效矩形截面的计算可以通过几何原理和静力平衡方程进行求解。
其次,在计算承载力时,需要分别计算构件的受压区和受拉区的承载力。
对于受压区,可以采用矩形截面的假设进行计算。
根据混凝土的受压强度和构件的几何参数,可以确定受压区的承载力。
对于受拉区,可以根据构件的钢筋配筋情况和混凝土的受拉强度进行计算。
在计算偏心受力构件的承载力时,还需要考虑构件的屈曲和抗弯承载力。
对于小偏心构件,屈曲可能是控制承载力的主要因素。
可以根据构件的几何特征和截面性质,采用相关的屈曲公式进行计算。
而对于大偏心构件,抗弯可能是控制承载力的主要因素。
可以根据构件的几何参数、受力情况和材料特性,采用抗弯承载力公式进行计算。
此外,还需要检查构件的满足设计要求的条件。
例如,构件的受力状态应处于安全的工作范围内,即构件的受力应在截面特性和材料特性允许的范围内。
此外,还需要满足构件的强度、稳定性和变形性能等方面的要求。
总之,钢筋混凝土偏心受力构件的承载力计算是一个复杂的过程,需要考虑多个因素和参数。
通过合理的假设和计算方法,可以得到合理的结果,为工程的设计和施工提供依据。
习题7 偏心受力构件承载力计算

第七章 偏心受力构件承载力计算(一)选择题1.钢筋混凝土大偏压构件的破坏特征是[ ]。
a 、远离纵向力作用一侧的钢筋拉屈,随后另一侧钢筋压屈,混凝土亦压碎;b 、靠近纵向力作用一侧的钢筋拉屈,随后另一侧钢筋压屈,混凝土亦压碎;c 、靠近纵向力作用一侧的钢筋和混凝土应力不定,而另一侧受拉钢筋拉屈;d 、远离纵向力作用一侧的钢筋和混凝土应力不定,而另一侧受拉钢筋拉屈。
2.钢筋混凝土偏心受压构件,其大小偏心受压的根本区别是[ ]。
a 、截面破坏时,受拉钢筋是否屈服;b 、截面破坏时,受压钢筋是否屈服;c 、偏心距的大小;d 、受压一侧混凝土是否达到极限压应变值。
3.偏压构件的抗弯承载力[ ]。
a 、随着轴向力的增加而增加;b 、随着轴向力的减少而增加;c 、小偏受压时随着轴向力的增加而增加;d 、大偏受压随着轴向力的增加而增加。
4.一对称配筋的大偏心受压柱,承受的四组内力中,最不利的一组内力为[ ]。
a 、M=500kN ·m N=200KN b 、M=491kN ·m N=304kNc 、M=503kN ·m N=398kNd 、 M=512kN ·m N=506kN5.一小偏心受压柱,可能承受以下四组内力设计值,试确定按哪一组内力计算所得配筋量最大?[ ]a 、M=525 kN ·m N=2050 kNb 、M=525 kN ·m N=3060 kNc 、M=525 kN ·m N=3050 kNd 、 M=525 kN ·m N=3070 kN6.钢筋混凝土矩形截面大偏压构件截面设计当s a 2x '< 时,受拉钢筋的计算截面面积As 的求法是[ ]。
a 、对受压钢筋合力点取矩求得,即按s a 2x '=计算;b 、按s a 2x '=计算,再按s A '=0计算,两者取大值;c 、按0b h x ξ=计算;d 、按最小配筋率及构造要求确定。
第七章钢筋混凝土偏心受力构件承载力
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Nb Nc Ne
Nbei Nc ei Ne ei
B
Nc a f C Ne a f
长柱(材料破坏)
细长柱(失稳破坏)
E D M
O
Nb >Nc >Ne
混凝土结构设计原理
第七章
5、结构侧移和构件挠曲引起的附加内力
二阶效应 偏心受压构件的轴向力在结构发生层间位移和 挠曲变形时会引起附加内力,即二阶效应。
M1
混凝土结构设计原理
第七章
配筋形式
T形、工字形柱
方形柱
矩形柱
混凝土结构设计原理 偏心受力构件分类 轴力特征: 偏心受压构件 偏心受拉构件 受拉破坏 破坏特征: 受压破坏 矩形截面 截面形式: 工字形截面 圆形截面
第七章
截面承载力:
正截面承载力 斜截面承载力
配筋方式:
对称配筋 非对称配筋 单向偏心 双向偏心
M2
M2
b
M1 M1
lc——构件的计算长度,可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; i——偏心方向的截面回转半径。
混凝土结构设计原理
第七章
C m ns 法
(2)考虑P-δ效应的方法(非排架结构)——
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的弯矩设计值 M为: M C m ns M 2 (7- 5 )
γ0 N N u γ0 M M u
混凝土结构设计原理
第七章
1、矩形截面偏心受压构件计算
(1)基本计算公式 大偏心受压(
b)
N 1 f c bx f y' As' f y As
(7- 12 )
x f y(h0 a Ne α1 fc bx(h0 ) As s ) (7- 13 ) 2
(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。
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算

钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算首先是弯矩承载力的计算。
偏心受力构件在受力时会产生弯矩,弯矩的计算公式为M=P*e,其中M为弯矩,P为受力的大小,e为受力点离中和轴的偏心距离。
根据受力构件的几何形状和材料特性,可以计算出弯矩的大小。
然后是弯矩承载力的计算。
在计算弯矩承载力时,需考虑到构件的截面尺寸和混凝土的承载能力。
根据混凝土的强度设计理论,可以计算出构件所能承受的最大弯曲矩阻力Mr。
弯矩承载力的计算公式为M<Mr,即弯矩小于最大弯曲矩阻力时,构件能够承受该组合荷载。
对于轴心受压承载力的计算,主要考虑构件在受力时产生的压力和构件的抗压能力。
压力的计算公式为P=N/A,其中P为压力,N为受力大小,A为构件的截面面积。
抗压能力则取决于混凝土的强度和构件的截面形状。
轴心受压承载力的计算公式为P < Pru,即受力小于抗压能力时,构件能够承受该组合荷载。
当同时考虑弯矩承载力和轴心受压承载力时,需要根据构件的实际受力情况,计算出合理的组合荷载,并选择最不利的受力组合进行计算。
通常情况下,受力构件在一侧会产生弯矩和压力,而在另一侧会产生弯矩和拉力。
在进行承载力计算时,还需要考虑构件的受力性质,如它是梁、柱还是悬臂梁等。
不同构件的受力性质会影响其承载力的计算方法。
除了以上两种承载力的计算之外,还需要考虑构件在受力时的变形和破坏形态。
通过合理的结构设计和选择适当的材料,可以保证构件在设计工作条件下具备足够的承载力和安全性。
综上所述,钢筋混凝土偏心受力构件承载力的计算主要包括弯矩承载力和轴心受压承载力两部分。
通过合理的设计和计算,可以保证构件在受力工况下具备足够的承载能力和安全性。
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第七章钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算本章的基本要求:
1、了解偏心受压构件的受力特性;掌握两类偏心受压构件的判别方法;
2、熟悉偏心受压构件的二阶效应及计算方法;
3、掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算方法;
4、了解双向偏心受压构件正截面承能力计算;
5、掌握偏心受拉构件的受力特性及正截面承载力计算;
6、掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算。
偏心受力构件:偏心受力构件是指纵向力N作用线偏离构件轴线或同时作用轴力及弯矩的构件,包括偏心受压构件见图7-1(a)、(b)和偏心受拉构件见图7-1(c)、(d)。
图7-1 偏心受力构件受力形态
工程中大多数竖向构件(如单层工业厂房的排架柱,多层及高层房屋的钢筋混凝土墙、柱等)都是偏心受压构件;而承受节间荷载的桁架拉杆、矩形截面水池的池壁等,则属于偏心受拉构件。
钢筋混凝土偏心受压构件多采用矩形截面,截面尺寸较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面,公共建筑中的柱多采用圆形截面。
偏心受拉构件多采用矩形截面。
图7-2 偏心受力构件的截面形式
§7-2 偏心受压构件正截面承载力计算
一、偏心受压构件正截面的破坏特征
(一)破坏类型
大量试验表明:构件截面中的符合平截面假定,偏压构件的最终破坏是由于混凝土压碎而造成的。
其影响因素主要与偏心距的大小和所配钢筋数量有关。
通常,钢筋混凝土偏心受压构件破坏分为2种情况
1、受拉破坏:当偏心距较大,且受拉钢筋配置得不太多时,发生的破坏属大偏压破坏。
这种破坏特点是受拉区、受压区的钢筋都能达到屈服,受压区的混凝土也能达到极限压应变,如图7—2a 所示。
2、受压破坏:当偏心距较小或很小时,或者虽然相对偏心距较大,但此时配置了很多的受拉钢筋时,发生的破坏属小偏压破坏。
这种破坏特点是,靠近纵向力那一端的钢筋能达到屈服,混凝土被压碎,而远离纵向力那一端的钢筋不管是受拉还是受压,一般情况下达不到屈服。
如图7—2b 、c 所
图7-3 受拉破坏和受压破坏时的截面应力
此时,可直接利用基本公式(7-3),(7-4)求得唯一解,其计算过程与双筋矩形截面受弯构件类似,在计算中应注意验算适用条件。
举例:p197 例7-1。
2)小偏心受压(ηe i < 0.3h 0)
情况1:A s 及's A 均未知
由基本公式(7-9),(7-10)及式(7-11)可看出,未知数总共有四个A s 、's A 、σs 和 ξ,因此要得出唯一解,需要补充一个条件。
与大偏压的截面设计相仿,在A s 及's A 均未知时,以A s +'s A 为最小作为补充条件。
而在小偏压时,由于远离纵向力一侧的纵向钢筋不管是受拉还是受压均达不到屈服强度(除非是偏距心距过小,且轴向力很大),因此,一般可取A s 为按最小配筋百分率计算出钢筋的截面面积,这样得出的总用钢量为最少。
故取:bh A s min ρ=。
这样解联立方程就可求出's
A 。
情况2:已知A s 求's A ,或已知's A 求A s
这种情况的未知数与可用的基本公式一致,可直接求出ξ和As 或's A 。
(2)承载力验算(复核题)
进行承载力校核时,一般已知b 、h 、A s 及's A ,混凝土强度等级及钢筋级别,
构件长细比l 0/h ,轴心向力设计值N 和偏心距e 0,验算截面是否能承受该N 值,或已知N 值时,求能承受的弯矩设计值M u 。
显然,需要解答的未知数为N 和ξ,它与可利用的方程数是一致的,可直接利用方程求解。
求解时首先须判别偏心受压类型。
一般先从偏心受压的基本公式(7-3),(7-4)或(7-9),(7-10)中消去N ,求出x 或ξ,若x ≤ξb h 0(或ξ≤ξb ),即可用该x 或ξ进而求出N ;若x >ξb h 0(或ξ>ξb ),则应按小偏心受压重新计算ξ,最后求出N 。
举例:例7-2。
(二)对称配筋矩形截面的配筋计算及复核
对称配筋是实际结构工程中偏心受压柱的最常见的配筋方式。
例如框架柱、
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[σ],由材料力学可
§7-3 偏心受拉构件正截面承载力计算由于工程中出现的偏心受拉构件截面多为矩形,故下面只讨论矩形截面偏受拉构件的设计问题。
一、偏心受拉构件的分类
按照偏心拉力的作用位置不同,偏心受拉构件可分为小偏心受拉和大偏心受拉两种(见图7-11)。
当作用力N出现在A s和
A'之间(即e0<h/2-a s)时,为小偏心受拉;当作用
s
力N作用于A s与
A'范围以外(即e0>h/2-a s)时,为大偏心受拉。
见图7-11;同
s
时规定,A s为离偏心拉力较近一侧纵筋截面面积,
A'为离偏心拉力较远一侧纵
s
筋截面面积。