第七章偏心受压构件的正承载力计算(ppt)
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第七章偏心受压构 件的正承载力计算
(ppt)
基础 知识
➢ 材料特性 ➢ 设计方法
构件 设计
学习内容
➢受弯构件 ➢受剪构件 ➢受扭构件 ➢偏压、偏拉构件 ➢轴拉构件 ➢轴压构件 ➢变形、裂缝 ➢预应力混凝土结构
结构设计， 后续课程
➢ 桥梁工程
目录
1 概述 2 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态 3 偏心受压构件的纵向弯曲 4 矩形截面偏心受压构件 5 工字形和T形截面偏心受压构件
偏心荷载作用下 产生纵向弯曲 承受的弯矩不再是Ne0，变成N( e0+y) y为构件任意点的水平侧向位移
Ne0 ：初始弯矩或一阶弯矩； Ny：附加弯矩或二阶弯矩。
2.1 试验研究结果
影响正截面破坏的主要因素：偏心距的大小和配筋情况。
e0
M N
偏压构件破坏特征
受压破坏 compressive failure：小偏心受压破坏 受拉破坏 tensile failure：大偏心受压破坏
受拉破坏(大偏心受压破坏)
N
N M
fyAs
f'yA's
偏心距e0较大
fyAs
f'yA's
受拉破坏 受压破坏
受压破坏(小偏心受压破坏) N
ssAs
f'yA's
小偏心受压破坏特点
发生条件： （1）偏心距很小。 （2）偏心距 (e0较/ h小) ，或偏心距较大而受拉钢筋较
多。 （3）偏心距 (e0很/ h小) ，但离纵向压力较远一侧钢筋
数量少，而靠近纵向力N一侧钢筋较多时。 破坏特征：一般是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。 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：混凝土压碎区段长，破坏无明显预兆，脆 性破坏。
M较大，N较小
大偏心受压破坏特点
发生条件：偏心距较大，且受拉钢筋配置不太多时 发生过程：受拉区出现裂缝，受拉钢筋先屈服，然后受 压混凝土被压坏，受压钢筋屈服。 破坏性质：延性破坏，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁
相似。
承载力：取决于受拉钢筋的强度和数量。
相对偏心距 e0 较大，称为“大偏心受压”； 远侧钢筋自始至终受拉且先屈服，又称为“受拉破坏”
大偏压破坏
Mu
a 弯曲破坏
偏心受压构件的M-N曲线图
Nu 轴压 N0 A(N0，0)
界限状态
B(Nb，Mb)
e0
纯弯 C(0，M0) Mu
N-M相关曲线反映了在压力和弯矩 共同作用下正截面承载力的规律
如截面尺寸和材料强度保持不 变，N-M相关曲线随配筋率的 改变而形成一族曲线；
目录
1 概述 2 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态 3 偏心受压构件的纵向弯曲 4 矩形截面偏心受压构件 5 工字形和T形截面偏心受压构件
As
b
c
εs＞εy
d ef εy
g
h εc= 0.002
ab,ac: 大偏心 部分受拉，部分受压
ad: 界限状态
ae: 小偏心
af: a‘g: a’’h：均匀受压
全截面受压
b 受 拉 破 坏 ， 等 号 为 界 限 破 坏 b 受 压 破 坏
b
1
fy
cu E s
“受拉破坏”（大偏心）和“受压破坏”（小偏心）比较： (1)大、小偏心破坏的共同点是受压钢筋均可以屈服 (2)两者的根本区别在于：远侧的钢筋是否受拉且屈服； (3)前者远侧钢筋受拉屈服，破坏前有预兆，属“延性破坏”； (4)后者远侧钢筋不能受拉屈服，破坏时取决于混凝土的抗压强 度且无预兆，属“脆性破坏”； (5)存在界限破坏（类似受弯构件正截面）：远侧钢筋屈服的同 时，近侧混凝土压碎。
远侧钢筋均不能受拉且屈服,以混凝土受压破坏为标志,称
受压破坏为 相“对受偏压心破距坏较”小；，称为“小偏心受压”；
N
N
e0
e0
N
e0来自百度文库
实际重心轴
s sAs
f yA s
s sAs f yA s
f yA s ssAs
h0
h0
h0
(a )
(b)
(c)
如上图(c)所示：相对偏心距极小且近侧钢筋用量远大于远侧钢筋用量；
界限破坏
受压混 凝土
sc
轴压构件 fc
c o 0=0.002
sc fc
偏压构件若 统一选用
o
0
sc
受弯构件 fc
o
0
c u
对小偏压构件 不合适，过高 地估计了混凝 土的受压能力
c u
界限破坏
定义：当受拉钢筋刚好屈服时，受压区混凝土边缘达到极限压应变的状态。
几何轴线
εcu
a’’ a’ a As’
xb h0
压弯构件：截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。
偏心受压构件：轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线
e0
偏心距e0：压力N的作用点离构件截面形心的距离
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
工程应用
拱桥的钢筋砼拱肋，桁架的上弦杆，刚架的立柱，柱式墩(台)的墩(台)柱等
如AB上如..破N图上较坏(图a小时)ABCD近ABC所(..b..时，N远近.破实..远近侧破示)N所较，远侧侧坏际侧侧混坏：较示小远侧混受时中受混凝时相小：时侧钢凝压，心压凝土，对时相，受筋土程近轴程土压远偏，对全拉受压度侧移度压碎侧心全偏截，拉碎小钢动小碎；钢距截心面近但；于筋至于；筋稍面距受侧不远受轴近受大受较压受能侧压向侧压且压小（压屈受但力受但远（；远；服压不作压不侧远侧，程能用程能钢侧和近度屈线度屈筋和近侧；服右；服较近侧钢，边，多侧钢筋远；近；钢筋受侧侧筋均压钢钢均受屈筋筋受压服受受压），压压）；屈屈；服服，，
2.2 偏心受压构件的M-N相关曲线
Nu
c
轴压破坏
当(M-N)落在曲线abc上或曲线 以外则截面发生破坏。
对于短柱，加载时N和M呈线 性关系，与N轴夹角为偏心距
小偏压破坏
三个特征点：abc
B
b
A
C
界限破坏
ab段：大偏心，轴压力的增加 会使其抗弯能力增加
bc段：小偏心，轴压力的增加会 使其抗弯能力减小
截面形式
矩形截面为最常用的截面形式， 截面高度h大于600mm的偏心受压构件多采用工字型或箱形截面。 圆形截面主要用于柱式墩台、桩基础中。
配筋形式
箍筋：侧向约束纵筋、抗剪
h
b 纵筋
内折角处！！！
纵筋：配置在偏心方向的两对面，按承载力要求确定 箍筋：按普通箍筋柱的构造要求配置
目录
1 概述 2 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态 3 偏心受压构件的纵向弯曲 4 矩形截面偏心受压构件 5 工字形和T形截面偏心受压构件
(ppt)
基础 知识
➢ 材料特性 ➢ 设计方法
构件 设计
学习内容
➢受弯构件 ➢受剪构件 ➢受扭构件 ➢偏压、偏拉构件 ➢轴拉构件 ➢轴压构件 ➢变形、裂缝 ➢预应力混凝土结构
结构设计， 后续课程
➢ 桥梁工程
目录
1 概述 2 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态 3 偏心受压构件的纵向弯曲 4 矩形截面偏心受压构件 5 工字形和T形截面偏心受压构件
偏心荷载作用下 产生纵向弯曲 承受的弯矩不再是Ne0，变成N( e0+y) y为构件任意点的水平侧向位移
Ne0 ：初始弯矩或一阶弯矩； Ny：附加弯矩或二阶弯矩。
2.1 试验研究结果
影响正截面破坏的主要因素：偏心距的大小和配筋情况。
e0
M N
偏压构件破坏特征
受压破坏 compressive failure：小偏心受压破坏 受拉破坏 tensile failure：大偏心受压破坏
受拉破坏(大偏心受压破坏)
N
N M
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偏心距e0较大
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受拉破坏 受压破坏
受压破坏(小偏心受压破坏) N
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小偏心受压破坏特点
发生条件： （1）偏心距很小。 （2）偏心距 (e0较/ h小) ，或偏心距较大而受拉钢筋较
多。 （3）偏心距 (e0很/ h小) ，但离纵向压力较远一侧钢筋
数量少，而靠近纵向力N一侧钢筋较多时。 破坏特征：一般是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。 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：混凝土压碎区段长，破坏无明显预兆，脆 性破坏。
M较大，N较小
大偏心受压破坏特点
发生条件：偏心距较大，且受拉钢筋配置不太多时 发生过程：受拉区出现裂缝，受拉钢筋先屈服，然后受 压混凝土被压坏，受压钢筋屈服。 破坏性质：延性破坏，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁
相似。
承载力：取决于受拉钢筋的强度和数量。
相对偏心距 e0 较大，称为“大偏心受压”； 远侧钢筋自始至终受拉且先屈服，又称为“受拉破坏”
大偏压破坏
Mu
a 弯曲破坏
偏心受压构件的M-N曲线图
Nu 轴压 N0 A(N0，0)
界限状态
B(Nb，Mb)
e0
纯弯 C(0，M0) Mu
N-M相关曲线反映了在压力和弯矩 共同作用下正截面承载力的规律
如截面尺寸和材料强度保持不 变，N-M相关曲线随配筋率的 改变而形成一族曲线；
目录
1 概述 2 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态 3 偏心受压构件的纵向弯曲 4 矩形截面偏心受压构件 5 工字形和T形截面偏心受压构件
As
b
c
εs＞εy
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g
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ab,ac: 大偏心 部分受拉，部分受压
ad: 界限状态
ae: 小偏心
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全截面受压
b 受 拉 破 坏 ， 等 号 为 界 限 破 坏 b 受 压 破 坏
b
1
fy
cu E s
“受拉破坏”（大偏心）和“受压破坏”（小偏心）比较： (1)大、小偏心破坏的共同点是受压钢筋均可以屈服 (2)两者的根本区别在于：远侧的钢筋是否受拉且屈服； (3)前者远侧钢筋受拉屈服，破坏前有预兆，属“延性破坏”； (4)后者远侧钢筋不能受拉屈服，破坏时取决于混凝土的抗压强 度且无预兆，属“脆性破坏”； (5)存在界限破坏（类似受弯构件正截面）：远侧钢筋屈服的同 时，近侧混凝土压碎。
远侧钢筋均不能受拉且屈服,以混凝土受压破坏为标志,称
受压破坏为 相“对受偏压心破距坏较”小；，称为“小偏心受压”；
N
N
e0
e0
N
e0来自百度文库
实际重心轴
s sAs
f yA s
s sAs f yA s
f yA s ssAs
h0
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(a )
(b)
(c)
如上图(c)所示：相对偏心距极小且近侧钢筋用量远大于远侧钢筋用量；
界限破坏
受压混 凝土
sc
轴压构件 fc
c o 0=0.002
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偏压构件若 统一选用
o
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对小偏压构件 不合适，过高 地估计了混凝 土的受压能力
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界限破坏
定义：当受拉钢筋刚好屈服时，受压区混凝土边缘达到极限压应变的状态。
几何轴线
εcu
a’’ a’ a As’
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压弯构件：截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。
偏心受压构件：轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线
e0
偏心距e0：压力N的作用点离构件截面形心的距离
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
工程应用
拱桥的钢筋砼拱肋，桁架的上弦杆，刚架的立柱，柱式墩(台)的墩(台)柱等
如AB上如..破N图上较坏(图a小时)ABCD近ABC所(..b..时，N远近.破实..远近侧破示)N所较，远侧侧坏际侧侧混坏：较示小远侧混受时中受混凝时相小：时侧钢凝压，心压凝土，对时相，受筋土程近轴程土压远偏，对全拉受压度侧移度压碎侧心全偏截，拉碎小钢动小碎；钢距截心面近但；于筋至于；筋稍面距受侧不远受轴近受大受较压受能侧压向侧压且压小（压屈受但力受但远（；远；服压不作压不侧远侧，程能用程能钢侧和近度屈线度屈筋和近侧；服右；服较近侧钢，边，多侧钢筋远；近；钢筋受侧侧筋均压钢钢均受屈筋筋受压服受受压），压压）；屈屈；服服，，
2.2 偏心受压构件的M-N相关曲线
Nu
c
轴压破坏
当(M-N)落在曲线abc上或曲线 以外则截面发生破坏。
对于短柱，加载时N和M呈线 性关系，与N轴夹角为偏心距
小偏压破坏
三个特征点：abc
B
b
A
C
界限破坏
ab段：大偏心，轴压力的增加 会使其抗弯能力增加
bc段：小偏心，轴压力的增加会 使其抗弯能力减小
截面形式
矩形截面为最常用的截面形式， 截面高度h大于600mm的偏心受压构件多采用工字型或箱形截面。 圆形截面主要用于柱式墩台、桩基础中。
配筋形式
箍筋：侧向约束纵筋、抗剪
h
b 纵筋
内折角处！！！
纵筋：配置在偏心方向的两对面，按承载力要求确定 箍筋：按普通箍筋柱的构造要求配置
目录
1 概述 2 偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态 3 偏心受压构件的纵向弯曲 4 矩形截面偏心受压构件 5 工字形和T形截面偏心受压构件