混凝土受压构件

ei N N ei
le
N ( ei+ f )
xN ei
长柱
侧向挠度 f 与初始偏 y 心距ei 相比不能忽略。
y f ?sin px
le
f
柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 增 长快于轴力N的增长
ei N N ei
le
N ( ei+ f )
xN ei
长柱
最终在M和N的共同作 用下达到截面承载力
N
侧向挠度 f 与初始偏
1 大偏心受压（受拉）破坏
（1）破坏过程
偏心距大、受拉钢筋适 当时发生大偏心受压
受压区高度不断减小
受拉区混凝土开裂
受拉钢筋屈服 受压区混凝土被压 碎，受压钢筋屈服。
大偏心受压（受拉破坏）截面受力
N
N
M
fyAs
f'yA's
fyAs
f'yA's
M较大，N较小
偏心距e0较大
As配筋合适
（2）破坏条件 偏心距大，或M大、N小，且受拉
与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。
相对界限受压区高度
b
1
1
fy
cu Es
3. 受拉破坏和受压破坏的界限
受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限 压应变同时发生。
与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。
相对界限受压区高度
b
1
1
fy
cu Es
当 b 为大偏心受压（受拉破坏）
当 b 为小偏心受压（受压破坏）
短柱和长柱是材料强度耗尽的破 坏，承载力高、经济，工程中允许 使用。
细长柱破坏突然，材料强度未充 分利用，承载力低且不经济，工程 中应尽量避免。
四.偏心距增大系数
ye
N ( ei+ f )
x
N
ei
纵向弯曲使原偏心 距增大，引起二阶弯 矩，使长柱承载力降 低，长细比越大，承 载力降低越多。
心距ei 相比不能忽略。 N0
M 随 N 的增加呈明 显的非线性增长
Nus Num
Nusei Numei
柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 增Nul Nul ei 长快于轴力N的增长
Num fm Nul fl
轴向承载力明显低于
同样截面和初始偏心 距情况下的短柱。
M0
M
长柱应考虑侧向挠度 f
对弯矩增大的影响。
三.偏心受压柱的破坏类型
短柱： 长柱：
l0 5 l0 17.5
h
i
5 l0 30 h
细长柱： l0 30 h
偏心受压柱受力时
跨中有侧向挠度 f y
y f ?sin px
le f
ei N
le
截面和初始偏心距相
同时，柱的长细比大，
侧向挠度f 大，破坏
形式不同。
x
N
ei
跨中截面，轴 力偏心距ei + f
钢筋配置适量。
（3）破坏特征 受拉、受压钢筋均屈服，混凝土被
压碎，类似适筋梁，具有延性破坏性 质。承载力主要取决于受拉侧钢筋。
2 小偏心受压（受压）破坏
（1）破坏过程
破坏开始于离轴向力近的一侧受 压区混凝土压应变达到最大，混 凝土被压碎，受压钢筋屈服。
钢筋受压不屈服
钢筋受拉不屈服
小偏心受压（受压破坏）截面受力
y
偏心距ei 相比很小。
y f ?sin px
侧向挠度 f 小
le
f
柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 和 轴力N基本呈线性关系
ei N N ei
le
N ( ei+ f )
xN ei
短柱
侧向挠度 f 与初始 偏心距ei 相比很小。
侧向挠度 f 小
N
N0
Nus Num
Nusei Numei
Nul Nul ei
特殊情况
当轴向力的偏心距很小，离轴向力远的 一侧配筋少，可能截面混凝土同时被压碎， 由于混凝土的非均匀性，甚至出现离轴向 力远的一侧混凝土先压碎的情况。
在设计中，应避免出现受拉纵筋过多而 导致的受压破坏。因此受压破坏一般为偏 心距较小的情况。
3. 受拉破坏和受压破坏的界限
受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限 压应变同时发生。
N ei
N ( ei+ f )
跨中截面弯矩 为 N ( ei + f )
短柱
侧向挠度 f 与初始
y
偏心距ei 相比很小。
y f ?sin px
侧向挠度 f 小
le
f
柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 和 轴力N基本呈线性关系
ei N N ei
le
N ( ei+ f )
xN ei
短柱
侧向挠度 f 与初始
M
细长柱破坏为 失稳破坏。
当长细比增大到一定值时，需要 考虑纵向弯曲对承载力的影响。
侧向挠度 f 大 N 增大，侧向 挠度 f 增大
偏心距增大
跨中截面弯矩增大 M N (ei f )
弯矩 M N (ei f )
比 N 增加速度快
偏压构件截面弯 矩受轴力与f变化 影响的现象称为 压弯效应，轴力 N对侧向挠度f引 起的附加弯矩称 为二阶弯矩。
Num fm Nul fl
柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 和 轴力N基本呈线性关系
M0
M
跨中弯矩M 随轴力N
短柱可忽略侧向
的增加基本呈线性增加
挠度f影响。
直至达到截面承载力极
限状态产生破坏。
长柱
侧向挠度 f 与初始偏 y 心距ei 相比不能忽略。
y f ?sin px
le
f
柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 增 长快于轴力N的增长
相对界限受压区高度
b
1
1
fy
cu Es
二. 附加偏心距和初始偏心距
1 荷载（计算）偏心距：
M e0 N
2 附加偏心距 ea ： 取偏心方向截面尺寸的
1/30和20mm中较大者。
为考虑施工误差、荷载作用位置的不确定性、材料不均匀等因素导 致工程中不存在理想的轴心受压构件而引入
3 初始偏心距 ei ：ei e0 ea
N
N0
Nus Num
Nusei Numei
Nul Nul ei
细长柱
Num fm Nul fl
M0
弯矩 M N (ei f )
比 N 增加速度快
侧向挠度 f 的影响 很大，在未达到截 面承载力极限状态 之前，侧向挠度 f 已呈不稳定发展， 柱的轴向荷载最大 值发生在荷载增长 曲线与截面承载力 Nu-Mu 相 关 曲 线 相 交之前。
与轴心受压柱不同， 偏心受压柱用偏心距 增大系数考虑长细比 对柱承载力的影响。
考虑纵向弯曲后的柱跨中偏心距为：
ei
f
(1
f ei )ei
ei
试验表明，侧向挠度变形近似为正弦 曲线，根据材料力学的原理可以推导 出公式：
N N
ssAs
f'yA's
偏心距e0很小或较小
ssAs
f'yA's
偏心距e0较大， 但As配筋太多
（2）破坏条件 偏心距小或受拉钢筋配置太多 。
（3）破坏特征
离轴向力近的一侧受压区混凝土被压碎， 受压钢筋屈服；离轴向力远的一侧可能受拉， 也可能受压，但一般情况下，钢筋均不屈服， 类似超筋梁，脆性破坏。