第七章 偏心受力构件正截面的性能与计算分解

2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
不同长细比柱从加荷到破坏的N-M关系
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
在图中能看出，这三根柱的轴向力偏心距值虽然相同， 但其承受纵向力值的能力是不同的。这表明构件长细 比的加大会降低构件的正截面受压承载力。产生这一 现象的原因是：长细比较大时，偏心受压构件的纵向 弯曲引起了不可忽略的附加弯矩或称二阶弯矩。
在荷载作用下，在靠近轴向压力的一侧受压，另一侧 受拉。随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝； 荷载再增加，拉区的裂缝不断地开展，在破坏前主裂 缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服，进入流幅阶 段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使 混凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到 其极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，构 件即告破坏，这种破坏属于延性破坏的类型；破坏时 压区的纵筋也能到达受压屈服强度。
1 工程应用实例及构件的配筋形式
偏心受力构件中的箍筋除了起到和轴心受力构件中的 箍筋相同的作用外，对于承受较大横向剪力的构件， 箍筋还可以帮助混凝土抗剪。 偏心受力构件中对钢筋直径、间距、混凝土保护层厚 度等的基本要求和轴心受压构件相同。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
偏心受压短柱的破坏形态
试验表明，钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受 拉破坏和受压破坏两种破坏形态。
1 工程应用实例及构件的配筋形式
偏心受力构件配有纵向受力钢筋和环状的横向箍筋 。
1 工程应用实例及构件的配筋形式
纵向钢筋布置在弯矩作用方向。 箍筋的布置方式根据截面的形状和纵筋的位置及根数 来确定。配置纵向钢筋的一侧，构件截面尺寸大于 400mm ，且纵向受力钢筋多于 3 根时，或截面尺寸未 超过 400mm ，但纵向受力钢筋多于 4 根时，还应增加 附加钢筋。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
偏心受压长柱的破坏类型
试验表明，钢筋混凝土柱在承受偏心受压荷载后，会 产生纵向弯曲。但长细比小的柱子，即所谓“短柱”， 由于纵向弯曲小，在设计时一般可以忽略不计。对于 长细比较大的柱则不同，它会产生比较大的纵向弯曲， 设计时必须予以考虑。
偏心受压长柱在纵向弯曲影响下，可能发生失稳破坏 和材料破坏两种破坏类型。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
1.受拉破坏形态 受拉破坏形态又称大偏心受压破坏，它发生于轴向压 力的相对偏心较大，且受拉钢筋配置得不太多时。 受拉破坏形态的特点是受拉钢筋先达到屈服强度，最 总导致受压区边缘混凝土压碎截面破坏。
这种破坏形态与适筋梁的破坏形态相似。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
3 偏心受压构件的二阶效应
轴向压力对偏心受压构件的侧移和挠曲产生附加弯 矩和附加曲率的荷载效应称为偏心受压构件的二阶 荷载效应，简称二阶效应。 由侧移产生的二阶效应，称 P 效应。
7 偏心受力构件正截面的性能与计算
1 工程应用实例及构件的配筋形式
当构件截面上承受一偏心距为 e0 的偏心力 Nc或 Nt 时， 该构件即为偏心受力构件。
1 工程应用实例及构件的配筋形式
若构件的截面上同时承受轴向力 N（或 Nt ）和弯矩， c 可将其看成是偏心距为 e0 M / Nc （或 e0 M / Nt ）、 偏心力为 Nc （或 Nt ）的偏心受力构件。
“受拉破坏形态”与“受压破坏形态”都属于材料发 生了破坏，它们的相同之处是截面的最终破坏都是受 压区边缘混凝土达到其极限压应变值而被压碎；不同 之处在于截面破坏的起因，受拉破坏的起因是受拉钢 筋的屈服，受压破坏的起因是受压区边缘混凝土被压 碎。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
在“受拉破坏形态”与“受压破坏形态”之间存在着 一种界限破坏形态，称为“界限破坏”。它不仅有横 向主裂缝，而且比较明显。其主要特征是：在受拉钢 筋应力达到屈服强度的同时，受压区混凝土被压碎。 界限破坏形态也属于受拉破坏形态。
1 工程应用实例及构件的配筋形式
偏心受力构件的截面一般采用矩形形式。也可根据需 要作成I形、T形、L形或十字形。 矩形截面柱构造简单，但其材料的利用率不如 I形及T 形柱。I形及 T形偏心受压构件，如果翼缘厚度太小， 会使受拉翼缘过早出现裂缝，影响构件的承载力和耐 久性。再考虑到翼缘及腹板的稳定，一般翼缘的厚度 不宜小于 120mm ，腹板厚度不宜小于 100mm ，对于 地震区的结构构件，腹板的厚度还宜再加夫些。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
受拉破坏时的截面应力和受拉破坏形态
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
2.受压破坏形态
受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是从受 压区开始的。
受压破坏形态的特点是受压区边缘混凝土先被压碎， 受压钢筋应力达到抗压屈服强度，远侧钢筋可能受拉 也可能受压，但基本上都不屈服，属于脆性破坏类型， 破坏无明显预兆，压碎区段较长，混凝土强度越高， 破坏越带突然性。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
受压破坏发生于以下两种情况：
（1）当轴向力的相对偏心距较小时，构件截面全部受源自文库压或大部分受压；
（2）当轴向力的相对偏心距虽然较大，但却配置了特 别多的受拉钢筋，致使受拉钢筋始终不屈服。
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
受压破坏时的截面应力和受压破坏形态
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
2 偏心受压构件正截面受压破坏形态
长细比很大时，构件的破坏不是由材料引起的，而是 由于构件纵向弯曲失去平衡引起的，称为“失稳破 坏”。 当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷 载后，偏心距增大，使柱的承载能力比同样截面的短 柱减小，但就其破坏特征来讲与短柱一样都属于“材 料破坏”，即因截面材料强度耗尽而产生破坏。
压弯构件或拉弯构件
1 工程应用实例及构件的配筋形式
偏心受压构件是最常见的结构构件之一。例如，单层 工业厂房的排架柱、混凝土框架结构中的框架柱、拱 形屋架的上弦杆、高层剪力墙结构中的墙肢，桥梁结 构中的拱桥主拱、桥墩等，均属于偏心受压构件。
1 工程应用实例及构件的配筋形式
如果桁架或屋架的下弦节点有悬挂荷载，下弦杆除受 轴向拉力外还承受弯矩的作用，是偏心受拉构件。此 外，如水池的池壁、工业筒仓的仓壁，在水平向均属 偏心受拉构件。