混凝土结构最新课件

1、混凝土结构PPT课件 (2)工程结构 混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第第 7 章章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力钢筋混凝土偏心受力构件承载力混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理本章重点本章重点了解偏心受压构件的受力特性；掌握两类偏心受压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；构件的判别方法； 掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算方法掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算方法; 掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算; 熟悉偏心受压构件的二阶效应及计算方法；

2、熟悉偏心受压构件的二阶效应及计算方法； 掌握偏心受拉构件受力特性及正截面承载力的计算；掌握偏心受拉构件受力特性及正截面承载力的计算；; 混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理纵向力不与构件轴线重合的受力构件称为纵向力不与构件轴线重合的受力构件称为偏心受力构件偏心受力构件。 偏心受压，偏心受拉偏心受压，偏心受拉7.1概概 述述混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理圆形正多边形 I 形 截面形式矩形 方形 混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理受压破坏（小偏压）偏心距较小近侧混凝土碎远侧钢筋

3、受拉而不屈服远侧钢筋受压而不屈服1.短柱的破坏形态短柱的破坏形态远侧混凝土裂远侧钢筋屈服 近侧混凝土碎受拉破坏（大偏压）偏心距较大，受拉筋不太多u 材料破坏；混凝土碎u 先屈服；先压碎7.2偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算偏心距较大但远筋很多近侧：距离轴向力较近一侧近侧：距离轴向力较近一侧远侧：距离轴向力较远一侧远侧：距离轴向力较远一侧混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理界限破坏：远筋屈服，同时近侧混凝土压碎2.两类偏心受压的界限两类偏心受压的界限大偏 b 小偏 b cusy1b1 Ef 混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土

4、结构设计原理混凝土结构设计原理 N- -M相关曲线相关曲线反映了在压力和弯矩反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力的规律共同作用下正截面承载力的规律 当轴力较小时，当轴力较小时，M随随N的增加的增加 而增加；当轴力较大时，而增加；当轴力较大时，M随随 N的增加而减小；的增加而减小； 相关曲线上的任一点代表截面相关曲线上的任一点代表截面 处于正截面承载力极限状态；处于正截面承载力极限状态； CB段为受拉破坏（大偏心）段为受拉破坏（大偏心） AB段为受压破坏（小偏心）段为受压破坏（小偏心） 如截面尺寸和材料强度保持不如截面尺寸和材料强度保持不 变，变，N- -M相关曲线随配筋率的相关曲线随配筋率

5、的 改变而形成一族曲线；改变而形成一族曲线；3. 偏心受压的偏心受压的N-M相关曲线相关曲线scsbsaAAAuMuNabc14325786混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理scsbsaAAAuMuNabc14325786大偏压：弯矩相同时，轴力越小配筋越多（14）轴力相同时，弯矩越大配筋越多（34）弯矩越大、轴力越小弯矩越大、轴力越小越不利（越不利（2）小偏压：弯矩相同时，轴力越大配筋越多（75）轴力相同时，弯矩越大配筋越多（65）弯矩越大、轴力越大弯矩越大、轴力越大越不利（越不利（8）混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构

6、设计原理4.4.结构侧移和构件挠曲引起的附加内力结构侧移和构件挠曲引起的附加内力二阶效应：二阶效应：偏心受压构件轴力在结构发生侧移和挠曲变形时偏心受压构件轴力在结构发生侧移和挠曲变形时 在构件中引起的附加内力。在构件中引起的附加内力。有侧移框架：有侧移框架： 竖向荷载在产生竖向荷载在产生 了侧移的框架中引起的了侧移的框架中引起的 附加内力（重力二阶效应）附加内力（重力二阶效应）有限元法：计算机有限元法：计算机增大系数法（简化方法）采用增大系数增大系数法（简化方法）采用增大系数 增大引起构件侧移的荷载或作用所产生增大引起构件侧移的荷载或作用所产生 的构件内力。的构件内力。无侧移框架：无侧移框架：

7、 P321Ps混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理无侧移框架无侧移框架 P无侧移框架：无侧移框架：轴向压力在产生了挠曲变形的构轴向压力在产生了挠曲变形的构件中引起的曲率和弯矩增量。件中引起的曲率和弯矩增量。fNNeip影响因素：影响因素：长细比，构件两端弯矩的大小方长细比，构件两端弯矩的大小方 向，轴压比。向，轴压比。轴压比：轴压比：AfNc半径。，偏心方向的截面回转之间距离。应主轴方向上下支撑点近似取偏心受压构件相，构件的计算长度，可取正值，否则取负值。时，；当构件按单曲率弯曲为，绝对值较小端较大端为合弯矩设计值。绝对值确定的对同一主轴的组面按弹性分析的

8、偏心受压构件两端截分别为已考虑侧移影响，其中：不考虑附加弯矩且当同时满足：ilMMMMMMMMMMilc2112212121c/9 . 0,9 . 0/,/1234/否则需要考虑否则需要考虑 效应影响效应影响P混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 规范规范采用采用 法将柱端弯矩增大作为考虑法将柱端弯矩增大作为考虑 效应后的效应后的弯矩值。弯矩值。除排架结构，其它偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生除排架结构，其它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：的二阶效应后控制截面的弯矩设计值：PnsmC. 0 . 10 . 1

9、,nsm2nsm，可取，对剪力墙及核心筒墙时，取当CMCM截面偏心距调节系数截面偏心距调节系数 ：mC7 . 03 . 07 . 021mMMC弯矩增大系数弯矩增大系数 ：ns0 . 15 . 0,)(/ )/(130011cc00a2nsNAfhlheNMc其中混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理5.5.附加偏心距附加偏心距 、初始偏心距、初始偏心距aeie 可能产生附加偏心距可能产生附加偏心距 的原因：的原因：ae荷载作用位置的不定性；荷载作用位置的不定性；混凝土质量的不均匀性；混凝土质量的不均匀性；施工的偏差等因素施工的偏差等因素 。规范规范规定：两

10、类偏心受压构件的正截面承载力计算中，规定：两类偏心受压构件的正截面承载力计算中，均应计入轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距。均应计入轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距。初始偏心距：初始偏心距：a0eeei取大值30mm20hNMe 0M：对于采用对于采用有限元分析方法有限元分析方法计算的结构内力已经考计算的结构内力已经考虑二阶效应，直接取用截面的弯矩设计值即可；对于虑二阶效应，直接取用截面的弯矩设计值即可；对于采用采用简化的增大系数法简化的增大系数法考虑二阶效应，弯矩设计值取考虑二阶效应，弯矩设计值取原内力分析所得的计算结构后，考虑二阶效应增大了原内力分析所得的计算结构后，考虑二阶效应增大了的

11、设计弯矩。的设计弯矩。混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理)2(siahee)2(siahee1）应力图形）应力图形2）基本公式）基本公式sysy0c1AfAfbhfNs0sy20sc1ahAfbhfNe3）适用条件）适用条件0bhxb或s2ax0s2ha或7.2.2建筑工程中偏心受压构件承载力计算建筑工程中偏心受压构件承载力计算v矩形截面非对称配筋矩形截面非对称配筋大偏压大偏压：s0sy0c1)2/(ahAfxhbxf混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理sysybcbAfAfhbfN0给定截面尺寸、配筋和材料强度均已

12、知给定截面尺寸、配筋和材料强度均已知若若N Nb，为大偏心受压，为大偏心受压，若若N Nb，为小偏心受压，为小偏心受压，混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理小偏压构件：小偏压构件：s2aheeiieahes22）基本公式）基本公式s0sy0c1)2(ahAfxhbxfNeyy1b1syfff3）适用条件：）适用条件：b1）应力图形）应力图形ysb1ysb1,2,2ffsssyc1AAfbxfN混凝土结构PPT课件 (2) 第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 小偏心反向受压破坏时的计算小偏心反向受压破坏时的计算)(2a0seeahe小偏心反向受压

13、破坏时截面应力计算图形小偏心反向受压破坏时截面应力计算图形 当轴向压力较大而偏心距很小时，有可能当轴向压力较大而偏心距很小时，有可能 受压屈服，这种情况称为小偏心受压的受压屈服，这种情况称为小偏心受压的反向破坏。反向破坏。sAsA对合力点取矩，得：对合力点取矩，得：)()2(s0sy0c1ahAfhhbhfNe)()2(s0y0c1sahfhhbhfNeA混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理大、小偏心受压破坏的设计判别大、小偏心受压破坏的设计判别 设计时可按下列条件进行设计时可按下列条件进行判别：判别： 当当 时，可能为大偏压，可能为小偏压，可按时，可能为

14、大偏压，可能为小偏压，可按大大偏压设计偏压设计；03 . 0 hei当当 时，按时，按小小偏压设计。偏压设计。03 . 0 heiv截面设计截面设计bb混凝土结构PPT课件 (2) 第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理1、大偏心受压（受拉破坏）、大偏心受压（受拉破坏）已知：截面尺寸已知：截面尺寸(bh)、材料强度、材料强度( fc、fy，fy ) 轴力轴力N和和弯矩弯矩M设计值，设计值，若若ei0.3h0，一般可先按大偏心受压情况计算一般可先按大偏心受压情况计算 sysycAfAfbxfN)()2(001ahAfxhbxfeNsycs2aheei混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章

15、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理As和和As均未知时均未知时两个基本方程中有三个未知数，两个基本方程中有三个未知数，As、As和和 x，故无唯一解故无唯一解。与双筋梁类似，为使总配筋面积（与双筋梁类似，为使总配筋面积（As+As）最小）最小?可取可取x= bh0得得)()5 . 01 (020ahfbhfNeAybbcs若若As0.002bh?则取则取As=0.002bh，然后按，然后按As为已知情况计算。为已知情况计算。ysybcsfNAfbhfA0若若Asr rminbh ?应取应取As=r rminbh。混凝土结构PPT课件 (2) 第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理As

16、为已知时为已知时当当As已知时，两个基本方程有二个未知数已知时，两个基本方程有二个未知数As 和和 x，有唯有唯一解一解。先由第二式求解。先由第二式求解x，若若x 2as，则可，则可将代入第一式得将代入第一式得ysycsfNAfbxfA若若x bh0？) () 5 . 0(0sysisahfaheNA若若As若小于若小于r rminbh？应取应取As=r rminbh。若若As若小于若小于r rminbh？应取应取As=r rminbh。则应按则应按As为未知情况重新计算确定为未知情况重新计算确定As则可偏于安全的近似取则可偏于安全的近似取x=2a，按下式确定，按下式确定As若若x b， s

17、fy，As未达到受拉屈服。未达到受拉屈服。进一步考虑，如果进一步考虑，如果 - - fy ，则，则As未达到受压屈服未达到受压屈服因此，因此，当当 b (2 1 1 b)，As 无论怎样配筋，都不能达到屈服无论怎样配筋，都不能达到屈服，为使用钢量最小，故可取为使用钢量最小，故可取As =0.002bh。混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理另一方面，当偏心距很小时，另一方面，当偏心距很小时，如附如附加偏心距加偏心距ea与荷载偏心距与荷载偏心距e0方向相方向相反反，则可能发生，则可能发生As一侧混凝土首先一侧混凝土首先达到受压破坏的情况。此时通常为达到受压破坏

18、的情况。此时通常为全截面受压，由图示截面应力分布，全截面受压，由图示截面应力分布，对对As取矩，可得，取矩，可得， fyAsNe0 - eae fyAs)()5 . 0(001sycsahfhhbhfeNAe=0.5h-as-(e0-ea), h0=h-as)()5 . 0(002. 0max001sycsahfhhbhfeNbhA混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理确定确定As后，就只有后，就只有 和和As两个未知数，故可得唯一解。两个未知数，故可得唯一解。)()2(0011ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsbysycBAA20c11bsy0

19、s0s)(1bhfAfhahaA0c11bsy0s120c1)(122bhfAfhabhfeNB混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理根据求得的根据求得的x ，可分为三种情况，可分为三种情况若若 (2 b)， s= - -fy，基本公式转化为下式，基本公式转化为下式，)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysyc)()5 . 0(00sycsahfhhbhfNeA重新求解重新求解 和和As验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力（按轴心受压构件）。应满足：验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力（按轴心受压构件）。应满足：若若 h0h，应取，应取x

20、=h，代入基本公式得，代入基本公式得As)(9 . 0sycAfAfNj!此处此处As= As+ As混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 非对称配筋截面设计步骤：非对称配筋截面设计步骤：确定材料强度及截面尺寸，确定确定材料强度及截面尺寸，确定 。确定截面弯矩设计值。可用有限元法或近似计算法。确定截面弯矩设计值。可用有限元法或近似计算法。由截面上的内力（由截面上的内力（N,M），计算偏心距），计算偏心距 确定附加偏心距确定附加偏心距 计算出计算出比较比较 ，初步判断大小偏心。，初步判断大小偏心。当当 时，按大偏压。时，按大偏压。当当 时，按小偏压。且应对垂

21、直于弯矩作用平面进行轴压验时，按小偏压。且应对垂直于弯矩作用平面进行轴压验算。算。(1) 验算最小配筋率。画图。验算最小配筋率。画图。0ss3 . 0,haa及NMe/0中的较大值）或30/mm20(0ahea0ieee0i3 . 0 he与0i3 . 0 he 0i3 . 0 he 混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 ?s A?s A400300 C30HRB4003102 N5 . 30 x l165x2 M例:某矩形截面钢筋混凝土柱，375. 4y0 l40ss aa1551 xMmm36040400s0 ahh9 . 0939. 01651552

22、1 MM mm133040030mm20ahe0 . 1768. 2103104003003 .145 . 05 . 03cc NAf 7 . 0982. 0939. 03 . 07 . 03 . 07 . 021m MMCxzx1Mx2M1N2N解：038. 10 . 140035002010310101651300360113001236c20a20nshleNMh混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 mm5421031010168360 NMekNm168165038. 1982. 02nsm MCM mm1083603 . 00.3mm562205

23、420a0i heeemm7224024005622si aheemm186360518. 00b hx 2min23s0y0c1smm240400300002. 0mm93403603601865 . 03601863003 .140 . 1722103105 . 0bhahfxhbxfNeAr2minsmm240 bhAr r混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 mm804022mm186mm1653603603003 .140 . 14036024036072210310211211s0b23020c1s0sy ahhbhfahAfNex 2min2

24、3ysyc1smm240400300002. 0mm1345360103102403601653003 .140 . 1 bhfNAfbxfAr r 58.1430043750 bl905. 0 j j kN310kN18621024013453604003003 .14905. 09 . 09 . 03sycu0 NAfAfNj j混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 mm116732. 1240032 himm20a e?s A763s AC35HRB500350 N1052 M901 Mmm3550 h9 . 0857. 021 MM9 . 0131

25、. 04004007 .16103503c AfN24857. 012341234831169600210 MMil0 . 1817. 3c 7 . 0957. 0m C400400 6 . 90 l45ss aa例:某矩形截面钢筋混凝土柱，解：混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 mm4290 NMekNm1502nsm MCM mm1070.3mm4490a0i heeemm6042si ahee mm902mm52211s020c1s0sy ahbhfahAfNex mm2942si ahee 2min2s0ysmm320mm763 bhahfNeA

26、r r492. 1ns 混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理在截面尺寸在截面尺寸(bh)、截面配筋、截面配筋As和和As、材料强度、材料强度(fc、fy，f y)、以及构件长细比、以及构件长细比(l0/h)均为已知时，根据构件轴力均为已知时，根据构件轴力和弯矩作用方式，截面承载力复核分为两种情况：和弯矩作用方式，截面承载力复核分为两种情况：一方面，弯矩作用平面内一方面，弯矩作用平面内1、给定轴力设计值、给定轴力设计值N，求弯矩作用平面的弯矩设计值，求弯矩作用平面的弯矩设计值M2、给定轴力作用的偏心距、给定轴力作用的偏心距e0，求轴力设计值，求轴力设计值Nv

27、不对称配筋截面复核不对称配筋截面复核另一方面，当构件在垂直于弯矩作用平另一方面，当构件在垂直于弯矩作用平面内的长细比面内的长细比l0/b较大时，较大时，尚应根据尚应根据l0/b确确定的稳定系数定的稳定系数j j，按轴心受压情况验算垂，按轴心受压情况验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力直于弯矩作用平面的受压承载力上面求得的上面求得的N 比较后，取较小值比较后，取较小值。混凝土结构PPT课件 (2) 第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理1、给定轴力设计值给定轴力设计值N，求弯矩作用平面的弯矩设计值，求弯矩作用平面的弯矩设计值M由于给定截面尺寸、配筋和材料强度均已知，未知数由于给定截面尺寸、

28、配筋和材料强度均已知，未知数？只有只有x和和M两个。两个。若若N Nb，为大偏心受压，为大偏心受压，sysybcbAfAfhbfN0若若N Nb，为小偏心受压，为小偏心受压，) ()2(00ssycsysycahAfxhbxfeNAfAfbxfN) ()2(00ssycsbysycahAfxhbxfeNAfAfbxfN0bs2hxaNahfAeaxax) (, 2, 2s0ysss取若混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理2、给定轴力作用的偏心距给定轴力作用的偏心距e0，求轴力设计值，求轴力设计值NbfeAfeAfehehxcsysy) (2)()(200若

29、若， 先按大偏心受压，带入方程：先按大偏心受压，带入方程：bhfNc10min0b,0ihehe，按小偏压若，则：若则：若0bsis0usu0bs2) (2,2hxaheahAfNaxAfAfbxfNhxasysysyc混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理 若若， 按小偏心受压，带入方程：按小偏心受压，带入方程：0min0b,0ihehe)2/()(, -,) (2)()(0c1s0ysusssyc1uyssssyc1uy1b1s200ehhbhfahfANAAfbxfNfhxhxAAfbxfNfhxbfeAfeAfehehxcsysy可能性，考虑反向小偏

30、压破坏的且则取若若则：取较小值取较小值混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理对称配筋截面实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相差不大，可采用对称配筋。差不大，可采用对称配筋。采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为方便施工或采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为方便施工或对于装配式构件，也采用对称配筋。对于装配式构件，也采用对称配筋。对称配筋截面，即对称配筋截面，即As=As，fy = fy，as= as，其界限破坏状态，其界限破坏状态时的轴力为时的轴力为Nb= fcb bh0。) ()

31、2(00ssyccahAfxhbxfeNbxfN因此，除要考虑偏心距大小，还要根据轴力大小（因此，除要考虑偏心距大小，还要根据轴力大小（N Nb）的情况判别属于哪一种偏心受力情况。）的情况判别属于哪一种偏心受力情况。u 从节省钢筋角度看，对称配筋的方案并不好混凝土结构PPT课件 (2)第 7 章混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理1、当、当ei0.3h0，且，且N Nb时，为大偏心受压时，为大偏心受压 x=N / 1 1 fcb00(0.5 )()cssysNef bx hxAAfha 若若x=N / 1 fcb2as，可近似取，可近似取x=2as，对受压钢筋合，对受压钢筋合力点取矩可得力点取矩可得0()ssysNeAAfha e = ei - 0.5h + as若若As=As0.002bh?则取则取As=