2.1偏心受压构件正截面承载力计算ppt课件

1、7 偏心受压构件的正截面承载力计算偏心受压构件的正截面承载力计算Strength of Reinforced Concrete Eccentric Compression Members提纲提纲(syllabus)：7.1偏心受压构件正截面受力特点和破坏特征偏心受压构件正截面受力特点和破坏特征7.2偏心受压构件的纵向弯曲偏心受压构件的纵向弯曲7.3矩形截面偏心受压构件矩形截面偏心受压构件 7.4工字形和工字形和T形截面偏心受压构件形截面偏心受压构件7.5圆形截面偏心受压构件圆形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算概述概述当结构构件的截面上

2、受到轴力和弯矩的共同作用或受到偏心力的作用时，该结构构件称为偏心受力构件。当偏心力为压力时，称为偏心受压构件。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算概述概述 钢筋混凝土偏心受压构件多采用矩形截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，截面尺寸较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面。圆形截面主要用于桥墩、桩面和箱形截面。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱图和公共建筑中的柱图7-27-2） 第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算概述概述 钢筋混凝钢筋混凝土偏心受压土偏心受压构件截面上构件截面上配有纵向受配有纵向受力钢筋和箍力钢筋和箍筋筋 试验表明，钢筋混凝土

3、偏心受压构件的破试验表明，钢筋混凝土偏心受压构件的破坏，有两种情况：坏，有两种情况：1 1受拉破坏情况受拉破坏情况 （tensile failuretensile failure） 大偏心受压破坏大偏心受压破坏2.2.受压破坏情况受压破坏情况 （compressive failurecompressive failure） 小偏心受压破坏小偏心受压破坏7.1 7.1 偏心受压构件正截面受力特点和破坏偏心受压构件正截面受力特点和破坏特征特征第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件正截面破坏形态偏心受压构件正截面破坏形态 钢筋混凝土偏心受压构件也有长柱和短柱之分。现以工钢筋混

4、凝土偏心受压构件也有长柱和短柱之分。现以工程中常用的截面两侧纵向受力钢筋为对称配置的程中常用的截面两侧纵向受力钢筋为对称配置的(As=As) (As=As) 偏心受压短柱为例，说明其破坏形态和破坏特征偏心受压短柱为例，说明其破坏形态和破坏特征 1受拉破坏情况受拉破坏情况 tensile failure大偏心受压破坏）大偏心受压破坏）第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件正截面破坏形态偏心受压构件正截面破坏形态 fsdAs fsdA sN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件正截面破坏形态偏心受压构件正截面破坏形态 在靠近轴向力作用的一侧受在靠近轴

5、向力作用的一侧受压，另一侧受拉。首先在受拉压，另一侧受拉。首先在受拉区产生横向裂缝区产生横向裂缝,随之不断地开随之不断地开展，在破坏前主裂缝逐渐明显，展，在破坏前主裂缝逐渐明显， As的应力随荷载增加发展较快，的应力随荷载增加发展较快，首先达到屈服，使混凝土压区首先达到屈服，使混凝土压区高度迅速减小，最后受压侧钢高度迅速减小，最后受压侧钢筋筋As 受压屈服，压区混凝土受压屈服，压区混凝土被压碎，构件破坏。有明显预被压碎，构件破坏。有明显预兆，变形能力较大，与适筋梁兆，变形能力较大，与适筋梁相似。相似。1受拉破坏情况受拉破坏情况 tensile failure大偏心受压破坏）大偏心受压破坏）第7

6、章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件正截面破坏形态偏心受压构件正截面破坏形态2.受压破坏受压破坏compressive failur小偏心受压破坏）小偏心受压破坏）产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小较小或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时配置较多时 ssAs fsdAsNAs太太多多 ssAs fsdAsN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件正截面破坏形态偏心受压构件正截面破

7、坏形态（2 2偏心距小偏心距小 ，截面大部分受压，小部分受拉，破坏时，截面大部分受压，小部分受拉，破坏时压区混凝土压碎，受压钢筋屈服，另一侧钢筋受拉，但压区混凝土压碎，受压钢筋屈服，另一侧钢筋受拉，但由于离中和轴近，未屈服。由于离中和轴近，未屈服。（3 3偏心距大，但受拉钢筋配置较多。由于受拉钢筋配偏心距大，但受拉钢筋配置较多。由于受拉钢筋配置较多，钢筋应力小，破坏时达不到屈服强度，破坏是置较多，钢筋应力小，破坏时达不到屈服强度，破坏是由于受压区混凝土压碎而引起，类似超筋梁。由于受压区混凝土压碎而引起，类似超筋梁。特征：破坏是由于混凝土被压碎而引起的，破坏时靠近纵特征：破坏是由于混凝土被压碎而

8、引起的，破坏时靠近纵向力一侧钢筋达到屈服强度，另一侧钢筋可能受拉也可向力一侧钢筋达到屈服强度，另一侧钢筋可能受拉也可能受压，但都未屈服。能受压，但都未屈服。小偏心受压破坏又有三种情况小偏心受压破坏又有三种情况（1 1偏心距小，构件全截面受压，靠近纵向力一侧压应偏心距小，构件全截面受压，靠近纵向力一侧压应力大，最后该区混凝土被压碎，同时压筋达到屈服强度，力大，最后该区混凝土被压碎，同时压筋达到屈服强度，另一侧钢筋受压，但未屈服。另一侧钢筋受压，但未屈服。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.1 偏心受压构件正截面破坏形态偏心受压构件正截面破坏形态“界

9、限破坏界限破坏”破坏特征：破坏时纵向钢筋达到屈服强度，同时压区破坏特征：破坏时纵向钢筋达到屈服强度，同时压区混凝土达到极限压应变，混凝土被压碎。同受弯构件混凝土达到极限压应变，混凝土被压碎。同受弯构件的适筋梁和超筋梁间的界限破坏一样。此时相对受压的适筋梁和超筋梁间的界限破坏一样。此时相对受压区高度称为界限相对受压区高度区高度称为界限相对受压区高度b b。 第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.2 大、小偏心受压的界限大、小偏心受压的界限 受压区边缘混凝土极限应变值各国取值相差不受压区边缘混凝土极限应变值各国取值相差不大，美国大，美国ACIACI一一31883188取取0.0030.00

10、3；欧洲混凝土委员会；欧洲混凝土委员会(CEB)(CEB)和国际预应力混凝土协会和国际预应力混凝土协会(FIP(FIP） “CEBFIP “CEBFIP一一7070和和德国德国 “DINl045-72 “DINl045-72取取0.00350.0035；我国；我国 根据试根据试验研究取验研究取0.0033.0.0033. 因而，受压构件的界限相对受压区高度同受弯构件因而，受压构件的界限相对受压区高度同受弯构件一样。一样。NMsAsA0hcbxsacuyy界限破坏受压破坏受拉破坏不屈服sA为小偏心受压破坏时，当bhx0为大偏心受压破坏时，当bhx0第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.2

11、 大、小偏心受压的界限大、小偏心受压的界限第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.2 大、小偏大、小偏心受压的界心受压的界限限 对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压构对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压构件，到达承载能力极限状态时，截面承受的内力设计件，到达承载能力极限状态时，截面承受的内力设计值值N N、M M并不是独立的，而是相关的。轴力与弯矩对于并不是独立的，而是相关的。轴力与弯矩对于构件的作用效应存在着叠加和制约的关系，也就是说，构件的作用效应存在着叠加和制约的关系，也就是说，当给定轴力当给定轴力N N时，有其唯一对应的弯矩时，有其唯一对应的弯矩M M，或者说构件，或者说构件

12、可以在不同的可以在不同的N N和和M M的组合下达到其极限承载力。下面的组合下达到其极限承载力。下面图图7-107-10所示为对称配筋截面轴向力所示为对称配筋截面轴向力N N与弯矩与弯矩M M的对应关的对应关系。系。 第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.3 偏心受压构件的偏心受压构件的M-N相关曲线相关曲线第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.3 偏心受压构件的偏心受压构件的M-N相关曲线相关曲线 ab段表示大偏心受压时的段表示大偏心受压时的M-N 相关曲线，为二次抛物相关曲线，为二次抛物线。随着轴向压力线。随着轴向压力N的增大，的增大，截面能承担的弯矩也相应提截面能承担的弯

13、矩也相应提高。高。 b点为受拉钢筋与受压混凝点为受拉钢筋与受压混凝土同时达到其强度值的界限土同时达到其强度值的界限状态。此时偏心受压构件承状态。此时偏心受压构件承受的弯矩受的弯矩M最大。最大。 cb段表示小偏心受压时的段表示小偏心受压时的M-N曲线，是一条接近于直曲线，是一条接近于直线的二次函数曲线。线的二次函数曲线。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.1.3 偏心受压构件的偏心受压构件的M-N相关曲线相关曲线 由曲线趋向可以看出，在小偏心受压情况下，随着由曲线趋向可以看出，在小偏心受压情况下，随着轴向压力的增大，截面所能承担的弯矩反而降低。轴向压力的增大，截面所能承担的弯矩反而降低。

14、图中图中a点表示受弯构件的情况，点表示受弯构件的情况，c点代表轴心受压构点代表轴心受压构件的情况。曲线上任一点件的情况。曲线上任一点d的坐标代表截面承载力的的坐标代表截面承载力的一种一种M和和N的组合。的组合。 如任意点如任意点e位于图中曲线的内侧，说明截面在该点坐位于图中曲线的内侧，说明截面在该点坐标给出的内力组合下未达到承载能力极限状态，是安标给出的内力组合下未达到承载能力极限状态，是安全的；若全的；若e点位于图中曲线的外侧，则表明截面的承点位于图中曲线的外侧，则表明截面的承载能力不足。载能力不足。 7.2 7.2 偏心受压构件的纵向弯曲偏心受压构件的纵向弯曲第7章 偏心受压构件的正截面承

15、载力计算7.2.1 偏心受压构件的破坏类型偏心受压构件的破坏类型附加偏心距附加偏心距构件受压力和弯矩作用，其偏心距为：构件受压力和弯矩作用，其偏心距为：NMe 0e0为相对偏心距。为相对偏心距。 偏心受压构件在荷载作用下，由于侧向挠曲变形，偏心受压构件在荷载作用下，由于侧向挠曲变形，引起附加弯矩引起附加弯矩NyNy，也称二阶效应，即跨中截面的弯，也称二阶效应，即跨中截面的弯矩为矩为M =N ( e0 + y)M =N ( e0 + y)。对于短柱，对于短柱，l0/h8， Ny较较小，可忽略不计，小，可忽略不计，M与与N为为直线关系，构件是由于材料直线关系，构件是由于材料强度不足而破坏，属于材料

16、强度不足而破坏，属于材料破坏。破坏。 对于长柱，对于长柱， l0/h=830，二，二阶效应引起附加弯矩在计算阶效应引起附加弯矩在计算中不能忽略，中不能忽略， M与与N 不是直不是直线关系，承载力比相同截面线关系，承载力比相同截面的短柱的短柱 要小，但破坏仍为材要小，但破坏仍为材料破坏。料破坏。 对于长细柱，构件将发生对于长细柱，构件将发生失稳破坏。失稳破坏。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.2.1 偏心受压构件的破坏类型偏心受压构件的破坏类型eielxfypsin f y xeiNNN eiN ( ei+ y )le7.2 7.2 偏心受压构件的纵向弯曲偏心受压构件的纵向弯曲第7章 偏

17、心受压构件的正截面承载力计算7.2.1 偏心受压构件的破坏类型偏心受压构件的破坏类型 短柱短柱 当柱的长细比较小时，侧向挠当柱的长细比较小时，侧向挠度与初始偏心距相比很小，可略度与初始偏心距相比很小，可略去不计，这种柱称为短柱。可不去不计，这种柱称为短柱。可不考虑挠度对偏心距的影响，即可考虑挠度对偏心距的影响，即可以不考虑二阶弯矩，各截面中的以不考虑二阶弯矩，各截面中的弯矩均可认为等于弯矩均可认为等于Ne0Ne0。 短柱的短柱的N N与与M M为线性关系图为线性关系图7-7-1212中直线中直线OBOB），）， 随荷载增大直随荷载增大直线与线与N-MN-M相关曲线交于相关曲线交于B B点，到达

18、点，到达承载能力极限状态，属于材料破承载能力极限状态，属于材料破坏。坏。7.2 7.2 偏心受压构件的纵向弯曲偏心受压构件的纵向弯曲第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.2.1 偏心受压构件的破坏类型偏心受压构件的破坏类型长柱长柱 当柱的长细比较大时，侧向挠度与初始偏心距当柱的长细比较大时，侧向挠度与初始偏心距相比已不能忽略，即二阶弯矩的影响不可忽视。相比已不能忽略，即二阶弯矩的影响不可忽视。长柱是在侧向挠度引起的附加弯矩作用下发生的长柱是在侧向挠度引起的附加弯矩作用下发生的材料破坏。材料破坏。 图图7-127-12中中OCOC是长柱的是长柱的N N、M M增长曲线，由于侧增长曲线，由于侧

19、向挠度随向挠度随N N的增大而增大，故的增大而增大，故M=NM=Ne0 +ye0 +y较较N N增增长更快。当构件的截面尺寸、配筋、材料强度及长更快。当构件的截面尺寸、配筋、材料强度及初始偏心距初始偏心距e0e0相同时，柱的长细比相同时，柱的长细比l0/h l0/h 越大，越大，长柱的承载力较短柱承载力降低得就越多，但仍长柱的承载力较短柱承载力降低得就越多，但仍然是材料破坏。当然是材料破坏。当8l0/h30 8规定，对于小偏心受压构件，规定，对于小偏心受压构件，若偏心压力作用于若偏心压力作用于As和和As合合力点之间时，尚应符合下列条力点之间时，尚应符合下列条件：件：)()2( 000sssd

20、cdudahAfhhbhfMeN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.1 矩形截面偏心受压构件承载力计算矩形截面偏心受压构件承载力计算的基本公式的基本公式saehe02 0cccusxxh ) 1( 00cu0 xhxxhxxhcucccus) 1-(0 xhEscuss小偏心受压钢筋的应力小偏心受压钢筋的应力s s可由平截面假定求得可由平截面假定求得0033. 0cuscxcxh 0) 1-(0 xhEscuss混凝土强度等级混凝土强度等级 C50 C50时，时，=0.8=0.8。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算0.40.50.60.70.80.911.11.2-400-300

21、-200-1000100200300400C50 (1)C50 (2)C80 (1)C80 (2)=x/h0ss级钢筋0.40.50.60.70.80.911.11.2-400-300-200-1000100200300400=x/h0ssC50 (1)C50 (2)C80 (1)C80 (2)级钢筋) 1-(0 xhEscusssbsdsf如将上式带入基本方程，需要解如将上式带入基本方程，需要解x的一的一元三次方程，另外，根据试验，元三次方程，另外，根据试验，与与基本为直线关系。基本为直线关系。考虑：当考虑：当x =xb，ss=fsd；当；当x =b，ss=0规范规定规范规定s s近似按下式

22、计算：近似按下式计算：第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算sbsdsfsdssdffs计算。时，仍按但计算时，取时，中和轴在外面，此当00,hahxhhssha第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.1 矩形截面偏心受压构件承载力计算的基本公式矩形截面偏心受压构件承载力计算的基本公式截面设计b 即即x bh0属于大偏心破坏形态属于大偏心破坏形态 b即即x bh0属于小偏心破坏形态属于小偏心破坏形态但但=x/h0与钢筋面积有关，设计时无法根据上述条与钢筋面积有关，设计时无法根据上述条件判断。件判断。界限破坏时:=b，由平衡条件得ssdssdbcdbAfAfbhfN0)2()2()22(0

23、00sssdsssdbbcdbbbahAfahAfhhbhfeNM第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法（1大小偏心受压的判别）算（但不一定为大偏压时，可按大偏心受压计当，时，按小偏心受压计算当00003 . 03 . 0hehe代入代入 并整理得：并整理得：sdsdbcdssdsdbbcdbfffhahhffhhfhe00000)2)()( 由上式知，配筋率越小，由上式知，配筋率越小，e0b越小，随钢筋强度降越小，随钢筋强度降低而降低，随混凝土强度等级提高而降低，

24、当配筋率低而降低，随混凝土强度等级提高而降低，当配筋率取最小值时，取最小值时， e0b取得最小值，若实际偏心距比该最取得最小值，若实际偏心距比该最小值还小，必然为小偏心受压，将最小配筋率及常用小值还小，必然为小偏心受压，将最小配筋率及常用的钢筋和混凝土强度代入上式得到的钢筋和混凝土强度代入上式得到e0b大致在大致在0.3h0上上下波动，平均值为下波动，平均值为0.3h0 ，因此设计时：，因此设计时：第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算bbbNMe0（2大偏心受压受拉破坏）大偏心受压受拉破坏） e00.3h0知：截面尺寸知：截面尺寸(bh)、材料强度、材料强度( fcd、fsd，fsd )、构

25、件计算度构件计算度)以及轴力以及轴力N和弯矩和弯矩M组合设计值，若组合设计值，若he0eib.min=0.3h0，一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 fyAs fyAsNeei ssdssdcduAfAfbxfNNahees20)()2(00ahAfxhbxfeNssdcds第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法1As和和As均未知均未知时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

26、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=xbh0得得bhahfbhfNeAsdbbcdssmin020)()5 . 01 (bhfNAfbhfAsdssdbcdsmin0第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法2As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，有唯一解。唯一解。 先由第二式求解先由第二式求解x，若，若x 2a，则可由第一，则可由第一式得式得s

27、dssdcdsfNAfbxfA第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算As为已知时为已知时bfahAfNehhxcdsssds)( 20200若若2as xbh0？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=2as，按下式确定，按下式确定As若若xxb，ss fsd，As未达到受拉屈未达到受拉屈服。进一步考虑，如果服。进一步考虑，如果x - fsd，则，则As未达到受压屈。因而，当未达到受压屈。因而，当xb x (2b -xb)，As 无论怎样配筋，都不能达到屈服，为使用钢量最小，无论怎样配筋，

28、都不能达到屈服，为使用钢量最小，故可取故可取As =max(0.45ft/fsd， 0.002bh)。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法（3小偏心受压小偏心受压e00.3h0） ssAs fsdAsNe0e1As和和As均未知均未知时时第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算（3小偏心受压小偏心受压e00.3h0）1As和和As均未知均未知时时取取As =max(0.45ft/fsd， 0.002bh)。 由基本方程求解由基本

29、方程求解x：)()2(0sssscdsahAaxbxfeNs) 1-(0 xhEscuss以及：第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算（3小偏心受压小偏心受压e00.3h0）1As和和As均未知均未知时时023DCxBxAxx的一元三次方程：得到关于bfAcd5 . 0scdabfB00)(hahAEDssscusssscueNhaAEC)(0sbsdsfsdssdffs第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算（3小偏心受压小偏心受压e00.3h0）1As和和As均未知时均未知时,经验公式求解经验公式求解 普通混凝土构件

30、普通混凝土构件C50以下）以下）如将上式带入基本方程，需要解如将上式带入基本方程，需要解x的一元三次方的一元三次方程，另外，根据试验，程，另外，根据试验，与与基本为直线关系。基本为直线关系。考虑：当考虑：当x =xb，ss=fsd；当；当x =b，ss=002CBxAxx的一元二次方程：关于可得到将上式代入基本方程，05 . 0bhfAcdscdssdbsabhfAfahB0000heNAfahCsssdbs第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算（3小偏心受压小偏心受压e00.3h0）1As和和As均未知时均未知时,经验公式求解经验公式求解)()2( 00

31、sssdcdssssdcdahAfxhbxfNeAAfbxfNsssahee2011sbsdsf知：已知截面尺寸、材料强度、知：已知截面尺寸、材料强度、N、M、L0 求：求：AS，AS解：基本公式有三个未知数，两个方程，需补充条件，补充解：基本公式有三个未知数，两个方程，需补充条件，补充的条件应使用量尽量少，为此做以下假定：的条件应使用量尽量少，为此做以下假定：第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法（3小偏心受压小偏心受压003 . 0 he 2As为已知时为已知时 当当As已知时，两个基本方程有二个未

32、知数已知时，两个基本方程有二个未知数As 和和 x，有唯一解。有唯一解。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算先由第二式求解先由第二式求解x，xb=x/h0假设假设 xb h/ h0，截面部分受拉部分受压，可将，截面部分受拉部分受压，可将代入，代入， 由第一式得由第一式得s和和As假设假设 h/ h0 ，截面全部受压，可将，截面全部受压，可将=h/h0代入，求代入，求得得s和和As例：知：例：知：b*h=300*400mm,l0=7m,N=310kN,M=165kNm,混凝土混凝土C25,钢筋二级，求钢筋二级，求:As,As解解:1)求偏心距求偏心距mmm

33、NMe53053. 03101650mmemmheaa20,33.1330取mmeeeai55002)求偏心距增大系数求偏心距增大系数21200)(140011hlhei0 . 127. 47 . 22 . 001hei0 . 11取975. 001. 015. 102hl14. 1)lhei第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 3)判断大小偏心判断大小偏心4)求钢筋求钢筋mmhxb75.2000令大偏心,3 . 0627550*14. 100he9 .11,300,55. 0cdsdsdbfffmmaheess7925 . 00bhmmahfxhbxfNeAssd

34、cdss002.033.564)()2(200292.1919mmfNAfbxfAsdssdcds%6 . 0bhAAss轴心受压验算略轴心受压验算略当偏心距很小时，通常为全截面受压，由图当偏心距很小时，通常为全截面受压，由图示截面应力分布，对示截面应力分布，对AsAs取矩，可得，取矩，可得，)()5 . 0(00ssdcsahfhhbhfeNAe=0.5h-as-e0, h0=h-as)()5 . 0(002. 045. 0max00ssdcdsdtdsahfhhbhfeNbhffA第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非

35、对称配筋的计算方法补充）矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法补充）确定确定As后，就只有后，就只有x 和和As两个未两个未知数，故可得唯一解。知数，故可得唯一解。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)()2(00sssdcdsbsdssdcduahAfxhbxfeNAfAfbxfNN若若x (2b -xb)，ss= -fsd，基本公式转化为下式，基本公式转化为下式，)()2(00sssdcdssdssdcduahAfxhbxfeNAfAfbxfNN若若x h0h，应取，应取x=h，同时应取，同时应取a =1，代入基本公式直接解得，代入基本公式直接解得As)()5 . 0

36、(00ssdcdssahfhhbhfNeA重新求解重新求解x 和和As第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算由基本公式求解由基本公式求解x 和和As的具的具体运算是很麻烦的。体运算是很麻烦的。迭代计算方法迭代计算方法用相对受压区高度用相对受压区高度x ，)()5 . 01 (020sssdcdahAfbhfeN在小偏压范围在小偏压范围x =xb1.1，0.50a x( )1.10 x00.20.40.60.8100.20.40.6对于对于级钢筋和级钢筋和 规定，受压构件全部纵规定，受压构件全部纵向钢筋的配筋率不得小于向钢筋的配筋率不得小于0.5%0.5%，

37、一侧受纵向钢筋的最小配，一侧受纵向钢筋的最小配筋率为筋率为0.2%0.2%。柱中宜选用根数较少、直径较粗的钢筋，但。柱中宜选用根数较少、直径较粗的钢筋，但根数不得少于根数不得少于4 4根。根。 当偏心受压柱的当偏心受压柱的h600mm h600mm 时，在侧面应设置直径为时，在侧面应设置直径为101016mm16mm的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋或拉筋。的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋或拉筋。 7.3 7.3 矩形截面偏心受压构件矩形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.3 矩形截面偏心受压构件的构造要求矩形截面偏心受压构件的构造要求4.4.复合箍筋构造复合箍

38、筋构造第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.3 矩形截面偏心受压构件的构造要求矩形截面偏心受压构件的构造要求4.4.复合箍筋构造复合箍筋构造第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.3 矩形截面偏心受压构件的构造要求矩形截面偏心受压构件的构造要求第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.2 矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件非对称配筋的计算方法例题例题例：知：例：知：b*h=300*400mm,l0=7m,N=310kN,M=165kNm,混凝土混凝土C25,钢筋二级，求钢筋二级，求:As,As解解:1)求偏心距求

39、偏心距mmmNMe53053. 03101650mmemmheaa20,33.1330取mmeeeai55002)求偏心距增大系数求偏心距增大系数21200)(140011hlhei0 . 127. 47 . 22 . 001hei0 . 11取975. 001. 015. 102hl14. 1)lhei第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 3)判断大小偏心判断大小偏心4)求钢筋求钢筋mmhxb75.2000令大偏心,3 . 0627550*14. 10hei,55. 0sdsdbffmmaheesi7925 . 0bhmmahfxhbxfNeAssdcds002.

40、033.564)()2(200292.1919mmfNAfbxfAsdssdcds%6 . 0bhAAss轴心受压验算略轴心受压验算略第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.4 矩形截面偏心受压构件对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件对称配筋的计算方法1 1不对称配筋与对称配筋的比较不对称配筋与对称配筋的比较: :(1) (1) 不对称配筋不对称配筋: : 优点是充分利用混凝土的强度，优点是充分利用混凝土的强度，节省钢筋；缺点主要是施工不便，容易将钢筋的位置节省钢筋；缺点主要是施工不便，容易将钢筋的位置对调。对调。(2) (2) 对称配筋：对称配筋： 优点为对结构更有利可能有相优点为对

41、结构更有利可能有相反方向的弯矩），施工方便，构造简单，钢筋位置不反方向的弯矩），施工方便，构造简单，钢筋位置不易放错；缺点是多用钢筋。易放错；缺点是多用钢筋。 7.3 7.3 矩形截面偏心受压构件矩形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 对称配筋，即截面的两侧用相同数量的配筋和对称配筋，即截面的两侧用相同数量的配筋和相同钢材规格，相同钢材规格，As=AsAs=As，fsd = fsdfsd = fsd，as = asas = as1.截面设计截面设计（1大小偏心判断先按大偏心受压考虑大小偏心判断先按大偏心受压考虑 对于矩形对称配筋的偏心受压构件的计算，也对于矩形对称配筋的偏心

42、受压构件的计算，也分为截面设计与截面复核：分为截面设计与截面复核：0bhfNcd ssdssdcdAfAfbxfNbxfNcd假设假设 b属于大偏心受压属于大偏心受压若若 b 属于小偏心受压属于小偏心受压第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.3.4 矩形截面偏心受压构件对称配筋的计算方法矩形截面偏心受压构件对称配筋的计算方法已知条件：已知条件：As=A s，fsd=f sd。（2 2大偏心受压大偏心受压)()2( 00sssdcdcdahAfxhbxfNebxfN知：截面尺寸、材料强度、知：截面尺寸、材料强度、N、M、L0求：求：AS，AS解解:1)判断大小偏心判断大小偏心得由 bxfNc

43、dbfNxc若若x bh0属于大偏心属于大偏心受压受压若若x bh0属于小偏心属于小偏心受压受压)()2(00sssdcdsahAfxhbxfNe由 2) 求钢筋面积求钢筋面积第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算注：注：1.当当x bh0 x bh0的计算的计算bcdsbcdsbcdbhfahbhfeNbhfN001200)(43. 0第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算)()5 . 01 (020ssdcdsssahfbhfeNAA例：知：例：知：b*h=300*500mm,l0=3.5m,N=660kN,M=172kNm,混凝土混凝土C25,钢筋钢筋HRB335，对称配筋，求，对称配筋

44、，求:As,As解解:1)求偏心距求偏心距mmmNMe261261. 066017202)求偏心距增大系数求偏心距增大系数0 . 1, 575 . 05 . 30计算得hlmmaheess476352502615 . 00 3) 求钢筋面求钢筋面积积mmbfNxcd30.191300*5 .11660000第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算x bh0，属于大偏心受压，属于大偏心受压20067.584)()2(mmahfxhbxfeNAAssdcdsss最小配筋率满足,450003. 02mmbh 轴心受压验算略轴心受压验算略第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算解方程求出解方程求出x，N注

45、：如注：如xh，取，取x=h知知:截面尺寸、材料强度、截面尺寸、材料强度、e0、L0，AS，AS求：求： N解：判断大小偏心解：判断大小偏心，为小偏心受压若03 . 0 hei)()2( 00110sssdcdsssdbssdcdahAfxhbxfNeAfhxAfbxfNssahee5 . 00第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算2.截面复核截面复核解方程得到解方程得到x,N先按大偏压计算可能为小偏压，可能为大偏受压，也若03 . 0 hei)()2( 00sssdcdsssdssdcdahAfxhbxfNeAfAfbxfN新按小偏压计算，则为小偏心受压，重若，则上述计算正确，若00hxhx

46、bb注：对于垂直弯矩作用方向还应按轴心受压进行验算即应满注：对于垂直弯矩作用方向还应按轴心受压进行验算即应满足：足：第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算)(9 .0ssdcduAfAfNN例：知：例：知：b*h=400*600mm,l0=3.8m,=1.0，N=850kN,M=320kNm,混凝土混凝土C25,钢筋钢筋HRB335级，受拉钢筋级，受拉钢筋420，受，受压钢筋压钢筋420，求，求:校核承载力校核承载力 。 解解:fcd=11.5，fsd=fsd=280，AS=1256，AS=1520mmmNMe376376. 08503200mmaheess6415 . 00大偏压,3 . 0

47、37600hmme)()2( 00sssdcdsssdssdcdahAfxhbxfNeAfAfbxfN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算解方程得：解方程得：x=268mmhfxhf时，按中和轴在腹板内的情况计算钢筋面时，按中和轴在腹板内的情况计算钢筋面积。此时必须验算满足积。此时必须验算满足xbh0 xbh0的条件。的条件。 2) 2)当当2asxhf2asxhf时，按中和轴在受压翼缘内的情时，按中和轴在受压翼缘内的情况计算钢筋面积。况计算钢筋面积。 3) 3)当当x2asx2as时，则如同双筋受弯构件一样，取时，则如同双筋受弯构件一样，取x=2asx=2as配筋配筋第7章 偏心受压构件的

48、正截面承载力计算7.4.1 正截面承载力计算基本公式正截面承载力计算基本公式小偏心受压小偏心受压第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算se0essAsssdAfcdffbh0hsaDe0essAsssdAfDcdffbfhh0hxsafh对于小偏心受压工字形截面，一般不会发生xh-hf时，在计算中应考虑翼缘hf的作用。可改用下式计算。ssssdffcdAAfhbbbxfNs)()()2()()2(000sssdfffcdsahAfhhhbbxhbxfeN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.1 正截面承载力计算基本公式正截面承载力计算基本公式当当 时，在计算中应考虑翼缘时，在计算中应考

49、虑翼缘 的作的作用。可改用下式计算：用。可改用下式计算：ssssdffffcdAAfhxhbbhbbbxfNs)()()()2)()()2()()2(000sssdsfffffffcdsahAfahxhhhxhbbhhhbbxhbxfeN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算fhhxfhs仍可近似用仍可近似用式：式：11sbsdsfssssdffffcdAAfhbbhbbbhfNs)()()()2()()2()()2(000sssdsffffffcdusahAfahhbbhhhbbhhbhfMeN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算x值大于值大于h时，取时，取x =h计算，代入式中计算计算，

50、代入式中计算对于小偏心受压构件，尚应满足下列条件：对于小偏心受压构件，尚应满足下列条件：目的：离纵向力目的：离纵向力N较远一侧边缘的的受较远一侧边缘的的受压钢筋屈服采用对称配筋时压钢筋屈服采用对称配筋时)()2()()2()()2(000sssdsffffffcdsahAfahhbbhhhbbhhbhfeN第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 工字形、箱形和工字形、箱形和T T形截面的偏心受压构件中，形截面的偏心受压构件中，T T形截面采用非对称配筋形式；工字形截面和箱形截面形截面采用非对称配筋形式；工字形截面和箱形截面可采用非对称配筋形式，也可以采用对称配筋形式。可采用非对称配筋形式，也可

51、以采用对称配筋形式。 与矩形截面相似，在进行偏心受压构件的截面设计与矩形截面相似，在进行偏心受压构件的截面设计时，一般是已知截面作用效应时，一般是已知截面作用效应M d M d 、N d N d 或偏心距，或偏心距，材料强度、截面尺寸及构件的计算长度，求截面纵筋材料强度、截面尺寸及构件的计算长度，求截面纵筋数量。只是在计算截面的几何特征时，应考虑截面形数量。只是在计算截面的几何特征时，应考虑截面形式的特点。式的特点。7.4 工字形截面偏心受压构件工字形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法7.4工字形截面偏心受压构件工字形截面

52、偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算非对称配筋情况非对称配筋情况 工字形、箱形和工字形、箱形和T T形截面偏心受压构件，无论是截形截面偏心受压构件，无论是截面设计的配筋计算还是截面承载力复核，都需要先求面设计的配筋计算还是截面承载力复核，都需要先求得构件混凝土截面在弯矩作用方向的几何特征，例如得构件混凝土截面在弯矩作用方向的几何特征，例如混凝土截面面积、惯性矩、回转半径等。当求得截面混凝土截面面积、惯性矩、回转半径等。当求得截面形心轴位置后，其它截面几何特性即可按材料力学方形心轴位置后，其它截面几何特性即可按材料力学方法计算。法计算。7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计

53、算方法7.4 工字形截面偏心受压构件工字形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 与矩形截面偏心受压构件截面计算一样，首先要与矩形截面偏心受压构件截面计算一样，首先要进行大小偏心的判别，然后采取大小偏心不同的公式进行大小偏心的判别，然后采取大小偏心不同的公式进行计算。为了能利用矩形截面初步判别大小偏心受进行计算。为了能利用矩形截面初步判别大小偏心受压的方法，可以先将受压应力较大的翼板所能承受的压的方法，可以先将受压应力较大的翼板所能承受的内力从总的截面中扣除，剩下的内力由腹板宽度为内力从总的截面中扣除，剩下的内力由腹板宽度为b，高度为高度为h的矩形截面承受的矩形截面承受 。7.

54、4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法 工字形、箱形和工字形、箱形和T形截面偏心受压构件中，形截面偏心受压构件中，T形截形截面一般采用非对称配筋；工字形可采用非对称配筋，面一般采用非对称配筋；工字形可采用非对称配筋，也可采用对称配筋。下面以对称配筋来阐明其计算方也可采用对称配筋。下面以对称配筋来阐明其计算方法。法。第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法0)(bhfhbbfNcdffcd对称配筋情况对称配筋情况 对称配筋截面是指截面对称且钢筋配置对称，对称配筋截面是指截面对称且钢筋配置对称，对于对称配筋的工字形和箱形截面来说，就对于对

55、称配筋的工字形和箱形截面来说，就是是 。 对称配筋截面，取对称配筋截面，取 。 大小偏心受压的判别可由下式求受压区相对高大小偏心受压的判别可由下式求受压区相对高度度 sdsfssssdsdssffffaaffAAhhbb，,时，为小偏心受压时，为大偏心受压；当当bb 截面设计截面设计7.4工字形截面偏心受压构件工字形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法 截面设计截面设计)()2()()2(000scdfffcdsssahfhhhbbxhbxfNeAA时当b) 1 (钢筋截面面积为，可求得代入时，中和轴在肋板内，若xhxhbf

56、0 截面设计截面设计7.4工字形截面偏心受压构件工字形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法)()2(00ssdfcdsssahfxhxbfNeAAxhxafs内，重新计算时，中和轴在受压翼板若2fcdbfNx）计算，根据前面的公式（时，可按矩形截面方法若1872sax 截面设计截面设计7.4工字形截面偏心受压构件工字形截面偏心受压构件第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法ssbAAx求解，然后代入公式区高度时，必须重新计算受压当)2(的一元三次方程。于联立求解，会出现解关与

57、基本公式，采用计算受压区高度xExscus) 1(s设计时，可近似用下式求截面受压区相对高度bcdsbcdfffcdsffcdbcdbhfahbhfhhhbbfeNhbbfbhfN002000)(43. 0)2()()(第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 当当 时，按下式计算时，按下式计算)(0fbhhxh当当 时，按下式计算。时，按下式计算。hxhhfbfcdsbcdsfffcdsbfffcdhbfahbhfahhhhbbfeNhbhhbbfN0020000)(43. 0)(2()(5 . 0)2)(当当 hxhx 时，取当第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算 截面承载力复核截面承载力

58、复核 截面承载力复核与矩形截面偏心受压构件的截面承载力复核与矩形截面偏心受压构件的计算方法相同，只是计算公式不同。计算方法相同，只是计算公式不同。 第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算7.4.2 正截面承载力计算方法正截面承载力计算方法例：知：某工字形截面柱，下柱计算高度为例：知：某工字形截面柱，下柱计算高度为6.7m，柱截，柱截面控制内力面控制内力N=835.5kN，Mmax=352.5kN m,截面尺寸截面尺寸如图所示，混凝土强度等级为如图所示，混凝土强度等级为C35,采用采用HRB335级钢筋，级钢筋，对称配筋求所需钢筋截面积。对称配筋求所需钢筋截面积。7001001002525350

59、80)(a70011211235080例题第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算111. 111)57. 9(59. 0140011)(/1400111,1557. 970067001, 19 . 16554137 . 22 . 07 . 22 . 065545700h,45a413413. 0853500352500eb) a)2212000201010s0hlhehlhemmmmammmNMis取则取简化为（图（解：在计算时可近似把例题第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算mmaheemmmmhmmbfbbhfNxmmhmmbfxssbcdffcdffcd76445270045924594

60、13111. 1e36065555. 0285801 .16)80350(1121 .16853500)()112(1513501 .160 . 1853500N,000可按大偏心计算应重新计算此时中和轴在腹板内，假定受压曲在翼缘内先按大偏心受压计算例题第7章 偏心受压构件的正截面承载力计算)mm1038222122942)45655(300)2/112655(112)80350(1 .16)45655(300)2/285655(285801 .16764853500)()2()()2(20min2000（每边选bhmmahbhhhbbfxhbxfNeAAAfAfsffffcdcdsssssd