混凝土结构设计原理5偏压构件正截面

第5讲钢筋混凝土单向偏压构件正截面承载力设计单向偏心受压构件近侧：距离轴向力较近一侧远侧：距离轴向力较远一侧偏压短柱破坏形态远筋受拉屈服→→近侧混凝土压碎大偏压（受拉破坏）偏心距较大、远筋不多小偏压（受压破坏）偏心距很小偏心距较小或偏心距较大但远筋较多偏心距特小近侧混凝土压碎；远筋受拉不屈服近侧混凝土压碎；远筋受压不屈服远侧混凝土压碎（反向破坏）大小偏压判别大偏

小偏

大偏

小偏

界限破坏远侧钢筋受拉屈服同时近侧混凝土被压碎无侧移时偏压长柱挠曲变形二阶效应1.一阶弯矩最大处与二阶弯矩最大处处相接近时，弯矩增加得最多两端弯矩值不相等但单曲率弯曲时，弯矩增加得较多两端弯矩值不相等且双曲率弯曲时，弯矩增加得较少甚至很少条件：两端弯矩作用产生了挠曲变形原因：轴向压力引起了附加弯矩结果：危险截面偏离柱端，控制弯矩增大一阶变形最终变形一阶弯矩最终弯矩有侧移时偏压长柱二阶效应☆端部或端部附近的弯矩相对加大☆在因水平荷载产生了侧移的框架柱中由竖向荷载引起了附加弯矩＋＝或偏压构件考虑侧移二阶效应后端部弯矩排架结构柱：

排架结构的柱：

框架结构柱剪力墙结构、框-剪结构及筒体结构框架结构、剪力墙结构、框-剪结构及筒体结构中的柱、墙：偏压构件不需考虑自身挠曲影响条件1、构件端部弯矩绝对值（同一主轴方向）比值：2、轴压比：

——绝对值较小者（考虑侧移影响后的端部弯矩）

——绝对值较大者（考虑侧移影响后的端部弯矩）构件按单曲率弯曲时取正号，否则取负号3、构件长细比：考虑自身挠曲影响偏压构件弯矩设计值当无需考虑自身挠曲影响时，取对剪力墙结构，取矩形截面大偏压构件正截面承载力矩形截面小偏压构件正截面承载力非对称配筋截面设计计算方案先按大偏压计算应按小偏压计算大偏压已知压筋求拉筋大偏压两侧钢筋均未知关键：（总用筋量最少）大偏压构件纵筋面积计算技术处理①如果：压筋过弱，按压筋未知重算②如果：压筋过强，矩形截面小偏纵筋面积计算远筋一般不屈服，过多无用（轴压比大于1.0）例501例502矩形截面偏压构件对称配筋特点及其应用场合1、弯矩变号（弯矩相差或总用钢量增加不多）2、装配式柱（为了避免吊装时的就位错误）应用更为广泛对称配筋矩形截面偏压构件承载力计算基本公式（大偏压）（小偏压）对称配筋大偏压构件截面设计方法特别说明：当偏心距很小甚至接近轴心受压时，按理应当属于小偏心受压。然而当轴力又较小时，按上述公式判断的结果有可能为大偏压。其原因是截面尺寸过大，截面并未达到承载力极限状态。此时，无论实际是大偏压还是小偏压，都只需按最小配筋率配筋。所以，仍可按大偏压计算，其结果应当肯定是最小配筋量。对称配筋小偏压构件截面设计迭代技术误差：±5%对称配筋小偏压构件截面设计近似方法对称配筋矩形截面大偏压柱截面设计计算过程已知数据否否否选配钢筋否验算弯矩平面外轴压承载力结束否否验算偏压承载力（小偏压公式）否（特殊处理）对称配筋矩形截面小偏压柱截面设计特殊处理技术例503ⅠⅠⅠ—Ⅰ6505006505003C223C22例504例505矩形截面偏压构件截面复核方法均按非对称配筋方案计算轴力、弯矩、配筋情况均已知，检验受压承载力（大偏公式）（小偏公式）例506大偏（偏）对称配筋单向偏压I形截面柱截面类型

I形截面柱正截面承载力计算公式（对称配筋）

柱截面形式及其尺寸形式：轴压—方，圆、正多边；偏压—矩；I（装配；减重）模数（宜）：50；100（800）

工形截面：腹板厚度≥100，翼缘厚度≥120最小截面250×250；高宽比1.5～3.0长细比（按截面短边考虑）：≤30；方柱宜为15左右柱纵向钢筋全部纵向受力钢筋的最大配筋率：5%钢筋直径：不宜小于12，一般16～32；提倡粗筋；≮4根钢筋净距：不应小于50偏压柱，截面高度≥600时，腰筋（10；复合箍，拉筋）根数：矩形截面不应少于4根，圆形截面不应少于6根柱纵向受力钢筋最小配筋率（%）构件类型钢筋种类钢筋强度等级最小配筋率计算面积受压全部纵筋500MPa0.50全截面面积400MPa0.55335MPa300MPa0.60单侧纵筋0.20轴拉单侧受拉纵筋0.2045ft/fy（较大值）小偏拉大偏拉扣除受压翼缘面积受压构件全部纵筋，当用C60以上混凝土时，最小配筋率应再增加0.10偏拉构件的受压钢筋，应按受压构件的单侧纵筋考虑柱箍筋形式（一）周边箍筋封闭柱箍筋形式（二）正确错误内折角内折角矩形截面对称配筋偏压柱承载力相关性对于给定截面尺寸、材料强度及配筋情况的构件，可以在无数组不同的轴力和弯矩组合下达到承载能力极限状态。大偏：Mu↑→Nu↑

小偏：Mu↑→Nu↓

Mu＝0时，Nu达到最大

Nu＝0时，Mu并非最大界限破坏，Mu达到最大ABC矩形截面对称配筋柱偏压分区图ⅠⅡⅢⅣⅠ区：大偏压Ⅱ区：小偏压Ⅲ区：小偏压Ⅳ区：构造配筋矩形截面对称配筋偏压柱最不利内力组选定原则大偏压弯矩相同时，轴力越小配筋越多（1＞2）轴力相同时，弯矩越大配