混凝土受压构件.pptx

混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理第第5章章 RC轴向受力构件承载力计算轴向受力构件承载力计算 樊樊 玲玲电电 话话：13016163369Email：中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5 RC轴向受力构件承载力计算轴向受力构件承载力计算v5.1概述概述v5.2 轴心受压构件的正截面承载力计算轴心受压构件的正截面承载力计算v5.3 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v5.4 受拉构件承载力计算受拉构件承载力计算v5.5 偏心构件斜截面受剪承载力计算偏心构件斜截面受剪承载力计算中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 5.1 概述概述概述概述5.1.15.1.1 受压构件的工程应用受压构件的工程应用 RCRC受压构件利用混凝土承受压力为主的内力，可充分发挥混凝受压构件利用混凝土承受压力为主的内力，可充分发挥混凝土材料的强度优势，因而在工程结构中应用广泛。土材料的强度优势，因而在工程结构中应用广泛。多高层建筑：框架柱；多高层建筑：框架柱；单层工业厂房：排架柱；屋架的上弦杆；单层工业厂房：排架柱；屋架的上弦杆；桥梁结构：桥墩；桥梁结构：桥墩；岩土工程：桩等。岩土工程：桩等。中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理多高层建筑框架柱框架柱中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理单层工业厂房单层工业厂房压压压压压压拉拉拉拉排架柱排架柱屋架的上弦压杆屋架的上弦压杆中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理桥梁桥梁桥墩桥墩中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理桩基础桩基础(Pile Foundation)中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理N(a(a）轴心受压）轴心受压N(b(b）单向偏压）单向偏压NN(c(c）双向偏压）双向偏压 受压构件的类型受压构件的类型偏心受压构件偏心受压构件受压构件受压构件在结构中具有重要作用，一旦在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。实际工程中，偏心产生的原因：实际工程中，偏心产生的原因：通常施工制造的误差；通常施工制造的误差；荷载作用位置的不确定性；荷载作用位置的不确定性；混凝土质量的不均匀性等。混凝土质量的不均匀性等。使得上述构件存在一定的使得上述构件存在一定的初始偏心距初始偏心距。5.1.25.1.2 受压构件的受力特点及分类受压构件的受力特点及分类中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理RCRC受压构件破坏导致房屋倒塌受压构件破坏导致房屋倒塌中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.2.15.2.1 RC RC轴心受压构件的受力特点轴心受压构件的受力特点5.2.25.2.2 普通箍筋柱的正截面承载力计算普通箍筋柱的正截面承载力计算 轴心受压构件正截面承载力计算轴心受压构件正截面承载力计算轴心受压构件正截面承载力计算轴心受压构件正截面承载力计算5.25.2.35.2.3 螺旋箍筋柱的正截面承载力计算螺旋箍筋柱的正截面承载力计算5.2.45.2.4 轴心受压构件的构造要求轴心受压构件的构造要求5.2.55.2.5 示例示例中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理RCRC受压构件破坏导致房屋倾覆受压构件破坏导致房屋倾覆中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.2.15.2.1 RC RC轴心受压构件的受力特点轴心受压构件的受力特点普通钢箍柱普通钢箍柱Tied ColumnsTied Columns螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱Spiral ColumnsSpiral Columns 实际工程中一般将实际工程中一般将RC柱按照柱按照箍筋的作用箍筋的作用及及配置方式配置方式分为两种：分为两种：中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 纵筋的作用纵筋的作用：l 提高承载力，减小截面尺寸；提高承载力，减小截面尺寸；l 提高混凝土的变形能力；提高混凝土的变形能力；l 抵抗构件的偶然偏心；抵抗构件的偶然偏心；l 减小混凝土的收缩与徐变。减小混凝土的收缩与徐变。箍筋的作用箍筋的作用：l与纵筋组成钢筋骨架；与纵筋组成钢筋骨架；l防止纵筋受压屈曲；防止纵筋受压屈曲；l产生环箍作用，提高箍筋内混凝土的抗压强度与变形能力；产生环箍作用，提高箍筋内混凝土的抗压强度与变形能力；l抵抗剪力。抵抗剪力。轴压构件轴压构件(柱柱)中配筋及其作用中配筋及其作用5.2.15.2.1 RC RC轴心受压构件的受力特点轴心受压构件的受力特点中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理柱柱lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱短柱 长柱长柱短柱：短柱：柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱。柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱。长柱：长柱：柱的截面尺寸与柱长之比较大的柱。柱的截面尺寸与柱长之比较大的柱。实际工程结构中：实际工程结构中：带窗间墙的柱带窗间墙的柱；高层建筑地下车库的柱子；高层建筑地下车库的柱子；楼梯间处的柱楼梯间处的柱都容易形成都容易形成短柱短柱。一般的框架柱；一般的框架柱；门厅柱等都属于门厅柱等都属于长柱长柱。NNlo式中式中 i 截面的回转半径。截面的回转半径。长柱与短柱长柱与短柱5.2.15.2.1 RC RC轴心受压构件的受力特点轴心受压构件的受力特点中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理bhAsANcNc混凝土压碎混凝土压碎钢筋凸出钢筋凸出oNc l混凝土压碎混凝土压碎钢筋屈服钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎 轴压短柱的破坏过程轴压短柱的破坏过程 轴心受压短柱的受力性能轴心受压短柱的受力性能5.2.15.2.1 RC RC轴心受压构件的受力特点轴心受压构件的受力特点中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 轴压短柱的破坏过程轴压短柱的破坏过程应应力力轴向荷载轴向荷载P混凝土应力混凝土应力钢筋应力钢筋应力开始加载时，开始加载时，混凝土和钢筋混凝土和钢筋都处于弹性工都处于弹性工作阶段，钢筋作阶段，钢筋和混凝土的应和混凝土的应力基本上按弹力基本上按弹性模量的比值性模量的比值来分配。来分配。随着荷载的增加，混凝土应力的增加变慢，而随着荷载的增加，混凝土应力的增加变慢，而钢筋的应力与其应变成正比增加，柱子变形增钢筋的应力与其应变成正比增加，柱子变形增加的速度就快于外荷增加的速度。随着荷载的加的速度就快于外荷增加的速度。随着荷载的继续增加，柱中开始出现微小的纵向裂缝。继续增加，柱中开始出现微小的纵向裂缝。中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理v 临近破坏时，柱身出现很多明显的纵向裂缝，混凝土保护层剥落，临近破坏时，柱身出现很多明显的纵向裂缝，混凝土保护层剥落，箍筋间的纵筋被压曲向外鼓出，混凝土压碎。箍筋间的纵筋被压曲向外鼓出，混凝土压碎。v 柱子破坏时，混凝土的应变达到其极限压应变，而钢筋的应力维持柱子破坏时，混凝土的应变达到其极限压应变，而钢筋的应力维持抗压屈服强度抗压屈服强度fy。轴压短柱的破坏过程轴压短柱的破坏过程中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 s s s=Es s y s,hfy 0=0.002o cfc c平衡方程平衡方程变形协调方程变形协调方程物理方程物理方程(以以fcu 50MPa为例为例)截面分析的基本方程截面分析的基本方程NccAs s中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理第一阶段第一阶段荷载荷载-变形关系变形关系Nc cAs s中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理Nc cAs fy第二阶段第二阶段当当 0=0.002时，混凝土压碎，柱达到最大承载力时，混凝土压碎，柱达到最大承载力若若 s=0=0.002，则则轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过400N/mm2时，其强度得不到充分发挥时，其强度得不到充分发挥应用：设计、截面复核 截面复核：400MPa 混凝土达到了棱柱体抗压强度中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理v 由于由于初始偏心距初始偏心距的存在，构件受荷后的存在，构件受荷后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。v 构件破坏时，首先在靠近凹边出现大构件破坏时，首先在靠近凹边出现大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时在致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压区凸边出现水平的横向裂缝，随后受压区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向挠混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将凸度迅速发展，构件失去平衡，最后将凸边的混凝土拉断。边的混凝土拉断。轴压长柱的轴压长柱的破坏过程破坏过程 轴心受压长柱的受力性能轴心受压长柱的受力性能5.2.15.2.1 RC RC轴心受压构件的受力特点轴心受压构件的受力特点中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理长柱的承载力长柱的承载力 0.03时取时取A=bhAs可靠度调整系数可靠度调整系数，保证轴压、偏压具保证轴压、偏压具有相近的可靠度。有相近的可靠度。稳定系数稳定系数，反映受压构件的，反映受压构件的承载力随长细比增大降低的承载力随长细比增大降低的现象。现象。=Nul/Nus 1.0中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 截面设计：截面设计：截面承载力校核：截面承载力校核：Nu=0.9 (Asf y+fcAc)安全安全已知：已知：fc,fy,l0,N,求求As、A已知：已知：b h，fc,fy,l0,As,求求Nu当当Nu N取取=0.6%2%，=1初估截面尺寸初估截面尺寸公式应用公式应用计算配筋计算配筋验算验算 min=0.6%中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.2.35.2.3 螺旋箍筋柱的正截面承载力计算螺旋箍筋柱的正截面承载力计算 螺旋配筋形式螺旋配筋形式ssdcordcors40mm 0.2dcor 80mm纵筋直径616mm，120150mm螺旋箍筋柱焊接环式箍筋柱中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理Nc 素混凝土素混凝土柱柱普通钢筋普通钢筋混凝土柱混凝土柱螺旋箍筋螺旋箍筋钢筋混凝钢筋混凝土柱土柱荷载不大时螺荷载不大时螺旋箍柱和普通旋箍柱和普通箍柱的性能几箍柱的性能几乎相同乎相同保护层剥落使柱保护层剥落使柱的承载力降低的承载力降低螺旋箍筋的约螺旋箍筋的约束使柱的承载束使柱的承载力提高力提高标距标距NcNc 螺旋筋柱的螺旋筋柱的试验研究试验研究破坏：破坏：螺旋箍筋先屈服，混凝土被压碎螺旋箍筋先屈服，混凝土被压碎中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理约束混凝土的抗压强度约束混凝土的抗压强度当箍筋屈服时当箍筋屈服时 r达最大值达最大值核心区混凝土核心区混凝土的截面面积的截面面积间接钢筋的间接钢筋的换算面积换算面积 螺旋筋柱的螺旋筋柱的受力分析受力分析受力平衡：受力平衡：r fyAss1rsdcors(a)(b)(c)fyAss1中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理极限状态时，保护层已剥落：极限状态时，保护层已剥落：螺旋筋柱的螺旋筋柱的承载力计算公式承载力计算公式 间接钢筋对混凝土约束的修正系数。间接钢筋对混凝土约束的修正系数。fcu,k50N/mm2时取时取 =1.0；fcu,k=80N/mm2时，取时，取 =0.85，其间直线插值。，其间直线插值。规范规范中取中取2=b b/2，并考虑，并考虑0.9的可靠度折减系数，则有的可靠度折减系数，则有 r fyAss1 rsdcors(a)(b)(c)fyAss1中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理v 为防止螺旋箍筋配置过多时未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。规范规定：按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。v 对长细比过大柱，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。v 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证有一定约束效果，规范规定：螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As 面积的面积的25%螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同时为方便施工，同时为方便施工，s也不应小于也不应小于40mm。螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱限制条件限制条件中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 截面的形式和尺寸截面的形式和尺寸 混凝土常用混凝土常用C20C40 钢筋常用钢筋常用HRB335和和HRB400截面多采用方形或矩形，也可采用圆形或正多边形。宜l0b30，l0h25，即bl030，hl025。截面b min250；宜采用强度等级较高的混凝土宜采用强度等级较高的混凝土不宜采用高强钢筋作受压钢筋不宜采用高强钢筋作受压钢筋 材料的强度等级材料的强度等级5.2.45.2.4 轴心受压构件的构造要求轴心受压构件的构造要求中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理直直径径：12mm；宜选直径较大的钢筋，以减少纵向弯曲，并防止在临近破坏时，钢筋过早压屈。配配筋筋率率：5，0.6（轴心受压），一侧纵向钢筋配筋率0.2，常用配筋率0.62。（规范8.5.1）根数根数：n4，且为双数；圆柱6，宜8。间间距距及及布布置置：纵筋应沿截面周边均匀布置，50纵筋净距s300；混凝土最小保护层厚度c20mm。纵向钢筋纵向钢筋中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 形式形式应采用封闭式，保证钢筋骨架的整体刚度，并保证应采用封闭式，保证钢筋骨架的整体刚度，并保证构件在破坏阶段箍筋对砼和纵向钢筋的侧向约束作用。构件在破坏阶段箍筋对砼和纵向钢筋的侧向约束作用。间距间距：sb、400mm及及15d（绑扎骨架）或（绑扎骨架）或20d（焊）（焊）直径直径：d6及及d/4(热轧热轧)或或5及及d/5(冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝)箍筋加强情况箍筋加强情况：当：当3，d8，S10d及及200(应焊应焊)复复合合箍箍筋筋：当当每每边边n3或或b400且且短短边边n4时时，可可采采用用单单个个箍箍筋，否则应设复合箍筋。当长边的筋，否则应设复合箍筋。当长边的n3时，肯定设复箍筋。时，肯定设复箍筋。箍箍 筋筋中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理沿混凝土结构构件纵轴方向同一截面内按一定间距配置两沿混凝土结构构件纵轴方向同一截面内按一定间距配置两种或两种以上形式共同组成的箍筋叫种或两种以上形式共同组成的箍筋叫复合箍筋复合箍筋。中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理箍筋形式箍筋形式箍筋布置要求：使纵向钢筋至少每隔一根位于箍筋转角处中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理不可采用不可采用具有内折角的箍筋具有内折角的箍筋内折角内折角中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.2.55.2.5 示例示例中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理资资资源源源与与与安安安全全全工工工程程程学学学院院院本节重点：本节重点：本节主要讲述常见的受压构件及受压构件的分类，轴本节主要讲述常见的受压构件及受压构件的分类，轴心受压构件的受力特点，承载力的推导以及受压构件的构造措施。心受压构件的受力特点，承载力的推导以及受压构件的构造措施。本节难点：本节难点：两种配箍形式的轴心受压构件受力特点及承载力计算的两种配箍形式的轴心受压构件受力特点及承载力计算的区别？区别？本章作业：本章作业：1 1：思考题：思考题5.25.22 2：习题：习题5.15.1；5.25.2本节小结及作业布置本节小结及作业布置本节小结及作业布置本节小结及作业布置中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.3.15.3.1 RC RC偏心受压构件概述偏心受压构件概述5.3.25.3.2 偏心受压构件试验研究偏心受压构件试验研究 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5.35.3.35.3.3 大小偏心受压构件的界限大小偏心受压构件的界限5.3.45.3.4 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5.3.55.3.5 偏心受压构件的构造要求偏心受压构件的构造要求中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.3.15.3.1 RC RC偏心受压构件概述偏心受压构件概述 工程中的偏心受压构件工程中的偏心受压构件中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理Ne0偏心受压偏心受压MNNe0=M/NNe0=M/NN转化为e0=0时时:轴压构件轴压构件;e0时，即时，即N=0时，受弯构件；时，受弯构件；偏压构件的受力性能和破坏形态界偏压构件的受力性能和破坏形态界于于轴压轴压构件和构件和受弯受弯构件。构件。压弯构件压弯构件中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.3.25.3.2 偏心受压构件试验研究偏心受压构件试验研究Nfe0混凝土开裂混凝土开裂混凝土全混凝土全部受压不部受压不开裂开裂构件破坏构件破坏破坏形态破坏形态与与e0、As、As有有关关中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 受拉破坏受拉破坏（大偏心大偏心受压破坏）受压破坏）发生条件发生条件：相对偏心距：相对偏心距e0/h0较大，较大，且受拉纵筋且受拉纵筋As 不过多时。不过多时。受拉边出现水平裂缝受拉边出现水平裂缝 继而形成一条或几条主要水平裂缝继而形成一条或几条主要水平裂缝 主要水平裂缝扩展较快，裂缝宽度增大主要水平裂缝扩展较快，裂缝宽度增大 使受压区高度减小使受压区高度减小 受拉钢筋的应力首先达到屈服强度受拉钢筋的应力首先达到屈服强度受压边缘的混凝土达到极限压应变而破坏受压边缘的混凝土达到极限压应变而破坏 受压钢筋应力一般都能达到屈服强度受压钢筋应力一般都能达到屈服强度受拉破坏受拉破坏中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理受拉破坏的受拉破坏的主要特征主要特征：破坏从受拉区开始，受拉钢筋首先屈破坏从受拉区开始，受拉钢筋首先屈服，而后受压区混凝土被压坏。服，而后受压区混凝土被压坏。受拉破坏形态受拉破坏形态 受拉破坏受拉破坏（大偏心受压破坏大偏心受压破坏）延性破坏延性破坏，承载力主要取决于，承载力主要取决于受拉侧钢筋受拉侧钢筋。中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 随荷载加大到一定数值，截面受拉边缘出现随荷载加大到一定数值，截面受拉边缘出现水平裂缝，但未形成明显的主裂缝，而受压区临水平裂缝，但未形成明显的主裂缝，而受压区临近破坏时受压边出现纵向裂缝。近破坏时受压边出现纵向裂缝。破坏较突然，无明显预兆，压碎区段较长。破坏较突然，无明显预兆，压碎区段较长。破坏时，受压钢筋应力破坏时，受压钢筋应力一般能达到屈服强度一般能达到屈服强度，但，但受拉钢筋受拉钢筋可能受压，也可能受拉，但并不屈服可能受压，也可能受拉，但并不屈服，截面受压边缘混凝土的压应变比受拉破坏时小。截面受压边缘混凝土的压应变比受拉破坏时小。发生条件（发生条件（1 1）：相对偏心距：相对偏心距e0/h0 较大较大，但受拉纵筋但受拉纵筋As 数量过多；数量过多；或相对偏心距或相对偏心距e0/h0较小时。较小时。受压破坏受压破坏 受压破坏受压破坏（小偏心小偏心受压破坏）受压破坏）中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理受压破坏特征：受压破坏特征：由于混凝土受压而破坏，压应力较大由于混凝土受压而破坏，压应力较大一侧钢筋能够达到屈服强度，而另一侧钢一侧钢筋能够达到屈服强度，而另一侧钢筋受拉不屈服或者受压不屈服。筋受拉不屈服或者受压不屈服。受压破坏形态受压破坏形态 受压破坏受压破坏（小偏心小偏心受压破坏）受压破坏）脆性破坏脆性破坏，承载力主要取决于，承载力主要取决于压区混凝土压区混凝土和和受压侧钢筋受压侧钢筋中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 构件全截面受压，破坏从压应力较大边构件全截面受压，破坏从压应力较大边开始，此时，该侧的钢筋（开始，此时，该侧的钢筋（AsAs）应力一般均）应力一般均能达到屈服强度，而压应力较小一侧的钢筋能达到屈服强度，而压应力较小一侧的钢筋（AsAs）应力也为受压，可能能达到屈服，也）应力也为受压，可能能达到屈服，也可能达不到屈服强度。若相对偏心距更小或可能达不到屈服强度。若相对偏心距更小或AsAsAsAs时，由于截面的实际形心和构件的时，由于截面的实际形心和构件的几何中心不重合，也可能发生离纵向力较远几何中心不重合，也可能发生离纵向力较远一侧的混凝土先压坏的情况。一侧的混凝土先压坏的情况。脆性破坏脆性破坏2）当相对偏心距）当相对偏心距e0/h0 很小很小 而而N又很大又很大时时受压破坏受压破坏 受压破坏受压破坏（小偏心小偏心受压破坏）受压破坏）中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0很小很小 As适适中中 Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0较小较小Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0较大较大 As较较多多 e0e0NNfcAsfyAs fyh0e0较大较大 As适适中中受压破坏（小偏心受压）受压破坏（小偏心受压）界限破坏界限破坏接近轴压接近轴压As As时会有时会有As=fy，此种破坏要避免此种破坏要避免5.3.35.3.3 大小偏心受压构件的界限大小偏心受压构件的界限中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理当时，为当时，为 大大 偏心受压；偏心受压；当时，为当时，为 小小 偏心受压；偏心受压；当时，为当时，为 界限界限受压。受压。根本区别：根本区别：破坏时受拉纵筋破坏时受拉纵筋A As s是否屈服是否屈服。界限破坏特征与适筋梁和超筋梁的界限破坏特征完全相同，界限破坏特征与适筋梁和超筋梁的界限破坏特征完全相同，因此，因此，的表达式与受弯构件的完全一致：的表达式与受弯构件的完全一致：大、小偏心受压构件大、小偏心受压构件判别条件判别条件：界限状态时截面应变界限状态时截面应变A sAs界限状态：界限状态：受拉纵筋受拉纵筋A As s 屈服，同时受压区边缘混凝土达到极屈服，同时受压区边缘混凝土达到极限压应变限压应变中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理当当 b 小偏心受压小偏心受压 ae =b 界限破坏状态界限破坏状态 adbcdefghAsAsh0 x0 xb0 scuaaa y0.002全截面受压全截面受压 af、ag 轴心受压轴心受压 ah中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 偏心受压长柱的破坏类型偏心受压长柱的破坏类型纵向弯曲纵向弯曲和和长细比长细比的相互影响下：的相互影响下：失稳破坏失稳破坏：构件纵向弯曲失去平衡引起的破坏：构件纵向弯曲失去平衡引起的破坏材料破坏材料破坏:材料强度耗尽引起的破坏材料强度耗尽引起的破坏N0N1N2N0eiN1eiN2eiN1af1N2af2BCADE短柱(材料破坏)中长柱(材料破坏)细长柱(失稳破坏)NM0构件截面尺寸、构件截面尺寸、材料等级、截面材料等级、截面配筋完全相同，配筋完全相同，不同长细比不同长细比柱从柱从加载到破坏的加载到破坏的N-M关系关系中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 相同截面尺寸，相同截面尺寸，高度，配筋，材高度，配筋，材料强度但料强度但偏心距偏心距eo不同不同的构件的构件Nu-Mu关系图关系图MuNuN0A(N0，0)B(Nb，Mb)C(0,M0)轴压破坏轴压破坏N值最大值最大弯曲破坏弯曲破坏界限破坏界限破坏M值最大值最大小偏压破坏小偏压破坏大偏压破坏大偏压破坏中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 初始偏心距初始偏心距轴向压力对截面重心的偏心距附加偏心距efyAsei1fceAsfyNei轴向力到截面形心的距离中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 二阶弯矩二阶弯矩结构侧移结构侧移引起的二阶弯矩引起的二阶弯矩在构件长细比中考虑在构件长细比中考虑纵向弯矩纵向弯矩引起的二阶弯矩引起的二阶弯矩用修正弯矩考虑用修正弯矩考虑NNe0afef轴向压力对重心的偏心距，需要轴向压力对重心的偏心距，需要考虑二阶效应时，考虑二阶效应时，M M应修正应修正规规范范6.2.36.2.3；6.2.46.2.4由于加载后构件的变形引起内力的增大由于加载后构件的变形引起内力的增大称为称为“二阶效应二阶效应”中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理NM2NM2NM2NM1NM2NM1可以不考虑附加弯矩，否则应该考虑可以不考虑附加弯矩，否则应该考虑中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理受压受压混凝混凝土土轴压轴压构件构件 c 0=0.002o cfc c u 0o cfc受弯受弯构件构件偏压构件若偏压构件若统一选用统一选用 c u 0o cfc对小偏压构对小偏压构件不合适，件不合适，过高地估计过高地估计了混凝土的了混凝土的受压能力受压能力 附加偏心距附加偏心距中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理偏压构件若偏压构件若统一选用统一选用 c u 0o cfc对小偏压构件对小偏压构件不合适，过高不合适，过高地估计了混凝地估计了混凝土的受压能力土的受压能力引入引入附加偏心矩附加偏心矩ea 修正修正规范规范6.2.56.2.5规定：规定：荷载作用位置的不确定性；荷载作用位置的不确定性；混凝土材料的不均匀性；混凝土材料的不均匀性；施工误差；施工误差；中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理5.3.45.3.4 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v基本计算原则基本计算原则；v基本计算公式基本计算公式；v大小偏心的判别大小偏心的判别；v基本计算公式的应用：基本计算公式的应用：矩形截面不对称配筋；矩形截面不对称配筋；矩形截面对称配筋；矩形截面对称配筋；工字型截面。工字型截面。中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理大偏大偏压构压构件件类似于双筋适筋类似于双筋适筋梁（梁（As过多时例过多时例外）外）小偏小偏压构压构件件类似于双筋超类似于双筋超筋梁筋梁类似梁的方法类似梁的方法进行分析进行分析重点讲承载重点讲承载力力 基本计算原则基本计算原则中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理fcC sAsNueexnfyAsei0.412xn1xnfceNuxnfyAsfyAseei0.412xnC1xn大偏心受压小偏心受压1fc1fc以破坏阶段末期的受力状态为计算依据；采用与双筋受弯构件相同的四个“基本假定”；采用一个等效简化等效矩形应力图。与双筋受弯构件类似，偏心受压构件：与双筋受弯构件类似，偏心受压构件：中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理efyAsei1fceAsfyNbAsAsasash0hx 大偏心受压构件大偏心受压构件X=0M=0 基本计算公式基本计算公式v 适用条件：适用条件：中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理基本特征基本特征As不屈服（特殊情况例外）受力形式受力形式部分截面受压全截面受压 小偏心受压构件小偏心受压构件 基本计算公式基本计算公式中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理 X=0 M=0bAsAs as hh0 xasefy As eifce As sNs如何确定？如何确定？小偏心受压构件小偏心受压构件 基本计算公式基本计算公式中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土结构设计基本原理混凝土结构设计基本原理情形情形I（部分截面受压）（部分截面受压）xnbhh0AsAs sAsNueexnfcfyAsCeiscuv 钢筋的应力 小偏心受压构件小偏心受压构件中中南南大大学学Fundamentals of Concrete Structure Design混凝土