混凝土结构：2-2_偏心受压柱设计

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1、任务二任务二 偏心受压柱偏心受压柱 试验分析试验分析大小偏心受压破坏形态的界限大小偏心受压破坏形态的界限 偏心受压柱正截面承载力计算偏心受压柱正截面承载力计算 偏心受压柱承载力复核偏心受压柱承载力复核 纵向弯曲对承载力的影响纵向弯曲对承载力的影响 三三偏心受压柱斜截面抗剪偏心受压柱斜截面抗剪 常使用状态验算常使用状态验算 八八偏心受压对称配筋柱偏心受压对称配筋柱 一、试验分析一、试验分析 试验结果表明试验结果表明: :偏心受压柱的破坏特征与轴向压力的偏心受压柱的破坏特征与轴向压力的偏心距和配筋情况有关，偏心受压短柱的破坏可分为以下偏心距和配筋情况有关，偏心受压短柱的破坏可分为以下两种类型。两种

2、类型。（一）大偏心受压破坏（一）大偏心受压破坏（二）小偏心受压破坏（二）小偏心受压破坏（一）大偏心受压破坏（一）大偏心受压破坏 试验表明试验表明：当轴向力的偏心距较大时，截面部分受拉、部：当轴向力的偏心距较大时，截面部分受拉、部分受压，如果受拉区配置的受拉钢筋数量适当，则构件在受力分受压，如果受拉区配置的受拉钢筋数量适当，则构件在受力后，后，首先首先在受拉区产生横向裂缝。在受拉区产生横向裂缝。随着荷载不断增加，随着荷载不断增加，裂缝将裂缝将不断开展延伸，受拉钢筋应力首先达到受拉屈服强度，随着钢不断开展延伸，受拉钢筋应力首先达到受拉屈服强度，随着钢筋塑性的增加，混凝土受压区高度迅速减小，压应变急

3、剧增加，筋塑性的增加，混凝土受压区高度迅速减小，压应变急剧增加，最后最后混凝土达到极限压应变而被压碎，构件破坏。混凝土达到极限压应变而被压碎，构件破坏。 破坏时受压钢筋应力达到抗压屈服强度，因为这种破坏发破坏时受压钢筋应力达到抗压屈服强度，因为这种破坏发生于轴向力偏心矩较大的情况，因此称为生于轴向力偏心矩较大的情况，因此称为“大偏心受压破坏大偏心受压破坏”。 大偏心受压柱破坏过程大偏心受压柱破坏过程类似于类似于双筋梁双筋梁的的适筋适筋破坏。破坏。 由于破坏是从受拉区开由于破坏是从受拉区开始的，故这种破坏又称为始的，故这种破坏又称为“受拉破坏受拉破坏”。 大偏心受压破坏具有明大偏心受压破坏具有明

4、显的预兆，属于显的预兆，属于延性延性破坏。破坏。（二）小偏心受压破坏（二）小偏心受压破坏 小偏心受压破坏包括下列三种情况：小偏心受压破坏包括下列三种情况： （1）偏心距很小时偏心距很小时，截面全部受压，如图，截面全部受压，如图3-12（a）所示。所示。 （2）偏心距较小时偏心距较小时，截面大部分受压，小部分受拉，截面大部分受压，小部分受拉，如图如图3-12（b）所示。）所示。 （3）偏心距较大时偏心距较大时，截面部分受拉，部分受压，且受，截面部分受拉，部分受压，且受拉钢筋配置过多时，如图拉钢筋配置过多时，如图3-12（c）所示。）所示。图图3-12 3-12 小偏心受压破坏截面应力图形小偏心受

5、压破坏截面应力图形 上述三种情况上述三种情况，尽管破坏时应力状态有所不同，尽管破坏时应力状态有所不同，但破坏特征是相似的。但破坏特征是相似的。 由于上述三种破坏情况中的前两种是在偏心距由于上述三种破坏情况中的前两种是在偏心距较小时发生的，故统称为较小时发生的，故统称为“小偏心受压破坏小偏心受压破坏”。由于由于破坏是由受压区开始的，故这种破坏又称为破坏是由受压区开始的，故这种破坏又称为“受压受压破坏破坏”。小偏心受压破坏一般没有明显预兆，。小偏心受压破坏一般没有明显预兆，属于属于脆性破坏。脆性破坏。二、大小偏心受压破坏形态的界限二、大小偏心受压破坏形态的界限 由于大、小偏心受压的破坏特征与适筋梁

6、和超筋梁的由于大、小偏心受压的破坏特征与适筋梁和超筋梁的破坏特征相同，因此两种偏心受压破坏的界限条件与梁两破坏特征相同，因此两种偏心受压破坏的界限条件与梁两种破坏的界限条件相类似，即种破坏的界限条件相类似，即在受拉侧钢筋应力达到屈服在受拉侧钢筋应力达到屈服的同时，受压区混凝土恰好达到极限压应变而破坏。的同时，受压区混凝土恰好达到极限压应变而破坏。规范规范称这种破坏为大小偏心受压的界限破坏称这种破坏为大小偏心受压的界限破坏。界限破坏时的界。界限破坏时的界限相对受压区高度限相对受压区高度b b的计算公式与梁相同。的计算公式与梁相同。 当当b时时，截面破坏时受拉钢筋屈服，属于大偏，截面破坏时受拉钢筋

7、屈服，属于大偏心受压；心受压； 当当 b时时，截面破坏时受拉钢筋未达到屈服，属，截面破坏时受拉钢筋未达到屈服，属于小偏心受压。于小偏心受压。三、偏心受压柱纵向弯曲对其承载力的影响三、偏心受压柱纵向弯曲对其承载力的影响 试验证明试验证明，偏心受压长柱的承载力低于相同截面尺寸和配，偏心受压长柱的承载力低于相同截面尺寸和配筋的偏心受压短柱。这是因为在偏心轴向力筋的偏心受压短柱。这是因为在偏心轴向力N作用下，细长的作用下，细长的构件会产生附加挠度构件会产生附加挠度f（图（图3-13），以致），以致使轴向力使轴向力N的偏心距从的偏心距从初始偏心距初始偏心距e0增大到增大到e0f，偏心矩的增大，使得作用在

8、截面上，偏心矩的增大，使得作用在截面上的弯矩也随之增大，从而导致构件承载力降低。的弯矩也随之增大，从而导致构件承载力降低。 长细比越大，偏心受压长柱在轴向压力和弯矩共同作用下长细比越大，偏心受压长柱在轴向压力和弯矩共同作用下的压弯效应越大，产生的附加挠度也越大，承载力降低越多。的压弯效应越大，产生的附加挠度也越大，承载力降低越多。因此，因此，钢筋混凝土偏心受压长柱承载力计算应考虑长细比对承钢筋混凝土偏心受压长柱承载力计算应考虑长细比对承载能力的影响载能力的影响。 偏偏心心受受压压长长柱柱纵纵向向弯弯曲曲变变形形 考虑的方法是将初始偏心距考虑的方法是将初始偏心距e0乘以一个大于乘以一个大于1的偏

9、心距增的偏心距增大系数大系数，即，即 e0f =（1f/e0） e0e0 （3-3） 212000140011hlhe KNAfc15.0 hl /01. 015. 102 式中式中 e0初始偏心距，初始偏心距，e0 = M / N，当，当e0h0/30时，时， 取取e0 = h0 / 30； N轴向压力计算值；轴向压力计算值； l0构件的计算长度，一般情况下按表构件的计算长度，一般情况下按表3-2确定；确定； h截面高度；截面高度； h0截面有效高度；截面有效高度； A构件截面面积；构件截面面积； 1 考虑截面应变对截面曲率的影响系数，考虑截面应变对截面曲率的影响系数，当当1时，取时，取=1

10、；对于大偏心受压柱，直接取；对于大偏心受压柱，直接取=1； 2 考虑构件长细比对截面曲率的影响系数，考虑构件长细比对截面曲率的影响系数， 当当l0h15时，取时，取=1。 当当l0h8时时，属于短柱，属于短柱，取取=1.0； 当当8l0 /h30时时，按公式（按公式（3-4）计算。）计算。四、矩形截面偏心受压柱正截面承载力计算四、矩形截面偏心受压柱正截面承载力计算（一）基本公式（一）基本公式（二）截面设计（二）截面设计 大偏心受压柱大偏心受压柱 小偏心受压柱小偏心受压柱 （二）（二）（一）（一）（一）基本公式（一）基本公式大偏心受压柱大偏心受压柱 根据大偏心受压破坏时的截面应力图形（图根据大偏

11、心受压破坏时的截面应力图形（图3-11）和基）和基本假定，简化出大偏心受压柱的承载力计算简图。本假定，简化出大偏心受压柱的承载力计算简图。 (1)(1)靠近轴向力一侧的钢筋为靠近轴向力一侧的钢筋为As（简称为近侧钢筋简称为近侧钢筋）; (2)(2)远离轴向力一侧的钢筋为远离轴向力一侧的钢筋为As（简称为远侧钢筋简称为远侧钢筋）。）。 根据承载力计算简图及内力根据承载力计算简图及内力平衡条件，并满足承载能力极限平衡条件，并满足承载能力极限状态设计表达式的要求，可建立状态设计表达式的要求，可建立基本公式如下：基本公式如下： KN fcbx + fy As - fyAs 式中式中 e轴向压力作用点至