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1、会计学1混凝土结构混凝土结构(jigu)规范受压计算规范受压计算第一页，共114页。5.1 概述(i sh)第1页/共114页第二页，共114页。受压构件以承受压力为主的构件，工程上通常称其为柱。受压构件以承受压力为主的构件，工程上通常称其为柱。受压构件在结构中具有重要作用，一旦产生破坏受压构件在结构中具有重要作用，一旦产生破坏(phui)，往往导致整，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。个结构的损坏，甚至倒塌。一般工程结构中的垂直承重构件多属于受压构件，如桥梁工程的桥墩、一般工程结构中的垂直承重构件多属于受压构件，如桥梁工程的桥墩、桥台、索塔；房屋结构中的墙、柱，拱桥的主拱圈也是以受压为主，因
2、此桥台、索塔；房屋结构中的墙、柱，拱桥的主拱圈也是以受压为主，因此亦按受压构件计算。亦按受压构件计算。第2页/共114页第三页，共114页。第3页/共114页第四页，共114页。瑞士(ru sh)萨尔基那山谷桥第4页/共114页第五页，共114页。伦敦(ln dn)塔桥第5页/共114页第六页，共114页。米洛大桥(d qio)第6页/共114页第七页，共114页。第7页/共114页第八页，共114页。第8页/共114页第九页，共114页。第9页/共114页第十页，共114页。第10页/共114页第十一页，共114页。第11页/共114页第十二页，共114页。第12页/共114页第十三页，共1
3、14页。受压构件的分类受压构件的分类受压构件的分类受压构件的分类根据纵向根据纵向根据纵向根据纵向(zn(zn xin xin)压力压力压力压力NN作用位置的作用位置的作用位置的作用位置的不同，受压构件可分为：不同，受压构件可分为：不同，受压构件可分为：不同，受压构件可分为：受压构件受压构件偏心受压构件偏心受压构件轴心受压构件轴心受压构件单向偏心受压构件单向偏心受压构件双向偏心受压构件双向偏心受压构件第13页/共114页第十四页，共114页。轴心受压轴心受压 单向偏心受压单向偏心受压双向偏心受压双向偏心受压第14页/共114页第十五页，共114页。NNM=Ne0e0第15页/共114页第十六页，
4、共114页。l l轴心受压构件轴心受压构件 纵向压力纵向压力N通通过构件截面形心轴线时。过构件截面形心轴线时。l l偏心受压构件偏心受压构件 纵向压力纵向压力N不不作用于构件截面的形心或构件截作用于构件截面的形心或构件截面同时承受面同时承受(chngshu)轴向压轴向压力力N及弯矩及弯矩M的共同作用。的共同作用。第16页/共114页第十七页，共114页。轴压构件轴压构件(gujin)、偏压构件、偏压构件(gujin)和受弯构件和受弯构件(gujin)的联系的联系NM=0MN=0NM=Ne0Ne0e0=0e0=轴压构件轴压构件 偏压构件偏压构件 受弯构件受弯构件第17页/共114页第十八页，共1
5、14页。理想理想理想理想(l(l xixi ng)ng)的轴心受压构件在实际结构中并不存在：的轴心受压构件在实际结构中并不存在：的轴心受压构件在实际结构中并不存在：的轴心受压构件在实际结构中并不存在：实际上纵向压力实际上纵向压力实际上纵向压力实际上纵向压力NN与构件截面的形心或多或少地存在偏心；与构件截面的形心或多或少地存在偏心；与构件截面的形心或多或少地存在偏心；与构件截面的形心或多或少地存在偏心；构件亦不可能是理想构件亦不可能是理想构件亦不可能是理想构件亦不可能是理想(l(l xixi ng)ng)的直杆，总是具有或多或少的直杆，总是具有或多或少的直杆，总是具有或多或少的直杆，总是具有或多
6、或少的初始弯曲；的初始弯曲；的初始弯曲；的初始弯曲；混凝土材料的非均匀性、配筋数量及位置的不对称以及构混凝土材料的非均匀性、配筋数量及位置的不对称以及构混凝土材料的非均匀性、配筋数量及位置的不对称以及构混凝土材料的非均匀性、配筋数量及位置的不对称以及构件的施工误差等。件的施工误差等。件的施工误差等。件的施工误差等。所有这些均导致实际结构的受压构件总是处于偏心受压状所有这些均导致实际结构的受压构件总是处于偏心受压状所有这些均导致实际结构的受压构件总是处于偏心受压状所有这些均导致实际结构的受压构件总是处于偏心受压状态。态。态。态。但是，如果偏心距很小，在实际结构中能容许略去不计时，但是，如果偏心距
7、很小，在实际结构中能容许略去不计时，但是，如果偏心距很小，在实际结构中能容许略去不计时，但是，如果偏心距很小，在实际结构中能容许略去不计时，可近似地将其按轴心受压构件来考虑，否则将其视为偏心可近似地将其按轴心受压构件来考虑，否则将其视为偏心可近似地将其按轴心受压构件来考虑，否则将其视为偏心可近似地将其按轴心受压构件来考虑，否则将其视为偏心受压构件进行分析。受压构件进行分析。受压构件进行分析。受压构件进行分析。第18页/共114页第十九页，共114页。6.2 轴心(zhu xn)受压构件承载力第19页/共114页第二十页，共114页。一一.实际实际(shj)(shj)结构中的轴心受压构件结构中的
8、轴心受压构件 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎(jh)(jh)是不存在的。是不存在的。是不存在的。是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。等原因，往往存在一定的初始偏心距。等原因，往往存在一定的初始偏心距。等原因，往往存在一定的初始偏心距。但
9、有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。第20页/共114页第二十一页，共114页。二.轴心受压构件(gujin)的配筋及分类配筋：纵筋箍筋箍筋：普通钢筋、螺旋箍筋（焊接环箍）根据所采用的箍筋不同：轴心
10、受压构件轴心受压构件螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱普通箍筋柱普通箍筋柱第21页/共114页第二十二页，共114页。普通箍筋螺旋箍筋或焊接环箍普通箍筋柱普通箍筋柱 螺旋螺旋箍筋柱箍筋柱第22页/共114页第二十三页，共114页。普通普通(ptng)钢箍柱：箍筋的钢箍柱：箍筋的作用？作用？纵筋的作用？纵筋的作用？螺旋钢箍柱：箍筋的形状螺旋钢箍柱：箍筋的形状(xngzhun)为圆形，且间为圆形，且间距较密，其作用？距较密，其作用？普通箍筋柱普通箍筋柱螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱第23页/共114页第二十四页，共114页。纵筋的作用：纵筋的作用：协助混凝土受压协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率：受压钢筋最小配筋率：0.5
11、%(单侧单侧0.2%)承担弯矩作用承担弯矩作用 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用就可能在持续使用(shyng)荷载下增长到屈服应力水准。荷载下增长到屈服应力水准。第24页/共114页第二十五页，共114页。箍筋作用：箍筋作用：箍
12、筋作用：箍筋作用：固定纵筋位置而形成固定纵筋位置而形成固定纵筋位置而形成固定纵筋位置而形成(xngchng)(xngchng)钢筋骨架；钢筋骨架；钢筋骨架；钢筋骨架；约束核心混凝土，特别是较密的螺约束核心混凝土，特别是较密的螺约束核心混凝土，特别是较密的螺约束核心混凝土，特别是较密的螺旋箍筋的配置，对核心混凝土的约旋箍筋的配置，对核心混凝土的约旋箍筋的配置，对核心混凝土的约旋箍筋的配置，对核心混凝土的约束更强，使核心混凝土处于三向受束更强，使核心混凝土处于三向受束更强，使核心混凝土处于三向受束更强，使核心混凝土处于三向受压状态。压状态。压状态。压状态。第25页/共114页第二十六页，共114页
13、。第26页/共114页第二十七页，共114页。第27页/共114页第二十八页，共114页。三三.配置螺旋箍筋后柱的受力性能配置螺旋箍筋后柱的受力性能(xngnng)变变化化Nc普通(ptng)箍筋混凝土柱螺旋(luxun)箍筋混凝土柱标距NcNc螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几乎相同保护层剥落使柱的承载力降低第28页/共114页第二十九页，共114页。四四四四.普通普通普通普通(ptng)(ptng)(ptng)(ptng)箍筋柱的受力性能及设计箍筋柱的受力性能及设计箍筋柱的受力性能及设计箍筋柱的受力性能及设计计算计算计算计算1.1.长细比的影响长细比的影响长
14、细比的影响长细比的影响(y(y ngxingxi ng)ng)第29页/共114页第三十页，共114页。2.2.短柱的受力破坏特征短柱的受力破坏特征 短柱的受力过程可分为弹性、弹短柱的受力过程可分为弹性、弹塑性以及破坏三个阶段：塑性以及破坏三个阶段：N N很小时，弹性受力阶段；很小时，弹性受力阶段；N N较大时，弹塑性受力阶段：混凝较大时，弹塑性受力阶段：混凝土出现塑性变形，构件内产生应土出现塑性变形，构件内产生应力重新分布，纵向力重新分布，纵向(zn xin)(zn xin)裂缝产生；裂缝产生；N N很大时，很大时，破坏阶段：纵向破坏阶段：纵向(zn(zn xin)xin)裂缝加宽，钢筋先压
15、屈后裂缝加宽，钢筋先压屈后混凝土达到其极限压应变压碎而混凝土达到其极限压应变压碎而破坏。破坏。第30页/共114页第三十一页，共114页。在轴向压力在轴向压力NN的作用下，截面的应变分布基本均匀，因钢筋的作用下，截面的应变分布基本均匀，因钢筋与混凝土之间有良好的粘结，故二者的应变相等。与混凝土之间有良好的粘结，故二者的应变相等。混凝土压碎时达到其棱柱体抗压强度，破坏时混凝土的极限混凝土压碎时达到其棱柱体抗压强度，破坏时混凝土的极限压应变可取值为压应变可取值为0.0020.002，则相应的钢筋压应力为，则相应的钢筋压应力为400MPa400MPa。由此。由此可知，当受压钢筋的屈服强度可知，当受压
16、钢筋的屈服强度400MPa400MPa时，可以达到屈服，时，可以达到屈服，而对于而对于(duy)(duy)屈服强度屈服强度400MPa400MPa的钢筋，混凝土压碎破坏时的钢筋，混凝土压碎破坏时其应力亦只能达到其应力亦只能达到400MPa 400MPa。第31页/共114页第三十二页，共114页。3.3.长柱的受力破坏特征长柱的受力破坏特征 长柱的承载力总是小于相同条长柱的承载力总是小于相同条件下短柱的承件下短柱的承 载力；载力；长细比不很大的长柱，破坏还长细比不很大的长柱，破坏还属材料破坏；属材料破坏；长细比很大的细长柱有可能发长细比很大的细长柱有可能发生生(fshng)(fshng)失稳破
17、坏。失稳破坏。引入稳定系数来考虑长细比对引入稳定系数来考虑长细比对构件承载力的影响：构件承载力的影响：第32页/共114页第三十三页，共114页。轴心受压短柱的破坏轴心受压短柱的破坏NN轴心受压长柱的破坏轴心受压长柱的破坏第33页/共114页第三十四页，共114页。第34页/共114页第三十五页，共114页。NdfsdAsfcdhAsb计算简图计算简图4.4.承载能力计算承载能力计算(j sun)(j sun)折减系数(xsh)0.9 是考虑初始偏心的影响，以及主 要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。Abh，当As 0.03bh时，取A=Ac=bh-As。最小配筋率：As/bh0.5%最大配筋
18、率：As/bh 5%，一般3 通常采用的配筋率：（12)%第35页/共114页第三十六页，共114页。四四四四.螺旋螺旋螺旋螺旋(luxun)(luxun)(luxun)(luxun)箍筋柱的受力性能及承箍筋柱的受力性能及承箍筋柱的受力性能及承箍筋柱的受力性能及承载力载力载力载力1.1.1.1.受力特征受力特征受力特征受力特征当混凝土的轴向压力较大时（当混凝土的轴向压力较大时（当混凝土的轴向压力较大时（当混凝土的轴向压力较大时（0.7fc0.7fc0.7fc0.7fc左右）混凝土微左右）混凝土微左右）混凝土微左右）混凝土微裂缝开始迅速发展，导致混凝土侧向变形明显裂缝开始迅速发展，导致混凝土侧向
19、变形明显裂缝开始迅速发展，导致混凝土侧向变形明显裂缝开始迅速发展，导致混凝土侧向变形明显增大；增大；增大；增大；配置足量的螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束其侧向变配置足量的螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束其侧向变配置足量的螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束其侧向变配置足量的螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束其侧向变形，对混凝土产生间接的被动侧向压力，箍筋形，对混凝土产生间接的被动侧向压力，箍筋形，对混凝土产生间接的被动侧向压力，箍筋形，对混凝土产生间接的被动侧向压力，箍筋则产生环向拉力；则产生环向拉力；则产生环向拉力；则产生环向拉力；当荷载逐步加大到混凝土压应变当荷载逐步加大到混凝土压应变当荷载逐步加大到混凝土压
20、应变当荷载逐步加大到混凝土压应变(yngbin)(yngbin)(yngbin)(yngbin)超过无约超过无约超过无约超过无约束时的极限压应变束时的极限压应变束时的极限压应变束时的极限压应变(yngbin)(yngbin)(yngbin)(yngbin)后，箍筋外部的后，箍筋外部的后，箍筋外部的后，箍筋外部的混凝土将被压坏开始剥落，而箍筋以内即核心混凝土将被压坏开始剥落，而箍筋以内即核心混凝土将被压坏开始剥落，而箍筋以内即核心混凝土将被压坏开始剥落，而箍筋以内即核心部分的混凝土则能继续承载；部分的混凝土则能继续承载；部分的混凝土则能继续承载；部分的混凝土则能继续承载；当箍筋达到抗拉屈服强度而
21、失去约束混凝土侧向变形当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束混凝土侧向变形当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束混凝土侧向变形当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束混凝土侧向变形的能力时，核心混凝土才会被压碎而导致整个的能力时，核心混凝土才会被压碎而导致整个的能力时，核心混凝土才会被压碎而导致整个的能力时，核心混凝土才会被压碎而导致整个构件破坏。构件破坏。构件破坏。构件破坏。第36页/共114页第三十七页，共114页。保护层剥落第37页/共114页第三十八页，共114页。2.2.核心混凝土的受力核心混凝土的受力 由于由于(yuy)(yuy)密配螺旋箍筋的约束作用，使核心混凝土密配螺旋箍筋的约束作用，使核心混凝土
22、 处于三向受压状态。处于三向受压状态。第38页/共114页第三十九页，共114页。混凝土圆柱体三向受压状态的纵向混凝土圆柱体三向受压状态的纵向(zn xin)抗压抗压强度强度第39页/共114页第四十页，共114页。3.3.核心核心(hxn)(hxn)混凝土的环向压应力及三向抗压强度混凝土的环向压应力及三向抗压强度第40页/共114页第四十一页，共114页。4.4.间接钢筋的换算截面面积间接钢筋的换算截面面积 按体积相等的原则按体积相等的原则(yunz)(yunz)确定。确定。第41页/共114页第四十二页，共114页。达到极限状态达到极限状态(zhungti)时，保护层已剥落，时，保护层已剥
23、落，故只考故只考 虑核心混凝土。虑核心混凝土。计算计算(j sun)(j sun)简图简图5.5.承载能力计算承载能力计算(j sun)(j sun)NdfsdAsAcor第42页/共114页第四十三页，共114页。螺旋箍筋对承载力的影响系数螺旋箍筋对承载力的影响系数 ：当当 fcu,k50MPa 时，取时，取1.0；当当 fcu,k=80MPa 时，取时，取0.85；当当50MPafcu,k80MPa时，其间时，其间(qjin)直线插值。直线插值。规范(gufn)设计公式第43页/共114页第四十四页，共114页。规范规定：规范规定：按螺旋箍筋计算的承载力不应小于按普通箍筋柱受压承载力。按螺
24、旋箍筋计算的承载力不应小于按普通箍筋柱受压承载力。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 的的50%。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。螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部不得小于全部(qunb)纵筋纵筋As 面积面积的的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，同时为方便便 施工，施工，s也不应小于也不应小于40mm。第44页/共114页第四十五页，共114页。6.3 偏心(pinx
25、n)受压构件承载力第45页/共114页第四十六页，共114页。NM=0MN=0NM=Ne0Ne0e0=0e0=轴压构件轴压构件 偏压构件偏压构件 受弯构件受弯构件 轴压构件、偏压轴压构件、偏压(pin y)(pin y)构件和受弯构件间的联系构件和受弯构件间的联系第46页/共114页第四十七页，共114页。从截面受力性能分析，偏心受压可视为构件由轴心受压向受弯构从截面受力性能分析，偏心受压可视为构件由轴心受压向受弯构从截面受力性能分析，偏心受压可视为构件由轴心受压向受弯构从截面受力性能分析，偏心受压可视为构件由轴心受压向受弯构件之间的过渡，当件之间的过渡，当件之间的过渡，当件之间的过渡，当M
26、M M M或很小而接近于或很小而接近于或很小而接近于或很小而接近于0 0 0 0时，相当于轴心受压，当时，相当于轴心受压，当时，相当于轴心受压，当时，相当于轴心受压，当M M M M很大而很大而很大而很大而N N N N很小接近于零时就相当于受弯构件，因此，构件截面的很小接近于零时就相当于受弯构件，因此，构件截面的很小接近于零时就相当于受弯构件，因此，构件截面的很小接近于零时就相当于受弯构件，因此，构件截面的受力特征亦将由轴心受压逐步向受弯状态过渡。受力特征亦将由轴心受压逐步向受弯状态过渡。受力特征亦将由轴心受压逐步向受弯状态过渡。受力特征亦将由轴心受压逐步向受弯状态过渡。在线弹性材料力学分析
27、中，这三种状态的截面受力特征形成连续在线弹性材料力学分析中，这三种状态的截面受力特征形成连续在线弹性材料力学分析中，这三种状态的截面受力特征形成连续在线弹性材料力学分析中，这三种状态的截面受力特征形成连续过渡：过渡：过渡：过渡：但在钢筋混凝土结构中，当考虑材料的受力特征以及但在钢筋混凝土结构中，当考虑材料的受力特征以及但在钢筋混凝土结构中，当考虑材料的受力特征以及但在钢筋混凝土结构中，当考虑材料的受力特征以及(yj)(yj)(yj)(yj)构件构件构件构件受力的几何非线性影响后，这三种受力构件的受力特征有所不同受力的几何非线性影响后，这三种受力构件的受力特征有所不同受力的几何非线性影响后，这三
28、种受力构件的受力特征有所不同受力的几何非线性影响后，这三种受力构件的受力特征有所不同但又相互联系。但又相互联系。但又相互联系。但又相互联系。第47页/共114页第四十八页，共114页。偏压构件偏压构件偏压构件偏压构件(gujin)(gujin)(gujin)(gujin)的受力特征的受力特征的受力特征的受力特征偏心受压构件偏心受压构件M=Ne0NAsAsNe0AsAsAsAsh0asasb 偏心受压构件偏心受压构件(gujin)的受力性能和破坏形态界于轴心受压的受力性能和破坏形态界于轴心受压 构件构件(gujin)和受弯构件和受弯构件(gujin)之间。之间。第48页/共114页第四十九页，共
29、114页。一一.受力破坏受力破坏(phui)特征特征 偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有和纵向钢筋配筋率有关。关。随纵向压力随纵向压力N的相对偏心距的相对偏心距e0/h0和配筋量的变化，偏压和配筋量的变化，偏压(pin y)构件可能发生受拉破坏（第一类偏压构件可能发生受拉破坏（第一类偏压(pin y)、大、大偏压偏压(pin y)破坏）和受压破坏（第二类偏压破坏）和受压破坏（第二类偏压(pin y)破坏、破坏、小偏压小偏压(pin y)破坏）两种破坏形态。破坏）两种破坏形态。第49页/共114页第五十页，共114页。1.1.受拉破坏受拉破坏(ph
30、ui)(phui)M较大、较大、N较小、相对较小、相对(xingdu)偏心距偏心距e0/h0较大且较大且As配置合适时配置合适时会发生受拉破坏。会发生受拉破坏。e0第50页/共114页第五十一页，共114页。截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，AsAs的应力随荷载增加发展较快，首先的应力随荷载增加发展较快，首先的应力随荷载增加发展较快，首先的应力随荷载增加发展较快，首先达到屈服。达到屈服。达到屈服。达到屈服。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减
31、小。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋As As 受压屈服，压区混凝土压碎而破坏。受压屈服，压区混凝土压碎而破坏。受压屈服，压区混凝土压碎而破坏。受压屈服，压区混凝土压碎而破坏。这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。筋
32、梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。形成这种破坏的条件是：偏心距形成这种破坏的条件是：偏心距形成这种破坏的条件是：偏心距形成这种破坏的条件是：偏心距e0e0较大，且受拉侧纵向较大，且受拉侧纵向较大，且受拉侧纵向较大，且受拉侧纵向(zn xin)(zn xin)钢筋钢筋钢筋钢筋配筋率合适，通常亦称为大偏心受压。配筋率合适，通常亦称为大偏心受压。配筋率合适，通常亦称为大偏心受压。配筋率合适，通常亦称为大偏心受压。第51页/共114页第五十二页，共114页。2.2.受压破坏受压破坏 产生产生(chnshng)(chnshng)受压破坏的条件有两种情况：受压破坏的条件有两种情况：当相对偏心距当相对偏心
33、距e0/h0e0/h0较小；或较小；或 虽然相对偏心距虽然相对偏心距e0/h0e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋较大，但受拉侧纵向钢筋AsAs配置配置过多时。过多时。As太太多多e0太太小小第52页/共114页第五十三页，共114页。截面受压侧混凝土和钢筋截面受压侧混凝土和钢筋截面受压侧混凝土和钢筋截面受压侧混凝土和钢筋AsAs的受力较大，而受拉侧钢筋的受力较大，而受拉侧钢筋的受力较大，而受拉侧钢筋的受力较大，而受拉侧钢筋AsAs应力较小，应力较小，应力较小，应力较小，当相对当相对当相对当相对(xingdu)(xingdu)偏心距偏心距偏心距偏心距e0/h0e0/h0很小时，很小时，很小时，很小
34、时，AsAs侧还可能出现受压情况。侧还可能出现受压情况。侧还可能出现受压情况。侧还可能出现受压情况。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，破坏时受压区高度截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，破坏时受压区高度截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，破坏时受压区高度截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，破坏时受压区高度较大，钢筋较大，钢筋较大，钢筋较大，钢筋AsAs不管是受拉还是受压均不能达到屈服，破坏具有脆性性质。不管是受拉还是受压均不能达到屈服，破坏具有脆性性质。不管是受拉还是受压均不能达到屈服，破坏具有脆性性质。不管是受拉还是受压均不能达到屈服，破坏具有脆性性
35、质。承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋.第二种情况在设计时应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，第二种情况在设计时应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，第二种情况在设计时应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，第二种情况在设计时应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。故常称为小偏心受压。故常称为小偏心受压。故常称为小偏心受压。第53页/共114页第五十四页，共114页。从上述的破坏形态可以看到，不论是受拉破坏还是受压破坏最后都是由
36、于受压区混凝土被压碎而造成的，但二者又有本质的区别，受拉破坏始于受拉钢筋屈服，破坏时远离N一侧的纵筋屈服，而受压破坏在破坏时远离N一侧的纵筋无能是受压还是受拉一般均不能屈服。此外(cwi)，当截面的高宽比较大且构件的长细比亦较大时，在弯矩作用平面内发生偏压破坏之前，构件有可能发生出平面外的弯曲破坏，故偏压构件除计算弯矩作用平面内的承载能力外，尚需验算弯矩作用平面以外的承载力，平面外的承载力按长细比为l0/b的轴压构件进行验算。第54页/共114页第五十五页，共114页。受拉破坏受拉破坏受压破坏受压破坏 第55页/共114页第五十六页，共114页。二二二二.受拉破坏及受压破坏的界限（大小两种偏压
37、受拉破坏及受压破坏的界限（大小两种偏压受拉破坏及受压破坏的界限（大小两种偏压受拉破坏及受压破坏的界限（大小两种偏压(pin y)(pin y)(pin y)(pin y)的判断）的判断）的判断）的判断）根本判断根本判断根本判断根本判断 大、小偏压破坏的本质区别是较大受压边缘大、小偏压破坏的本质区别是较大受压边缘大、小偏压破坏的本质区别是较大受压边缘大、小偏压破坏的本质区别是较大受压边缘(binyun)(binyun)混凝混凝混凝混凝土压碎而破坏时，受拉钢筋是否屈服，这与受弯构件适筋与超土压碎而破坏时，受拉钢筋是否屈服，这与受弯构件适筋与超土压碎而破坏时，受拉钢筋是否屈服，这与受弯构件适筋与超土
38、压碎而破坏时，受拉钢筋是否屈服，这与受弯构件适筋与超筋破坏的区别一致，且受压构件在其受力破坏过程中，平截面筋破坏的区别一致，且受压构件在其受力破坏过程中，平截面筋破坏的区别一致，且受压构件在其受力破坏过程中，平截面筋破坏的区别一致，且受压构件在其受力破坏过程中，平截面假定亦能较好地满足，故知大小偏压两种破坏的界限是：假定亦能较好地满足，故知大小偏压两种破坏的界限是：假定亦能较好地满足，故知大小偏压两种破坏的界限是：假定亦能较好地满足，故知大小偏压两种破坏的界限是：近似的实用判断仅适用于矩形截面偏压近似的实用判断仅适用于矩形截面偏压(pin y)构件构件当偏心距当偏心距e00.3h0 时，按大偏
39、心受压计算时，按大偏心受压计算当偏心距当偏心距e030的细长柱：的细长柱：侧向挠度侧向挠度 f 的影响已很的影响已很大。大。在未达到截面承载力极在未达到截面承载力极限状态之前限状态之前(zhqin)，侧向，侧向挠度挠度 f 已呈不稳定发展，即已呈不稳定发展，即柱的轴向荷载最大值发生柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承在荷载增长曲线与截面承载力载力Nu-Mu相关曲线相交相关曲线相交之前之前(zhqin)。这种破坏为失稳破坏，这种破坏为失稳破坏，应进行专门计算应进行专门计算第65页/共114页第六十六页，共114页。偏心偏心偏心偏心(pinxn)(pinxn)方向上考虑杆件自身挠曲影响的控
40、制截面弯方向上考虑杆件自身挠曲影响的控制截面弯方向上考虑杆件自身挠曲影响的控制截面弯方向上考虑杆件自身挠曲影响的控制截面弯矩设计值矩设计值矩设计值矩设计值第66页/共114页第六十七页，共114页。偏心受压构件(gujin)承载力计算的一般原理第67页/共114页第六十八页，共114页。一.基本假定(jidng)1.平截面假定(jidng)；2.钢筋的应力-应变关系为理想的弹塑性关系，受拉钢筋的极限拉应变取0.01。3.混凝土的受压应力-应变关系给定；4.忽略受拉区混凝土的抗拉作用。第68页/共114页第六十九页，共114页。从从上上述述(shngsh)基基本本假假定定可可以以看看到到，偏偏压
41、压构构件件正正截截面面承承载载力力计计算算采采用用与与受受弯弯构构件件正正截截面面承承载载能能力力计计算算时时相相同同的的基基本假定，因此：本假定，因此：偏偏心心受受压压正正截截面面受受力力分分析析方方法法与与受受弯弯情情况况是是相相同同的的，即即仍采用以平截面假定为基础的计算理论。仍采用以平截面假定为基础的计算理论。对对于于正正截截面面承承载载力力的的计计算算，同同样样可可按按受受弯弯情情况况，对对受受压压区混凝土采用等效矩形应力图。区混凝土采用等效矩形应力图。等等效效矩矩形形应应力力图图的的强强度度为为 fc，等等效效矩矩形形应应力力图图的的高高度度与与实际压区高度的比值为实际压区高度的比
42、值为b。第69页/共114页第七十页，共114页。fs AsNeefcAsAsh0asasbh二.计算(j sun)简图第70页/共114页第七十一页，共114页。三三.基本基本(jbn)(jbn)方程方程第71页/共114页第七十二页，共114页。当当x xb时时受拉破坏受拉破坏(phui)(大大偏心受压偏心受压)fy AsNdeefcd第72页/共114页第七十三页，共114页。当当x xb时受压破坏时受压破坏(phui)(小小偏心受压偏心受压)fsd Asr0Ndeh he0efcd第73页/共114页第七十四页，共114页。ss ss 的确定的确定(qudng)(qudng)：由平截面
43、假定可得：由平截面假定可得：x=b xnss=Ess第74页/共114页第七十五页，共114页。l为使式（为使式（3）进一步简化）进一步简化(jinhu)考虑考虑(kol)：当：当 x=xb，ss=fy；当当 x x=b b，s ss=0则有：则有：第75页/共114页第七十六页，共114页。0.40.50.60.70.80.911.11.2-400-300-200-1000100200300400C50(1)C50(2)C80(1)C80(2)x=x/h0ss级钢筋第76页/共114页第七十七页，共114页。矩形截面偏压构件矩形截面偏压构件(gujin)(gujin)设计计算设计计算第77页
44、/共114页第七十八页，共114页。一.一.非对称配筋矩形截面偏压非对称配筋矩形截面偏压(pin y)(pin y)构件构件1.1.截面配筋设计截面配筋设计2.2.已知：截面尺寸已知：截面尺寸bhbh，材料强度，材料强度fcdfcd、fsdfsd、fsdfsd，构件长细比，构件长细比l0/hl0/h以及轴力以及轴力NdNd和弯矩和弯矩MdMd设设计值，求截面配筋计值，求截面配筋AsAs和和AsAs3.3.初步判断大小初步判断大小(dxio)(dxio)偏心偏心4.4.当偏心距当偏心距e00.3h0 e00.3h0 时，暂按大偏心受压计算时，暂按大偏心受压计算5.5.当偏心距当偏心距e0 0.3
45、h0 e0 0.3h0 时，暂按小偏心受压计算时，暂按小偏心受压计算第78页/共114页第七十九页，共114页。大偏压大偏压(pin y)构件构件计算简图计算简图AsAsh0asasbhfsd Asr0Ndeh he0efcd第79页/共114页第八十页，共114页。l l基本基本(jbn)(jbn)方程方程第80页/共114页第八十一页，共114页。l l适用适用(shyng)(shyng)条件条件第81页/共114页第八十二页，共114页。l l问题问题(wnt)(wnt)求求解解第82页/共114页第八十三页，共114页。小偏压小偏压(pin y)构件构件计算简图计算简图AsAsh0as
46、asbhfsd Asr0Ndeh he0efcd第83页/共114页第八十四页，共114页。l l基本基本(jbn)(jbn)方程方程第84页/共114页第八十五页，共114页。l l适用适用(shyng)(shyng)条件条件第85页/共114页第八十六页，共114页。l l问题问题(wnt)(wnt)求求解解第86页/共114页第八十七页，共114页。第87页/共114页第八十八页，共114页。2.2.截面承载能力复核截面承载能力复核 已知：截面尺寸已知：截面尺寸bhbh，材料强度，材料强度fcdfcd、fsdfsd、fsdfsd，构件，构件(gujin)(gujin)长细比长细比l0/h
47、l0/h、截面配、截面配筋筋AsAs和和As As、e0e0 求：构件求：构件(gujin)(gujin)所能承受的所能承受的NdNd和和MdMdNde0Nde0初步判断大小偏心初步判断大小偏心当偏心距当偏心距e00.3h0 e00.3h0 时，暂按大偏心受压计算时，暂按大偏心受压计算当偏心距当偏心距e0 0.3h0 e0 0.3h0 时，时，暂按小偏心受压计算暂按小偏心受压计算第88页/共114页第八十九页，共114页。大偏压大偏压(pin y)构件构件计算简图计算简图AsAsh0asasbhfsd Asr0Ndeh he0efcd第89页/共114页第九十页，共114页。l l基本基本(j
48、bn)(jbn)方程方程第90页/共114页第九十一页，共114页。l l问题问题(wnt)(wnt)求求解解第91页/共114页第九十二页，共114页。小偏压构件小偏压构件(gujin)计算简图计算简图AsAsh0asasbhfsd Asr0Ndeh he0efcd第92页/共114页第九十三页，共114页。l l基本基本(jbn)(jbn)方程方程第93页/共114页第九十四页，共114页。l l问题问题(wnt)(wnt)求求解解第94页/共114页第九十五页，共114页。二二.对称配筋矩形截面偏压对称配筋矩形截面偏压(pin y)(pin y)构件构件 所谓对称配筋，是指：所谓对称配筋
49、，是指：As=As、fsd=fsd、as=as为何采用对称配筋为何采用对称配筋实际工程中，受压构件承受变号弯矩作用时，实际工程中，受压构件承受变号弯矩作用时，当弯矩数值当弯矩数值(shz)相差不大，可采用对称配筋。相差不大，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。为方便施工或对于装配式构件，也采用对称配筋。第95页/共114页第九十六页，共114页。1.1.对称配筋矩形对称配筋矩形(jxng)(jxng)截面的配筋设计截面的配筋设计2.2.已知：截面尺寸已知：截面尺寸bhbh，材料强度，材料强度
50、fcdfcd、fsdfsd、fsdfsd，构件长细比，构件长细比l0/hl0/h以及轴力以及轴力NdNd和弯矩和弯矩MdMd设计值，设计值，3.3.求：截面配筋求：截面配筋AsAsAsAs？第96页/共114页第九十七页，共114页。大偏压构件大偏压构件(gujin)计算简图计算简图AsAsh0asasbhfsd Asr0Ndeh he0efcd第97页/共114页第九十八页，共114页。l l基本基本(jbn)(jbn)方程方程第98页/共114页第九十九页，共114页。l l适用适用(shyng)(shyng)条条件件第99页/共114页第一百页，共114页。l l问题问题(wnt)(wn