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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 受压构件,第七章 受压构件,第七章 受压构件,Compressive Element or Column,7.3,压力和弯矩共同作用下的受力性能,P.138,（偏心受压）,Behaviors under flexure and axial load,压弯构件 偏心受压构件,第七章 受压构件,7.3,偏心受压构件的受力性能,压弯构件 偏心受压构件,偏心距,e,0,=0,时,？,当,e,0,时，即,N,=0,，,？,偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于,轴心受压,构件和,受弯构件,。,第七章 受压构件,7.3,偏心受压构件的受力性能,7.3,压力和弯矩共同作用下的受力性能,P.138,（偏心受压）,Behaviors under flexure and axial load,第七章 受压构件,7.3,偏受压构件的承载力计算,受压构件（柱）,往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,7.3,压力和弯矩共同作用下的受力性能,P.138,（偏心受压）,Behaviors under flexure and axial load,一、破坏特征,第七章 受压构件,截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，,A,s,的应力随荷载增加发展较快，,首先达到屈服,；,此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小；,最后受压侧钢筋,A,s,受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏；,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筋梁相似，,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,e,0,较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适,，通常称为,大偏心受压,。,7.3,偏心受压构件的受力性能,偏心受压构件的破坏形态与,偏心距,e,0,和,纵向钢筋,配筋率,有关,1,、受拉破坏,tensile failure,P.136,一、破坏特征,偏心受压构件的破坏形态与,偏心距,e,0,和,纵向钢筋配筋率,有关,1,、受拉破坏,tensile failure,P.138,第七章 受压构件,M,较大，,N,较小,偏心距,e,0,较大,A,s,配筋合适,7.3,偏心受压构件的受力性能,第八章 受压构件,e,0,N,e,0,N,e,0,N,大,偏心,小偏心,小偏心,7.3,偏心受压构件的受力性能,第七章 受压构件,靠近轴向力一侧的混凝土和钢筋的受力较大，截面最后是由于受压区混凝土首先压碎、钢筋达到抗压强度而破坏；,远离轴向力一侧的钢筋可能受拉，当相对偏心距,e,0,/,h,0,很小时，远离轴向力一侧的钢筋还可能出现受压情况，但无论是受拉还是受压，钢筋的应力较小；,承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，远离轴向力一侧的钢筋,未达到,受拉（压）屈服,，破坏具有脆性性质，与,双筋梁超筋破坏,类似；,形成这种破坏的条件是：一般为偏心距,e,0,较小的情况，故常称为,小偏心受压,；或虽偏心距,e,0,较大但远离轴向力一侧纵向钢筋配筋率过大，,第二种情况在设计应予避免。,2,、受压破坏,compressive failure,A,s,太多,.3,偏心受压构件的承载力计算,2,、受压破坏,compressive failure,P.139,第七章 受压构件,A,s,太多,7.3,偏心受压构件的受力性能,产生受压破坏的条件有两种情况：,当相对偏心距,e,0,/h,0,较小；,或虽然相对偏心距,e,0,/,h,0,较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时,第八章 受压构件,e,0,N,e,0,N,e,0,N,大,偏心,小偏心,小偏心,7.3,偏心受压构件的受力性能,受拉破坏,受压破坏,第八章 受压构件,受压破坏：,（小偏心受压破坏）,-,f,y,s,s,f,y,，,A,s,未达到受拉屈服或受压屈服；,A,s,达到受压屈服,f,y,；,混凝土,达到,cu,受拉破坏破坏：,（大偏心受压）,A,s,达到受拉屈服,f,y,；,A,s,一般达到受压屈服,f,y,，,当,x2a,时，,s,s,x,b,时,第七章 受压构件,受,拉,破坏,(,大偏心受压,),受,压,破坏,(,小偏心受压,),7.3,偏心受压构件的受力性能,远离轴向力一侧的钢筋钢筋应力,s,s,P.140,由平截面假定可得,第七章 受压构件,x,=,b,x,n,s,s,=,E,s,e,s,P.140(8-14),7.3,偏心受压构件的受力性能,为避免采用上式出现,x,的,三次方程,第八章 受压构件,2,-,b,b,s,f,y,f,y,7.3,偏心受压构件的受力性能,P.140(8-15),e,cu,e,y,x,n,b,h,0,第七章 受压构件,7.3,偏心受压构件的受力性能,三、相对界限偏心距,e,0b,/,h,0,P.148,偏心受压构件的设计计算中，需要判别大小偏压情况，以便采用相应的计算公式。,第七章 受压构件,x,=,x,b,时为界限情况,，取,x,=,x,b,h,0,代入大偏心受压的计算公式，并取,a,=,a,，,可得界限破坏时的轴力,N,b,和弯矩,M,b,，,7.3,偏心受压构件的受力性能,第七章 受压构件,对于给定截面尺寸、材料强度以及截面配筋,A,s,和,A,s,，,界限相对偏心距,e,0b,/,h,0,为定值。,当偏心距,e,0,e,0b,时，为大偏心受压情况,；,当偏心距,e,0,e,0b,时，为小偏心受压情况,。,7.3,偏心受压构件的受力性能,进一步分析，当截面尺寸和材料强度给定时，界限相对偏心距,e,0b,/h,0,随,A,s,和,A,s,的减小而减小,，,故当,A,s,和,A,s,分别取最小配筋率时，可得,e,0b,/,h,0,的,最小值,。,受拉钢筋,A,s,按构件,全截面面积计算,的最小配筋率为,0.45,f,t,/,f,y,；,？,受压钢筋按构件,全截面面积计算,的最小配筋率为,0.002,。,近似取,h,=1.05,h,0,，,a,=0.05,h,0,，,代入上式可得，,第七章 受压构件,7.3,偏心受压构件的受力性能,相对界限偏心距的最小值,e,0b,min,/,h,0,=0.4100.313,取偏小值,e,0b,min,/,h,0,=0.32,当偏心距,e,0,30,的长柱,侧向挠度,f,的影响已很大,在未达到截面承载力极限状态之前，侧向挠度,f,已呈,不稳定,发展,即柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承载力,N,u,-,M,u,相关曲线相交之前,这种破坏为失稳破坏，应进行专门计算,M,N,N,0,M,0,N,u,s,N,u,s,e,0,N,u,m,N,u,m,e,0,N,u,m,f,m,N,u,l,N,u,l,e,0,N,u,l,f,l,偏心距增大系数,，,取,h,=1.1,h,0,第七章 受压构件,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,e,l,x,f,y,p,sin,=,f,y,x,e,02,e,02,N,N,N,e,02,N,(,e,02,+,f,),l,e,偏心距增大系数,，,第七章 受压构件,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,l,0,取,h,=1.1,h,0,P.81(5-22),第七章 受压构件,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,Effective length for a non-sway column,第七章 受压构件,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,Effective length for a sway column,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,第七章 受压构件,Effective length in a non-sway and sway frame,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,第七章 受压构件,表,7-4,框架结构各层柱段的计算长度,楼盖类型,柱的类别,计算长度,底层柱,1.0,H,现浇楼盖,其余各层柱,1.25,H,底层柱,1.25,H,装配式楼盖,其余各层柱,1.5,H,注：表中,H,对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各,层柱为上、下两层楼盖顶面之间的高度；,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,第七章 受压构件,按,有侧移,考虑的框架结构，当竖向荷载较小，水平荷载较大，或竖向荷载大部分作用在框架节点及其附近时，柱的计算长度可取：,第七章 受压构件,7.4,附加偏心距和偏心距增大系数,有侧移结构，其二阶效应主要是由水平荷载产生的侧移引起的。,精确考虑这种二阶效应较为复杂，一般需通过考虑二阶效应的结构分析方法进行计算。,由于混凝土结构开裂的影响，在考虑二阶效应的结构分析时应将结构构件的弹性抗弯刚度乘以折减修正系数：,对梁取修正系数,0.4,，,对柱取修正系数,0.6,。,对已采用考虑二阶效应的弹性分析方法确定结构内力时，以下受压构件正截面承载力计算公式中的,h,e,i,应用,(,M,/,N,+,e,a,),代替。,新西兰,NZS3101,（,1995,）,的说明中给出了对柱纵筋最小配筋率的一段,“,经典,”,解释：,因为柱的承载力计算采用的是把混凝土项和钢筋项相叠加的设计方法，所以有必要给钢筋用量规定一个下限，以便设计出的柱还是钢筋混凝土柱。柱最小配筋率的作用在于承担弯矩作用，不论结构分析结果表明是否存在弯矩作用。,最小配筋的作用还在于降低持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。,实验表明，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荷载下增长到屈服应力水准。,第七章 受压构件,7.1,轴心受压构件的承载力计算,柱最小配筋率,第七章 受压构件,7.1,轴心受压构件的承载力计算,小结：,受拉（大偏心）破坏,特点（,29,）、原因（,26,、,27,）,受压（小偏心）破坏,判断大、小偏心破坏形式的方法：,受拉（大偏心）破坏,准确（,32,）,受压（小偏心）破坏,受拉（大偏心）破坏,一般准确（,40,）,受压（小偏心）破坏,第七章 受压构件,7.1,轴心受压构件的承载力计算,小结：,控制截面偏心距,附加偏心距,初始偏心距,长柱侧弯偏心距,考虑挠曲影响的控制截面偏心距,第七章 受压构件,7.3,偏心受压构件的受力性能,附加箍筋：,保证纵向钢,筋每隔一根,位于箍筋转,角处。,箍筋不能有内折角，,P.114,图,5-29,第七章 受压构件,7.1,轴心受压构件的承载力计算,小结：,1,、偏压构件的破坏类型、判别方法；,2,、轴力、弯矩对截面承载力的影响；,3,、偏压构件的基本计算公式；,4,、偏心距增大系数的物理意义；,
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