偏心受压构件承载力计算09土木.pptx

受压构件通常在荷载作用下,其截面上作用有轴力、弯矩和剪力。在计算受压构件时,常将作用在截面上的弯矩化为等效的偏离截面重心的轴向力考虑。
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。
压弯构件偏心受压构件
偏心距e0=0时,轴心受压构件
当e0→∞时,即N=0时,受弯构件
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。
偏心受压构件受力性能分析
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关
M较大,N较小
偏心距e0较大
As配筋合适
偏心受压构件破坏特征
1)大偏心受压破坏--受拉破坏
1 破坏类型
◆截面受拉侧混凝土较早出现裂缝,As的应力随荷载增加发展较快,首先达到屈服强度。
◆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e0较大,且受拉侧纵向钢筋配筋率合适,通常称为大偏心受压。
大偏心受压
破坏形态
和应力图
计算简图
2)小偏心受压破坏—受压破坏
a)部分截面受压 b)全截面受压 c)离N较远一侧混凝土破坏
小偏心受压破坏
小偏心受压
破坏的条件
和破坏形式
有三种:
◆截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。
◆而受拉侧钢筋应力较小。
◆当相对偏心距e0/h0很小时,‘受拉侧’还可能出现反向破坏情况。
◆截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。
◆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,受拉侧钢筋未达到受拉屈服,破坏具有脆性性质。
◆反向破坏情况在设计应予避免,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。
As太多
2 两类偏心受压破坏的界限
根本区别:破坏时受拉纵筋是否屈服。
界限破坏特征与适筋梁、与超筋梁的界限破坏特征完全相同,因此,
的表达式与受弯构件的完全一样。
大、小偏心受压构件判别条件:
界限状态时截面应变
当时,为大偏心受压;
当时,为小偏心受压。
界限状态:受拉纵筋屈服,同时受压区边缘混凝土达到极限压应变
3 截面承载力Nu~Mu关系
曲线特点
小偏压
大偏压
参考以往工程经验和国外规范,附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值,此处h是指偏心方向的截面尺寸。
可能产生附加偏心距的原因:
荷载作用位置的不定性;混凝土质量的不均匀性;施工的偏差等因素。
《规范》规定:两类偏心受压构件的正截面承载力计算中,均应计入轴向压力在偏心方向存在的附加偏心距。
4 附加偏心距
5 纵向弯曲的影响
不同长细比柱从加荷载到破坏的关系
钢筋混凝土偏心受压构件按长细比的不同,分为短柱、长柱和细长柱
短柱在设计时可忽略纵向弯曲的影响。
N
f
ei
二阶弯矩
初始弯矩
偏心受压长柱在纵向弯曲的影响下,可能发生材料破坏和失稳破坏两种形式,长细比很大时,构件的破坏是由于纵向弯曲失去平衡引起,称为“失稳破坏”;对于短柱和长细比在一定范围的长柱的破坏,为“材料破坏”。
短柱不需考虑附加弯矩的影响,一般设计不采用细长柱;长柱需考虑纵向弯曲的影响。