混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(沈蒲生)第 7 章偏心受力構(gòu)件111204

1、 7.1 偏心受力構(gòu)件概述 偏心受壓、偏心受拉 P158 圖圖7-4 P157 圖7-2 偏心受力構(gòu)件示例 大偏壓破壞 cu N f yAs fyAs N N (a)(b) e0 P158 圖圖7-5 7.2 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 7.2.1 偏心受壓構(gòu)件破壞 特征 1.破壞特征 小偏壓破壞 N f yAs f yAs N N N sAs sAs cmax2cmax1 cu (a) (c)(b) e0 e0 P158 圖圖7-5 條件應(yīng)力狀態(tài)破壞特征破壞性 質(zhì) 類似構(gòu)件 大偏壓 （受拉） 小偏壓 （受壓） 偏心受壓構(gòu)件破壞形態(tài) 條件應(yīng)力狀態(tài)破壞特征破壞性 質(zhì) 類似構(gòu)件 大偏壓 （受拉）

2、 小偏壓 （受壓） 偏心受壓構(gòu)件破壞形態(tài) 偏心距較大， 配筋率較少 部分受拉 部分受壓 砼：fc 遠(yuǎn)側(cè)As：fy 近側(cè)As：fy 延性 雙筋適 筋梁 偏心距較小， 配筋率較大 部分受拉 部分受壓 砼：fc 遠(yuǎn)側(cè)As：s 近側(cè)As：fy 脆性 雙筋超 筋梁 偏心距較小 全截面受 壓 砼：fc 遠(yuǎn)側(cè)As：s 近側(cè)As：fy 脆性 軸壓構(gòu) 件 b c d e f g h AsAs h0 x0 x0b s 0.0033 a a a y 0.002 P159 圖圖7-6 大偏壓大偏壓 ： b () b xx 小偏壓小偏壓 ：b () b xx 2 .兩類偏心受壓破壞的界限 3.3.偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)

3、件N-MN-M相關(guān)曲線相關(guān)曲線 Mu Nu 軸壓破壞 彎曲破壞 界限破壞 小偏壓破壞 大偏壓破壞 2 1 3 N相同M越大 越不安全 M 相同：大偏壓，N越小越不安全 小偏壓，N越大越不安全 P159圖圖7-7 c a b 4. 4.二階效應(yīng)二階效應(yīng) 軸向力在結(jié)構(gòu)發(fā)生軸向力在結(jié)構(gòu)發(fā)生層間位移層間位移和和撓曲變形撓曲變形時(shí)會(huì)引時(shí)會(huì)引 起附加內(nèi)力，即二階效應(yīng)。起附加內(nèi)力，即二階效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)整體 個(gè)體構(gòu)件個(gè)體構(gòu)件 （構(gòu)件撓曲效應(yīng)）（構(gòu)件撓曲效應(yīng)） P-效應(yīng)效應(yīng) （重力二階效應(yīng)）（重力二階效應(yīng)） P-效應(yīng)效應(yīng) 二階效應(yīng)二階效應(yīng) 重力二階效應(yīng)重力二階效應(yīng) 整體結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)移整體結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)移 P-效

4、應(yīng)效應(yīng) 構(gòu)件撓曲效應(yīng)構(gòu)件撓曲效應(yīng) 個(gè)體構(gòu)件發(fā)生撓曲變形個(gè)體構(gòu)件發(fā)生撓曲變形 P-效應(yīng)效應(yīng) 使構(gòu)件產(chǎn)生附加彎矩使構(gòu)件產(chǎn)生附加彎矩 P160 圖圖7-8 P-效應(yīng)效應(yīng) 與構(gòu)件的長細(xì)比有關(guān)聯(lián)與構(gòu)件的長細(xì)比有關(guān)聯(lián) N N nsei afei N0 N1 N2 N0ei N1ei N2ei N1af1 N2af2 B C A D E 短柱(材料破壞) 長柱(材料破壞) 細(xì)長柱(失穩(wěn)破壞) N M 0 構(gòu)件的長細(xì)比對(duì)承載力的影響構(gòu)件的長細(xì)比對(duì)承載力的影響 P-效應(yīng)效應(yīng) （與長細(xì)比和桿端彎矩有關(guān)）（與長細(xì)比和桿端彎矩有關(guān)） 不不考慮考慮P-效應(yīng)的條件：即：對(duì)于彎矩作用平面內(nèi)截面對(duì)稱的效應(yīng)的條件：即：對(duì)于彎矩

5、作用平面內(nèi)截面對(duì)稱的 偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比 不大于不大于0.9， 且軸壓比不大于且軸壓比不大于0.9，若構(gòu)件的長細(xì)比，若構(gòu)件的長細(xì)比滿足如下公式滿足如下公式的要求，可不的要求，可不 考慮軸向壓力在該方向撓曲桿中產(chǎn)生的考慮軸向壓力在該方向撓曲桿中產(chǎn)生的附加彎矩附加彎矩的影響。的影響。 21 /MM P161 式式7-1 構(gòu)件的計(jì)算長度，可近似取偏心受壓構(gòu)件相應(yīng)主構(gòu)件的計(jì)算長度，可近似取偏心受壓構(gòu)件相應(yīng)主 軸方向上下支撐點(diǎn)之間的距離；軸方向上下支撐點(diǎn)之間的距離； 偏心方向的截面回轉(zhuǎn)半徑。偏心方向的截面回轉(zhuǎn)半徑。 構(gòu)件兩端的彎矩構(gòu)件兩端的彎

6、矩 0 l i 21,M M P161 式式7-1 分別為已考慮側(cè)移影響的偏心受壓構(gòu)件兩分別為已考慮側(cè)移影響的偏心受壓構(gòu)件兩 端截面按彈性分析確定的對(duì)同一主軸的組合彎矩設(shè)計(jì)值；端截面按彈性分析確定的對(duì)同一主軸的組合彎矩設(shè)計(jì)值； 絕對(duì)值較大端為絕對(duì)值較大端為 ，絕對(duì)值較小端為，絕對(duì)值較小端為 ； 21,M M 1 M 2 M 當(dāng)構(gòu)件按單曲率彎曲時(shí)當(dāng)構(gòu)件按單曲率彎曲時(shí) （圖（圖a），取正值；否則?。?，取正值；否則取 負(fù)值（圖負(fù)值（圖 b）; 2 M 2 M 1 M 1 M ab P161 圖圖 7-9 mns C法 nsm C 小于小于1.0時(shí)取時(shí)取1.0；對(duì)剪力墻及核心筒墻，可取等于；對(duì)剪力墻及

7、核心筒墻，可取等于1.0 P-效應(yīng)效應(yīng) 考慮考慮P-效應(yīng)效應(yīng) 調(diào)整彎矩設(shè)計(jì)值調(diào)整彎矩設(shè)計(jì)值M 考慮附加彎矩考慮附加彎矩 mns2 MCM 考慮考慮P-效應(yīng)效應(yīng) 的彎的彎 矩設(shè)計(jì)值矩設(shè)計(jì)值 桿端彎矩設(shè)計(jì)值桿端彎矩設(shè)計(jì)值 u截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù) 考慮兩端彎矩大小和考慮兩端彎矩大小和 方向的影響方向的影響 P-效應(yīng)效應(yīng) mns2 MCM 考慮考慮P-效應(yīng)效應(yīng) 的彎的彎 矩設(shè)計(jì)值矩設(shè)計(jì)值 桿端彎矩設(shè)計(jì)值桿端彎矩設(shè)計(jì)值 1 m 2 0.70.30.7 M C M m C u彎矩增大系數(shù)彎矩增大系數(shù) 考慮縱向撓曲的影響考慮縱向撓曲的影響 ns nsii i i Nee e a NNaNe

8、)1 ( f f i ns e af 1 彎矩增大系數(shù)彎矩增大系數(shù) N N nsei afei P161 式式7-3 P161 式式7-2 P-效應(yīng)效應(yīng) mns2 MCM 考慮考慮P-效應(yīng)效應(yīng) 的彎的彎 矩設(shè)計(jì)值矩設(shè)計(jì)值 桿端彎矩設(shè)計(jì)值桿端彎矩設(shè)計(jì)值 u彎矩增大系數(shù)彎矩增大系數(shù) 考慮縱向撓曲的影響考慮縱向撓曲的影響 ns 2 0 ns 20 1 1() 1300(/)/ c a l MNehh c 0.5 1.0 c f A N u截面曲率修正系數(shù)截面曲率修正系數(shù) c P161 式式7-4 P161 式式7-5 i0a eee 5.附加偏心距附加偏心距 初始偏心距初始偏心距計(jì)算偏心距計(jì)算偏心距

9、附加偏心距附加偏心距 i0a eee u初始偏心距初始偏心距 初始偏心距初始偏心距計(jì)算偏心距計(jì)算偏心距附加偏心距附加偏心距 max(20,) 30 a h emm 0 M e N 偏心方向邊長偏心方向邊長 考慮結(jié)構(gòu)考慮結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)二階效應(yīng)后的彎矩設(shè)計(jì)值后的彎矩設(shè)計(jì)值 e f yAs ei a1fc e Asfy N b As As as as h0 h x 大偏心受壓構(gòu)件承載力基本公式大偏心受壓構(gòu)件承載力基本公式 1 100 (0.5 )() 0.5 cysys cyss is Nf bxf Af A Nef bx hxfAha eeha a a 2 sb axx 保證混凝土受壓 破壞發(fā)生在受

10、拉 鋼筋屈服之后 保證縱向受壓鋼 筋在破壞時(shí)達(dá)到 屈服 P184 圖圖7-5(a) e f yAs ei a1fc e Asfy N b As As as as h0 h x 時(shí)為界限破壞時(shí)為界限破壞 1bcbysys Nf bxf Af Aa P164 圖圖7-11(a) 0bb xxh 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，為大偏心受壓情況；時(shí)，為大偏心受壓情況； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，為小偏心受壓情況。時(shí)，為小偏心受壓情況。 b NN b NN e f yAs ei b a1 fc e As s As As as h N h0 x as 小偏心受壓構(gòu)件承載力基本公式小偏心受壓構(gòu)件承載力基本公式 ) ( )5 . 0( 001

11、1 ssyc sssyc ahAfxhbxfNe AAfbxfN a a )(, 1 1 ysyy b s fff P164 圖圖7-5(c) 兩種偏心受壓情況的判別兩種偏心受壓情況的判別 基本條件判別： b xx 大偏心受壓構(gòu)件 b xx 小偏心受壓構(gòu)件 n進(jìn)行截面配筋設(shè)計(jì)時(shí)的初步判別初步判別： 0 0.3 i eh 小偏心受壓構(gòu)件 0 0.3 i eh大偏心受壓構(gòu)件 不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-大偏壓 情形I ：As和As均不知 設(shè)計(jì)的基本原則 ：As+As為最小為最小 充分發(fā)揮混凝土的作用 0 hx b 取 已知計(jì)算，按，則取若 min min sssss AbhAbhA 1 1

12、00 (0.5 )() 0.5 cysys cyss is Nf bxf Af A Nef bx hxfAha eeha a a 情形II ：已知As 求As ) ( )5 . 0( 001ssyc ahAfxhbxfNea x 2as且xb 2as 另一平衡方程求As 2 s ax C e N fyAs fyAs e ei x a1fc f y Asf yAs as a1f cbx h0 as h (e0-ea) e N as 小偏心：反向破壞小偏心：反向破壞 1 cys0s ()() 2 s h Nef bhaf A haa 0 As M 0 () 2 sa h eaee P168 圖圖7

13、-13 不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-小偏壓 設(shè)計(jì)的基本原則 ：As+As為最小為最小 1 0.2% s Abh ) ( )5 . 0( 001 1 1 1 ssyc y b ssssyc ahAfxhbxfNe fAAfbxfN a a C sAs N e e fyAs ei x a1fc h0 fyAs N e ei fyAs a1fc as 幾何中心軸 實(shí)際力線 ea 反向破壞 1 c s2 y0 () () s s Nea f bh h a A f ha 構(gòu)造要求： 12 max(,) sss AAA 對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）兩種偏心受壓構(gòu)件的判別 syybcb AfAfbxfN

14、s 1 a syy AfAf s bcb bxfN 1 a 界限軸向力 0 0.3 i eh 小偏心受壓構(gòu)件 0 0.3 i eh大偏心受壓構(gòu)件 b NN 且 0 0.3 i eh但 b NN a1f c f yAs AsAs sAs fyAs AsAs fyAs N N e ee0 e e0 e asas as as h/2h/2h/2 h/2(a)(b) b Z h 五、偏心受拉構(gòu)件受力分析 1. 大小偏心受拉構(gòu)件 小偏心受拉 h0fyAsfyAs ee N e0 as 和偏壓不同和偏壓不同 N位于As和As之間時(shí)，混凝土全截面受拉 （或開始時(shí)部分混凝土受拉，部分混凝土受 壓，隨著N的增大，混凝土全截面受拉） 開裂后，拉力由鋼筋承擔(dān) 最終鋼筋屈服，截面達(dá)最 大承載力 五、偏心受拉構(gòu)件受力分析 1. 大小偏心受拉構(gòu)件 大偏心受拉 N位于As和As之外時(shí)，部分混凝土受拉，部 分混凝土受壓， 開裂后，截面的受力情況 和大偏壓類似 最終受拉鋼筋屈服，壓區(qū)混凝土 壓碎，截面達(dá)最大承載力 e e N e0 h0fyAsfyAsas a1fc x 五、偏心受拉構(gòu)件受力分析 2. 小偏心受拉構(gòu)件的承載力 混凝土不參加工作 h0fyAsfyAs ee Nu e0