钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算

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1、本章的重点是：本章的重点是：了解偏心受压构件的受力工作特性，熟悉两了解偏心受压构件的受力工作特性，熟悉两种不同的受压破坏特性及由此划分成的两类受压种不同的受压破坏特性及由此划分成的两类受压构件构件 掌握两类偏心受压构件的判别方法；掌握两类偏心受压构件的判别方法；掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算方法；方法；掌握偏心受压构件斜截面受剪承载力计算方掌握偏心受压构件斜截面受剪承载力计算方法。法。 6.1概述概述 结构构件的截面上受到轴力和弯矩的共同作用或受结构构件的截面上受到轴力和弯矩的共同作用或受到偏心力的作用时该结构构件称为偏心受压构件。到偏心力的作用时

2、该结构构件称为偏心受压构件。 分为分为偏心受压构件和偏心受拉构件偏心受压构件和偏心受拉构件。偏心受压构件又分为：偏心受压构件又分为：单向偏心受压单向偏心受压构件构件(图图6-1a)及及双向偏心受压构件双向偏心受压构件(图图6-1b)。 偏心受拉构件在偏心拉力的作用下偏心受拉构件在偏心拉力的作用下 是一种介于轴是一种介于轴心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。承受节间荷载心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。承受节间荷载的悬臂式桁架上弦的悬臂式桁架上弦(图图6-2a)一般建筑工程及桥梁工程中一般建筑工程及桥梁工程中的双肢柱的受拉肢属于偏心受拉构件的双肢柱的受拉肢属于偏心受拉构件(图图6-2b)。此外

3、，。此外，如图如图6-2c所示的矩形水池的池壁所示的矩形水池的池壁 其竖向截面同时承受轴其竖向截面同时承受轴心拉力及平面外弯矩的作用故也属于偏心受拉构件。心拉力及平面外弯矩的作用故也属于偏心受拉构件。图图6-16-1偏心受压构件的力的作用位置偏心受压构件的力的作用位置钢筋混凝土偏心受压构件多钢筋混凝土偏心受压构件多采用矩形截面采用矩形截面，截面尺寸，截面尺寸较大的预制柱较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面可采用工字形截面和箱形截面(图图6-3)。偏心。偏心受拉构件多采用矩形截面。受拉构件多采用矩形截面。 6. .2 偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算 钢筋混凝土偏心受压

4、构件是实际工程中广泛应用的受力构件钢筋混凝土偏心受压构件是实际工程中广泛应用的受力构件之一之一。 构件同时受到轴向压力构件同时受到轴向压力N及弯矩及弯矩M的作用，等效于对截面形心的作用，等效于对截面形心的偏心距为的偏心距为e0=MN的偏心压力的作用。的偏心压力的作用。 钢筋混凝士偏心受压构件的受力性能、破坏形态介于受弯构件钢筋混凝士偏心受压构件的受力性能、破坏形态介于受弯构件与轴心受压构件之间。当与轴心受压构件之间。当N=0，时为受弯构件；当，时为受弯构件；当M=0，e0=0时为时为轴心受压构件。轴心受压构件。 故受弯构件和轴心受压构件相当于偏心受压构件的特殊情况。故受弯构件和轴心受压构件相当

5、于偏心受压构件的特殊情况。 6.2.1偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件的破坏特征1破坏类型破坏类型钢筋混凝土偏心受压构件也有长柱和短柱之分。现以工程中钢筋混凝土偏心受压构件也有长柱和短柱之分。现以工程中常用的截面两侧纵向受力钢筋为对称配置的常用的截面两侧纵向受力钢筋为对称配置的(As=As)偏心受压短柱偏心受压短柱为例，说明其破坏形态和破坏特为例，说明其破坏形态和破坏特征。随轴向力征。随轴向力N在截面上的偏心距在截面上的偏心距e0大小的不同和纵向钢筋大小的不同和纵向钢筋配筋率配筋率(=Asbh0)的不同，偏心受压构件的破坏特征有两的不同，偏心受压构件的破坏特征有两种：种：)受拉破杯受拉破杯大

6、偏心受压情况大偏心受压情况轴向力轴向力N的的偏心距偏心距( (e0 0）较大）较大且纵向受拉钢筋的且纵向受拉钢筋的配筋率配筋率不高不高时，受荷后部分截面受压，部分受拉。受拉区混凝土时，受荷后部分截面受压，部分受拉。受拉区混凝土较早地出现横向裂缝，由于配筋率不高，受拉钢较早地出现横向裂缝，由于配筋率不高，受拉钢筋筋(As)应力应力增长较快，首先到达屈服。随着裂缝的开展。受压区高度增长较快，首先到达屈服。随着裂缝的开展。受压区高度减小后受压钢筋减小后受压钢筋(As)屈服，压区混凝土压碎。其破坏形态屈服，压区混凝土压碎。其破坏形态与配有受压钢筋的适梁筋相似与配有受压钢筋的适梁筋相似(图图6-5a)。

7、因为这种偏心受压构件的破坏是因为这种偏心受压构件的破坏是由于受拉钢筋首先达由于受拉钢筋首先达到屈服，而导致的压区混凝土压坏，其承载力主要取决于到屈服，而导致的压区混凝土压坏，其承载力主要取决于受拉钢筋，故称为受拉破坏，受拉钢筋，故称为受拉破坏，这种破坏有明显的预兆，横这种破坏有明显的预兆，横向裂缝显著开展，变形急剧增大。具有塑性破坏的性质。向裂缝显著开展，变形急剧增大。具有塑性破坏的性质。(2)受压破坏受压破坏小偏心受压情况小偏心受压情况当轴向力当轴向力N的偏心距较小，或当偏心距较大但纵向受的偏心距较小，或当偏心距较大但纵向受拉钢筋配筋率很高时，截面可能部分受压、部分受拉，拉钢筋配筋率很高时，

8、截面可能部分受压、部分受拉，图图6-5b，也可能全截面受压，也可能全截面受压(图图6-5c)，它们的共同特点是，它们的共同特点是 构件的破坏是由于构件的破坏是由于受压区混凝土到达其抗压强度受压区混凝土到达其抗压强度，距轴，距轴力较力较远一侧的钢筋，无论受拉或受压，一般均未到屈服远一侧的钢筋，无论受拉或受压，一般均未到屈服，其承载力主要取决于受压区混凝土及受压钢筋，故称，其承载力主要取决于受压区混凝土及受压钢筋，故称为受压破坏。这种破坏缺乏明显的预兆，具有为受压破坏。这种破坏缺乏明显的预兆，具有脆性破坏脆性破坏的性质。的性质。2 .两类偏心受压破坏的界限两类偏心受压破坏的界限两类破坏的本质区别就

9、在于破坏时受拉钢筋能否达两类破坏的本质区别就在于破坏时受拉钢筋能否达到屈服。到屈服。若受拉钢筋先屈服，然后是受压区混凝土压碎若受拉钢筋先屈服，然后是受压区混凝土压碎即为受拉破坏，若受拉钢筋或远离轴力一侧钢筋无论受即为受拉破坏，若受拉钢筋或远离轴力一侧钢筋无论受拉还是受压均未屈服，受压混凝土先压碎，拉还是受压均未屈服，受压混凝土先压碎，则为受压破则为受压破坏。坏。 那么两类破坏的界限应该是当受拉钢筋开始屈那么两类破坏的界限应该是当受拉钢筋开始屈服的同时受压区混凝土达到极限压应变服的同时受压区混凝土达到极限压应变。 当采用热轧钢筋配筋时当采用热轧钢筋配筋时，当，当b受拉钢筋受拉钢筋先屈服，然后混凝

10、土压碎，肯定为受拉破坏先屈服，然后混凝土压碎，肯定为受拉破坏大偏心受压破坏大偏心受压破坏；否则为受压破坏；否则为受压破坏小偏心受小偏心受压破坏。压破坏。3偏心受压构件的偏心受压构件的N-M相关曲线相关曲线 对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压构件，到达承载能力极限状态时，构件，到达承载能力极限状态时，截面承受的内截面承受的内力设计值力设计值N，M并不是独立的，而是相关的并不是独立的，而是相关的。轴。轴力与弯矩对于构件的作用效应存在着迭加和制约力与弯矩对于构件的作用效应存在着迭加和制约的关系，也就是说，当给定轴力的关系，也就是说，当给定轴力N时，有其唯一时

11、，有其唯一对应的弯矩对应的弯矩M。或者说构件可以在不同的。或者说构件可以在不同的N和和M的组合下达到其极限承载力，下面以对称配筋截的组合下达到其极限承载力，下面以对称配筋截面面(As=As，fy=fy，a=a)为例说明轴向力为例说明轴向力N与弯矩与弯矩M的对应关系。的对应关系。如图如图6-7所示，所示，ab段表示大偏心受压时的段表示大偏心受压时的M-N相相关曲线，关曲线，为为二次抛物线、二次抛物线、随着轴向压力随着轴向压力N的增大的增大截面能承担的弯矩也相应提高。截面能承担的弯矩也相应提高。 b点为受拉钢筋与受压混凝土同时达到其强点为受拉钢筋与受压混凝土同时达到其强度值的界限状态。此时偏心受压