006钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算

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1、第六章　钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算本章的重点是：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正截面承载力的计算方法；掌握偏心受压构件斜截面受剪承载力计算方法。§6.1概述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。分为偏心受压构件和偏心受拉构件。偏心受压构件又分为：单向偏心受压构件(图6-1a)及双向偏心受压构件(图6-1b)。偏心受拉构件在偏心拉力的作用下是一种

2、介于轴心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。承受节间荷载的悬臂式桁架上弦(图6-2a)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(图6-2b)。此外，如图6-2c所示的矩形水池的池壁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。图6-1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采用矩形截面，截面尺寸较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面(图6-3)。偏心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构件同时受到轴向压力N及弯矩M的作用，等效于对截面形

3、心的偏心距为e0=M／N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与轴心受压构件之间。当N=0，时为受弯构件；当M=0，e0=0时为轴心受压构件。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。6.2.1偏心受压构件的破坏特征1．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′)偏心受压短柱为例，说明其破坏形态和破坏特征。随轴向力N在截面上的偏心距e0大小的不同和纵向钢筋配筋率(ρ=As／bh0)的不同，

4、偏心受压构件的破坏特征有两种：⑴)受拉破杯——大偏心受压情况轴向力N的偏心距(e0）较大且纵向受拉钢筋的配筋率不高时，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，受拉钢筋(As)应力增长较快，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(As′)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(图6-5a)。因为这种偏心受压构件的破坏是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受拉钢筋，故称为受拉破坏，这种破坏有明显的预兆，

5、横向裂缝显著开展，变形急剧增大。具有塑性破坏的性质。(2)受压破坏——小偏心受压情况当轴向力N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，图6-5b，也可能全截面受压(图6-5c)，它们的共同特点是构件的破坏是由于受压区混凝土到达其抗压强度，距轴力较远一侧的钢筋，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，故称为受压破坏。这种破坏缺乏明显的预兆，具有脆性破坏的性质。2.两类偏心受压破坏的界限两类破坏的本质区别就在于破坏时受拉钢筋能否达

6、到屈服。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拉还是受压均未屈服，受压混凝土先压碎，则为受压破坏。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。当采用热轧钢筋配筋时，当ξ≤ξb受拉钢筋先屈服，然后混凝土压碎，肯定为受拉破坏——大偏心受压破坏；否则为受压破坏——小偏心受压破坏。3．偏心受压构件的N-M相关曲线对于给定截面、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，截面承受的内力设计值N，M并不是独立的，而是相关的。

7、轴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N时，有其唯一对应的弯矩M。或者说构件可以在不同的N和M的组合下达到其极限承载力，下面以对称配筋截面(As′=As，fy′=fy，a′=a)为例说明轴向力N与弯矩M的对应关系。如图6-7所示，ab段表示大偏心受压时的M-N相关曲线，为二次抛物线、随着轴向压力N的增大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度值的界限状态。此时偏心受压构件承受的弯矩M最大。bc段表示小偏心受压时的M-N曲线，是一条接近于直线的

8、二次函数曲线。由曲线趋向可以看出，在小偏心受压情况下，随着轴向压力的增大截面所能承担的弯矩反而降低。图中a点表示受弯构件的情况，c点代表轴心受压构件的情况，曲线上任一点d的坐标代表截面承载力的一种M和N的组合。如任意点e位于图中曲线的内侧说明截面在该点坐标给出的内力组合下未达到承线能力极限状态是安全的；若e点位于图中曲线的外侧，则表明截面的承载力不足。4、偏心距增大系数实际结构中最常见的是长柱，其最终破坏属于材料破坏，但在计算中应考虑由于构