第7章 偏心受压构件正截面承载力

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1、第7章偏心受压构件的正截面承载力计算当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时［图7-1a）］，称为偏心受压构件。压力N的作用点离构件截面形心的距离称为偏心距。截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件［图7-1b）］，称为压弯构件。根据力的平移法则，截面承受偏心距为的偏心压力N相当于承受轴心压力N和弯矩M（=N）的共同作用，故压弯构件与偏心受压构件的基本受力特性是一致的。图7-1偏心受压构件与压弯构件a)偏心受压构件b)压弯构件钢筋混凝土偏心受压（或压弯）构件是实际工程中应用较广泛的受力构件之一，例如，拱桥的钢筋混凝土拱肋，桁架的上弦杆、

2、刚架的立柱、柱式墩（台）的墩（台）柱等均属偏心受压构件，在荷载作用下，构件截面上同时存在轴心压力和弯矩。钢筋混凝土偏心受压构件的截面型式如图7-2所示。矩形截面为最常用的截面型式，截面高度h大于600mm的偏心受压构件多采用工字形或箱形截面。圆形截面主要用于柱式墩台、桩基础中。图7-2偏心受压构件截面型式a)矩形截面b)工字形截面c)箱形截面d)圆形截面在钢筋混凝土偏心受压构件的截面上，布置有纵向受力钢筋和箍筋。纵向受力钢筋在截面中最常见的配置方式是将纵向钢筋集中放置在偏心方向的两对面［图7-3a）］，其数量通过正截面承载力计算确

3、定。对于圆形截面，则采用沿截面周边均匀配筋的方式［图7-3b）］7-53。箍筋的作用与轴心受压构件中普通箍筋的作用基本相同。此外，偏心受压构件中还存在着一定的剪力，可由箍筋负担。但因剪力的数值一般较小，故一般不予计算。箍筋数量及间距按普通箍筋柱的构造要求确定。图7-3偏心受压构件截面钢筋布置形式a)纵筋集中配筋布置b)纵筋沿截面周边均匀布置7.1偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态钢筋混凝土偏心受压构件也有短柱和长柱之分。本节以矩形截面的偏心受压短柱的试验结果，介绍截面集中配筋情况下偏心受压构件的受力特点和破坏形态。7.1.1偏心

4、受压构件的破坏形态钢筋混凝土偏心受压构件随着偏心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同，有以下两种主要破坏形态。1）受拉破坏——大偏心受压破坏在相对偏心距/h较大，且受拉钢筋配置得不太多时，会发生这种破坏形态。图7-4为矩形截面大偏心受压短柱试件在试验荷载N作用下截面混凝土应变、应力及柱侧向变位的发展情况。短柱受力后，截面靠近偏心压力N的一侧（钢筋为）受压，另一侧（钢筋为）受拉。随着荷载增大，受拉区混凝土先出现横向裂缝，裂缝的开展使受拉钢筋的应力增长较快，首先达到屈服。中和轴向受压边移动，受压区混凝土压应变迅速增大，最后，受压区钢筋屈服，

5、混凝土达到极限压应变而压碎（图7-5）。其破坏形成与双筋矩形截面梁的破坏形态相似。许多大偏心受压短柱试验都表明，当偏心距较大，且受拉钢筋配筋率不高时，偏心受压构件的破坏是受拉钢筋首先到达屈服强度然后受压混凝土压坏。临近破坏时有明显的预兆，裂缝显著开展，称为受拉破坏。构件的承载能力取决于受拉钢筋的强度和数量。7-53图7-4大偏心受压短柱试件（尺寸单位：mm）b）a）图7-5大偏心受压短柱的破坏形态（尺寸单位：mm）a)破坏形态b)局部放大2）受压破坏——小偏心受压破坏小偏心受压就是压力N的初始偏心距较小的情况。图7-6为矩形截面小

6、偏心受压短柱试件的试验结果。该试件的截面尺寸，配筋均与图7-4所示试件相同，但偏心距较小，=25mm。由图7-6可见，短柱受力后，截面全部受压，其中，靠近偏心压力N的一侧（钢筋为）受到的压应力较大，另一侧（钢筋为）压应力较小。随着偏心压力N的逐渐增加，混凝土应力也增大。当靠近N一侧的混凝土压应变达到其极限压应变时，压区边缘混凝土压碎，同时，该侧的受压钢筋也达到屈服；但是，破坏时另一侧的混凝土和钢筋的应力都很小，在临近破坏时，受拉一侧才出现短而小的裂缝（图7-7）。7-53根据以上试验以及其它短柱的试验结果，依偏心距的大小及受拉区纵

7、向钢筋数量，小偏心受压短柱破坏时的截面应力分布，可分为图7-8所示的几种情况。图7-6小偏心受压短柱试验a)b)图7-7小偏心受压短柱破坏形态a)破坏形态b)局部放大（1）当纵向偏心压力偏心距很小时，构件截面将全部受压，中和轴位于截面以外［图7-8a）］。破坏时，靠近压力N一侧混凝土应变达到极限压应变，钢筋达到屈服强度，而离纵向压力较远一侧的混凝土和受压钢筋均未达到其抗压强度。（2）纵向压力偏心距很小，但是离纵向压力较远一侧钢筋数量少而靠近纵向力N一侧钢筋较多时，则截面的实际重心轴就不在混凝土截面形心轴0-0处［图7-8c）］而向

8、右偏移至1-1轴。这样，截面靠近纵向力N的一侧，即原来压应力较小而布置得过少的一侧，将负担较大的压应力。于是，尽管仍是全截面受压，但远离纵向力N一侧的钢筋将由于混凝土的应变达到极限压应变而屈服，但靠近纵向力N一侧的钢筋7-53的应力有可能达不到屈服