偏心受力构件正截面受力性能.ppt
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第五章偏心受力构件正截面受力性能,同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林,混凝土结构基本原理,偏心受力,一、工程实例及配筋形式,一、工程实例及配筋形式,纵筋,箍筋:
侧向约束纵筋、抗剪,内折角处!
二、偏心受压构件的试验研究,混凝土开裂,混凝土全部受压不开裂,构件破坏,破坏形态与e0、As、As有关,二、偏心受压构件的试验研究,受压破坏(小偏心受压破坏),受拉破坏(大偏心受压破坏),界限破坏,接近轴压,接近受弯,AsAs时会有Asfy,二、偏心受压构件的试验研究,小偏心受压破坏,大偏心受压破坏,三、偏心受压计算中几个问题1.附加偏心距,受压混凝土,轴压构件,受弯构件,对小偏压构件不合适,过高地估计了混凝土的受压能力,三、偏心受压计算中几个问题1.附加偏心距,引入附加偏心矩ea来进行修正,当ea0.3h0时,ea=0,混凝土结构设计规范GB50010-2002规定:
三、偏心受压计算中几个问题2.单个构件的偏心距增大系数,二次弯矩,考虑弯矩引起的横向挠度的影响,l0/h越大f的影响就越大,增大了偏心作用,三、偏心受压计算中几个问题2.单个构件的偏心距增大系数,设,则x=l0/2处的曲率为,根据平截面假定,三、偏心受压计算中几个问题2.单个构件的偏心距增大系数,若fcu50Mpa,则发生界限破坏时截面的曲率,长期荷载下的徐变使混凝土的应变增大,三、偏心受压计算中几个问题2.单个构件的偏心距增大系数,实际情况并一定发生界限破坏。
另外,柱的长细比对又有影响,三、偏心受压计算中几个问题2.单个构件的偏心距增大系数,三、偏心受压计算中几个问题2.单个构件的偏心距增大系数,考虑偏心距变化的修正系数若11.0,取1=1.0,考虑长细比的修正系数若21.0,取2=1.0,三、偏心受压计算中几个问题3.结构构件的偏心距增大系数,对前面推导的徐变影响系数进行修正,绝对值较小的杆断弯矩值,取正值,绝对值较大的杆断弯矩值,与M2同号时取正值,与M2异号时取负值,三、偏心受压计算中几个问题3.结构构件的偏心距增大系数,的取值,对无侧移结构,二次弯矩主要由竖向荷载引起的,竖向荷载是长期的,=1.0,对有侧移结构,二次弯矩主要由竖向荷载在水平荷载产生的位移上引起的,而水平荷载一般是短期的(风、地震),故可不考虑长期荷载的影响,=0.85;当确知水平荷载是长期荷载时(如土和水的侧向压力),=1.0,四、偏心受压构件受力分析,大偏压构件,类似于双筋适筋梁(As过多时也例外),小偏压构件,类似于双筋超筋梁,类似梁的方法进行分析,重点讲承载力,四、偏心受压构件受力分析1.大偏心受压构件的承载力,受压钢筋的应力,对偏压构件,这一条件一般均能满足。
故认为As屈服,四、偏心受压构件受力分析1.大偏心受压构件的承载力,已知截面的几何物理性能及偏心距e,由上述方程便可求出Nu,四、偏心受压构件受力分析2.小偏心受压构件的承载力,基本特征,As不屈服(特殊情况例外),受力形式,部分截面受压,全截面受压,四、偏心受压构件受力分析2.小偏心受压构件的承载力,情形I(部分截面受压),四、偏心受压构件受力分析2.小偏心受压构件的承载力,情形I(部分截面受压),四、偏心受压构件受力分析2.小偏心受压构件的承载力,情形II(全截面受压),四、偏心受压构件受力分析2.小偏心受压构件的承载力,情形II(全截面受压),同样可以进行积分(略),四、偏心受压构件受力分析3.大小偏心受压界限的判别,大偏心受压,小偏心受压,四、偏心受压构件受力分析4.承载力的简化分析方法,简化分析的基本原则,大偏心受压,小偏心受压,1fc,1fc,四、偏心受压构件受力分析4.承载力的简化分析方法,界限状态的判别式,大偏心受压,小偏心受压,四、偏心受压构件受力分析4.承载力的简化分析方法,基本计算公式-大偏压,四、偏心受压构件受力分析4.承载力的简化分析方法,基本计算公式-小偏压,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,不对称配筋时(AsAs)的截面设计-大偏压,情形I:
As和As均不知,设计的基本原则:
As+As为最小,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,不对称配筋时(AsAs)的截面设计-大偏压,情形II:
已知As求As,求x,另一平衡方程求As,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,不对称配筋时(AsAs)的截面设计-小偏压,设计的基本原则:
As+As为最小,联立求解平衡方程即可,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,不对称配筋时(AsAs)的截面设计-小偏压,特例:
ei过小,As过少,导致As一侧混凝土压碎,As屈服。
为此,尚需作下列补充验算:
偏于安全,使实际偏心距更大,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,不对称配筋时(AsAs)的截面设计-平面外承载力的复核,设计完成后应按已求的配筋对平面外(b方向)的承载力进行复核,按照轴压构件,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,截面设计时适用的大小偏压判别式,设计时,不知道,不能用来直接判断大小偏压,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,不对称配筋时(AsAs)的截面复核,已知e0,求Nu,已知N,求Mu,直接求解基本方程求Nu,直接求解基本方程,注意特例,按轴压求Nu,取二者的小值,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,N-M相关曲线,轴压破坏,弯曲破坏,界限破坏,小偏压破坏,大偏压破坏,N相同M越大越不安全,M相同:
大偏压,N越小越不安全小偏压,N越大越不安全,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)偏心受压构件的截面设计-判别式,对称配筋的大偏心受压构件,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)大偏心受压构件的截面设计,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)小偏心受压构件的截面设计,对小偏心受压构件不真实,需重新计算,fcu50Mpa时,要解关于的三次或二次方程,fcu50Mpa时,要解关于的高次方程,有必要做简化,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)小偏心受压构件的截面设计,以fcu50Mpa为例,如将基本方程中的-0.52换为一关于的一次方程或为一常数,则就可能将高次方程降阶,用0.45代替-0.52,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)小偏心受压构件的截面设计,求出后,便可计算As=As,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)小偏心受压构件的截面设计,设计完成后应按已求的配筋对平面外(b方向)的承载力进行复核,按照轴压构件,四、偏心受压构件受力分析5.基本公式的应用,对称配筋(As=As)小偏心受压构件的截面复核,和不对称配筋类似,但As=As、fy=fy(略),四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,大偏心受压构件的基本计算公式-简化方法,四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,大偏心受压构件的基本计算公式-简化方法,四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,小偏心受压构件的基本计算公式-简化方法,四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,小偏心受压构件的基本计算公式-简化方法,四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,小偏心受压构件的基本计算公式-简化方法,四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,大小偏心受压的界限判别式,I形截面一般采用对称配筋,四、偏心受压构件受力分析6.I截面偏心受压构件的承载力,基本公式的应用,截面设计,截面复核,和矩形截面构件类似(略),五、偏心受拉构件受力分析1.大小偏心受拉构件,小偏心受拉,和偏压不同,N位于As和As之间时,混凝土全截面受拉(或开始时部分混凝土受拉,部分混凝土受压,随着N的增大,混凝土全截面受拉),开裂后,拉力由钢筋承担,最终钢筋屈服,截面达最大承载力,五、偏心受拉构件受力分析1.大小偏心受拉构件,大偏心受拉,N位于As和As之外时,部分混凝土受拉,部分混凝土受压,,开裂后,截面的受力情况和大偏压类似,最终受拉钢筋屈服,压区混凝土压碎,截面达最大承载力,五、偏心受拉构件受力分析2.小偏心受拉构件的承载力,混凝土不参加工作,可直接应用公式进行设计和复核,五、偏心受拉构件受力分析3.大偏心受拉构件的承载力,设计或复核方法和大偏压类似,只是N的方向不同,肚松衯宸/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?
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