偏心受压构件受力分析

两类偏心受压的破坏形态两类偏心受压破坏的界限长柱的二阶效应轴心受压√单向偏心受压双向偏心受压偏心受压构件（压弯构件）8.1.1破坏形态bhAssANe0偏心受压N,M=Ne0压弯构件偏心距e0=0时，为轴心受压构件；当e0→∞时，即N=0时，为受弯构件；偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯构件之间；建筑结构中的钢筋混凝土柱子绝大多数均为压弯构件。破坏形态与相对偏心距和纵筋数量有很大关系受拉破坏(大偏心受压破坏)当相对偏心距e0/h0较大，且As配置的不过多时会出现受拉破坏。受拉破坏也称为大偏心受压破坏。应力应变的分布破坏特点8.1.1破坏形态h0AssANue0fyAsysfAcu受拉钢筋首先屈服，而后受压区混凝土被压坏。受拉和受压钢筋均可以达到屈服。延性破坏受压破坏(小偏心受压破坏)当相对偏心距e0/h0较小，或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉钢筋As配置较多时,会出现受压破坏。受压破坏也称为小偏心受压破坏。当相对偏心距e0/h0很小时，构件截面将全部受压。破坏特点8.1.1破坏形态AssANue0ssAsysfAmax1ccuysfANue0ssAsmax2max1cc由于混凝土受压而破坏，压应力较大一侧钢筋能够达到屈服强度，而另一侧钢筋受拉不屈服或者受压不屈服。脆性破坏若相对偏心距e0/h0更小时，也可能发生离纵向力较远一侧的混凝土压坏。scuybEf11cusyx0x0bx0=x0b适筋梁max界限破坏maxx0x0bs=yh0超筋梁maxsy大偏压小偏压8.1.1两类偏心受压破坏的界限界限破坏受拉钢筋应力达到屈服强度的同时受压区边缘混凝土刚好达到极限压应变，就是区分两类偏心受压破坏的界限状态。界限状态时的截面应变8.1.1两类偏心受压破坏的界限h0AssAcuyxcb大、小偏心受压构件的判别条件当b时，为大偏心受压当＞b时，为小偏心受压偏心距e0e0=M/N8.1.2附加偏心距、初始偏心距附加偏心距ea《规范》规定:ea=max{20mm,偏心方向截面最大尺寸的1/30}初始偏心距ei初始偏心距ei=e0+ea（对两类偏心受压构件均应考虑）◆由于侧向挠曲变形，轴向力将产生附加弯矩，称之为二阶效应。◆对柱中截面，轴力N的偏心距为（ei+f），即跨中截面的弯矩为M=N(ei+f)◆对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯矩不能忽略。◆在截面和ei相同的情况下，长细比l0/h不同，侧向挠度f的大小不同，影响程度会有很大差别，将产生不同的破坏类型。偏压构件的二阶效应elxfypsinfyxeieiNNNeiN(ei+f)le◆由结构侧移产生的P-Δ效应◆由偏压构件自身挠曲产生的P-δ效应P-Δ、P-δ效应◆杆端弯矩同号时，如果杆件较细长，且轴压比比较大，M=M0+Pδ有可能超过M2，特别是M1接近甚至等于M2时，M将超过M2较多。杆端弯矩同号时的P-δ效应◆杆端弯矩异号时，杆件双曲率弯曲，杆件长度范围内有反弯点，M=M0+Pδ一般不会超过M2，或者少许超过。杆端弯矩异号时的P-δ效应二阶效应P－d效应对无侧移的框架结构，二阶效应是指轴向压力在产生了挠曲变形的柱段中引起的附加内力；P－Δ效应对于有侧移的框架结构，二阶效应主要是指竖向荷载在产生了侧移的框架中引起的附加内力。Neil0Nxy《规范》对二阶效应的分析方法P－Δ效应计算机计算“考虑几何非线性的弹性有限元法”手算“层增大系数法”或“整体增大系数法”效应法PdmnsC考虑构件挠曲二阶效应的条件弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩M1/M2不大于0.9且设计轴压比不大于0.9时，若满足:可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响；否则应考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响c12/34-12(/)liMM式中：M1、M2——分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为M2，绝对值较小端为M1，当构件按单曲率弯曲时，M1/M2取正值，否则取负值。注：已考虑侧移影响是指已考虑P－Δ效应。《规范》考虑构件挠曲二阶效应的弯矩计算除排架结构柱外，其他偏心受压构件，考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计算：当小于1.0时，取=1.0；对剪力墙类构件，可取=1.0。mnsCmnsCmnsCmns2MCM1m20.70.3MCM2cnsc2a0111300(/)lMNehhcc0.5fAN大偏心受压构件8.1.4基本公式及适用条件计算简图基本公式AssAbhassah0NueifyAsysfAxeea1fcu1cysys0YNNfbxfAfAau1c0ys0s0s()2MAxNeNefbxhfAhaau1c0ysys2u1cs0ys0sNNfbhfAfANeNefbhfAhaaaa适用条件sb0s0b2,2/axhah的处理方法s2xauys0s()NeNefAha小偏心受压构件计算简图ss值的确定1ysyyb1fffsAssAbhassah0NueissAsysfAxeea1fc基本公式u1cysss0YNNfbxfAAasu1c0ys0s0s()2MAxNeNefbxhfAhaau1csss0s0()()2MAsxNeNefbxaAhaasu1c0ysss2u1c0ys0s2su1c0ss0s0(1)()2()()2NNfbhfAANeNefbhfAhaaNeNefbhAhahasaas8.1.4基本公式及适用条件小偏心受压构件反向受压破坏时的计算AssAbhassah0Nuei=e0-eassAsefcysfAuc0ys0s()()2hNeNefbhhfAhas0a()2heaee《混凝土规范》对反向受压的规定对采用非对称配筋的小偏心受压构件，当轴向压力设计值Nfcbh时,为防止As发生受压破坏，As应满足上式要求;8.1.4基本公式及适用条件有两套公式，对于具体问题，用哪一套进行计算？受拉和受压钢筋面积未知→无法用基本公式计算受压区高度思路：找界限偏心距大、小偏心受压破坏的设计判别当ei0.3h0时，可能为大偏压，也可能为小偏压，可先按大偏压设计当ei≤0.3h0时，为小偏压，按小偏心受压设计大偏心受压构件截面设计以As＋A’s最小为补充条件取=b21cbb0sy0s(10.5)()aNefbhAfha1c0byssminyfbhfANAbhfa取sminAbhsminAbhAs和A’s均未知，求As和A’s已知A’s，求Asys0ss21c0()NefAhafbhaa1c0yssminyfbhfANAbhfas0sb2/112ahau1c0ysys2u1cs0ys0sNNfbhfAfANeNefbhfAhaaaa小偏心受压构件截面设计c0miny0ss()2max,()hNefbhhbhfAhaAs和A’s均未知，求As和A’s2ysss00b11c0yss121c00b11c01()221()AABfAaaAhhfbhfANeaBfbhhfbhaaa按大偏心受压重新计算＜b21c0y0ss(10.5)()NefbhfhaAasyu1c0ysys2su1c0ys0s0()()2fNNfbhfAfAaNeNefbhfAhahsaasy0u1cysysu1c0ys0s,()2hfhNNfbhfAfAhNeNefbhhfAhasaaysy0/ffhhssy0/fhhssy0/fhhsys00/fhhs0u1cysssu1c0ys0s()2hhNNfbhfAAhNeNefbhhfAhaasa