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1、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用或受到偏心力的作用时该结构构件称为偏心受力构件。力构件。 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7-1a、b)及及双向偏心受压构件双向偏心受压构件(图图7-1c)。 压力和弯矩共同作用下的截面受力性能 压弯构件 偏心受压构件偏心距偏心距e0=0时时？当当e0时，即时，即N=0，？偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压
2、轴心受压构件和构件和受弯受弯构件构件。第七章 受压构件一、破坏特征一、破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关有关1、受拉破坏、受拉破坏 tensile failure第七章 受压构件偏心距偏心距e0较大较大As配筋合适配筋合适一、破坏特征一、破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关有关1、受拉破坏、受拉破坏 tensile failure第七章 受压构件 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展的应力随荷载增加发展
3、较快，较快，首先达到屈服首先达到屈服。 此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小 最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。 这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋承载力主要取决于受拉侧钢筋。 形成这种破坏的条件是：形成这种破坏的条件是：偏心距偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适配筋率合适，通常称为，通常称为大偏心受压大偏心受压。2、受压破坏、受
4、压破坏compressive failure产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当相对偏心距当相对偏心距e0较小较小第七章 受压构件或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时As太太多多第七章 受压构件6.2 轴心受压构件的承载力计算 截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大，截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大， 而受拉侧钢筋应力较小，而受拉侧钢筋应力较小， 当相对偏心距当相对偏心距e0很小时，很小时，受拉侧受拉侧还可能出现受压情况。还可能出现受压情况。 截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，截面最后是由于
5、受压区混凝土首先压碎而达到破坏， 承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，受拉侧钢筋高度较大，受拉侧钢筋未达到未达到受拉屈服受拉屈服，破坏具有脆性性质。，破坏具有脆性性质。 第二种情况在设计应予避免第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小的情况，故常称为小偏心受压小偏心受压。2、受压破坏、受压破坏compressive failure产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小较小或虽然相对偏心距或虽然相对
6、偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时As太太多多第七章 受压构件受拉破坏和受压破坏的界限受拉破坏和受压破坏的界限 即即受拉钢筋屈服受拉钢筋屈服与与受压区混凝土边缘极限压应变受压区混凝土边缘极限压应变e ecu同时达到同时达到 与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。 因此，因此，相对界限受压区高度相对界限受压区高度仍为，仍为，第七章 受压构件当当x x x xb时时当当x x x xb时时第七章 受压构件受受拉拉破坏破坏(大偏心受压大偏心受压)受受压压破坏破坏(小偏心受压小偏心受压)第七章 受压构件附加偏心距和偏心距增大系数附
7、加偏心距和偏心距增大系数 由于施工误差、计算偏差及材料的不均匀等原因，实际工程由于施工误差、计算偏差及材料的不均匀等原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因素的不利影响，中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因素的不利影响，引入引入附加偏心距附加偏心距ea(Odditional eccentricity)，即在正截面压弯即在正截面压弯承载力计算中，偏心距取计算偏心距承载力计算中，偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距与附加偏心距ea之之和，称为和，称为初始偏心距初始偏心距ei (initial eccentricity)，参考以往工程经验和国外规范，附加偏心距参考以往工程经验
8、和国外规范，附加偏心距ea取取20mm与与h/30 两者中的较大值，此处两者中的较大值，此处h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的截面尺寸。一、附加偏心距一、附加偏心距二、偏心距增大系数二、偏心距增大系数 由于侧向挠曲变形，轴向力将由于侧向挠曲变形，轴向力将产生产生二阶效应二阶效应，引起附加弯矩，引起附加弯矩 对于长细比较大的构件，二阶对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯矩不能忽略。效应引起附加弯矩不能忽略。 图示典型偏心受压柱，跨中侧图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠度为向挠度为 f 。 对跨中截面，轴力对跨中截面，轴力N的的偏心距偏心距为为ei + f ，即跨中截面的弯矩为即跨中截面的弯
9、矩为 M =N ( ei + f )。 在截面和初始偏心距相同的情在截面和初始偏心距相同的情况下，柱的况下，柱的长细比长细比l0/h不同，侧不同，侧向挠度向挠度 f 的大小不同，影响程度的大小不同，影响程度会有很大差别，将产生不同的破会有很大差别，将产生不同的破坏类型。坏类型。第七章 受压构件 对于对于长细比长细比l0/h8的的短柱短柱 侧向挠度侧向挠度 f 与初始偏心距与初始偏心距ei相比很小相比很小, 柱跨中弯矩柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 随轴随轴力力N的增加基本呈线性增长，的增加基本呈线性增长， 直至达到截面承载力极限状直至达到截面承载力极限状态产生破坏。态产生破坏。 对短柱可忽略挠
10、度对短柱可忽略挠度f影响。影响。第七章 受压构件 长细比长细比l0/h =830的的中长柱中长柱 f 与与ei相比已不能忽略。相比已不能忽略。 f 随轴力增大而增大，柱跨中随轴力增大而增大，柱跨中弯矩弯矩M = N ( ei + f ) 的增长速的增长速度大于轴力度大于轴力N的增长速度，的增长速度， 即即M随随N 的增加呈明显的非的增加呈明显的非线性增长线性增长 虽然最终在虽然最终在M和和N的共同作用下达到截面承载力极限状态，的共同作用下达到截面承载力极限状态，但轴向承载力明显低于同样截面和初始偏心距情况下的短柱。但轴向承载力明显低于同样截面和初始偏心距情况下的短柱。 因此，对于中长柱，在设计
11、中应考虑附加挠度因此，对于中长柱，在设计中应考虑附加挠度 f 对弯矩增大对弯矩增大的影响。的影响。第七章 受压构件第七章 受压构件长细比长细比l0/h 30的长柱的长柱侧向挠度侧向挠度 f 的影响已很大的影响已很大在未达到截面承载力极限状在未达到截面承载力极限状态之前，侧向挠度态之前，侧向挠度 f 已呈已呈不稳不稳定定发展发展即柱的轴向荷载最大值发生在即柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承载力荷载增长曲线与截面承载力Nu- -Mu相关曲线相交之前相关曲线相交之前这种破坏为失稳破坏，应进这种破坏为失稳破坏，应进行专门计算行专门计算偏心距增大系数偏心距增大系数第七章 受压构件l0四、四、N
12、u- -Mu相关曲线相关曲线 interaction relation of N and M 对于给定的截面、材料强度和配筋，达到正截面承载力极限对于给定的截面、材料强度和配筋，达到正截面承载力极限状态时，其状态时，其压力和弯矩是相互关联的压力和弯矩是相互关联的，可用一条，可用一条Nu- -Mu相关曲相关曲线表示。线表示。第七章 受压构件 Nu- -Mu相关曲线反映了在压力相关曲线反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力和弯矩共同作用下正截面承载力的规律，具有以下一些特点：的规律，具有以下一些特点：相关曲线上的任一点代表截面相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时处于正截面承载力极
13、限状态时的一种内力组合。的一种内力组合。 如一组内力（如一组内力（N，M）在曲线在曲线内侧说明截面未达到极限状态，内侧说明截面未达到极限状态，是安全的；是安全的； 如（如（N，M）在曲线外侧，则在曲线外侧，则表明截面承载力不足；表明截面承载力不足；第七章 受压构件当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力N0（A点）；点）； 当轴力为零时，为受纯弯承载力当轴力为零时，为受纯弯承载力M0（C点）；点）；截面受弯承载力截面受弯承载力Mu与作用的与作用的轴压力轴压力N大小有关；大小有关； 当轴压力较小时，当轴压力较小时，Mu随随N的的增加
14、而增加（增加而增加（CB段）；段）； 当轴压力较大时，当轴压力较大时，Mu随随N的的增加而减小（增加而减小（AB段）；段）；第七章 受压构件截面受弯承载力在截面受弯承载力在B点达点达(Nb，Mb)到最大，该点近似为到最大，该点近似为界限破坏；界限破坏； CB段（段（NNb）为受拉破坏，为受拉破坏， AB段（段（N Nb）为受压破坏；为受压破坏；对于对称配筋截面，达到界对于对称配筋截面，达到界限破坏时的轴力限破坏时的轴力Nb是一致的。是一致的。第七章 受压构件如截面尺寸和材料强度保持如截面尺寸和材料强度保持不变，不变，Nu- -Mu相关曲线随配相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大；筋率的增加而向外
15、侧增大；受压构件的斜截面受剪承载力一、单向受剪承载力一、单向受剪承载力压力的存在压力的存在 延缓了斜裂缝的出现和开展延缓了斜裂缝的出现和开展 斜裂缝角度减小斜裂缝角度减小 混凝土剪压区高度增大混凝土剪压区高度增大第七章 受压构件但当压力超过一定数值但当压力超过一定数值?第七章 受压构件要求掌握的内容要求掌握的内容1、受压构件的分类、受压构件的分类2、偏心受压构件的破坏类型、发生的条件、特、偏心受压构件的破坏类型、发生的条件、特征、性质、防止措施，判别。征、性质、防止措施，判别。3、附加偏心距、初始偏心距、偏心距增大系数、附加偏心距、初始偏心距、偏心距增大系数4、用、用M-N相关曲线选择最不利计
16、算内力。相关曲线选择最不利计算内力。5、压力对斜截面受剪承载力的影响。、压力对斜截面受剪承载力的影响。受拉构件偏心受拉构件小偏心受拉破坏：小偏心受拉破坏：轴向拉力轴向拉力N在在As与与As之间，全截之间，全截面均受拉应力，但面均受拉应力，但As一侧拉应力较大，一侧拉应力较大，As一侧一侧拉应力较小。拉应力较小。随着拉力增加，随着拉力增加，As一侧首先开裂，但裂缝很快一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，贯通整个截面，As和和As纵筋均受拉，最后纵筋均受拉，最后As和和As均屈服而达到极限承载力均屈服而达到极限承载力。第九章 受拉构件偏心受拉构件大偏心受拉破坏：大偏心受拉破坏：轴向拉力轴向拉力N
17、在在As外侧，外侧，As一侧一侧受拉，受拉，As一侧受压，混凝土开裂后不会形成贯通一侧受压，混凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝。整个截面的裂缝。最后，与大偏心受压情况类似，最后，与大偏心受压情况类似，As达到受拉屈服，达到受拉屈服，受压侧混凝土受压破坏。受压侧混凝土受压破坏。偏心受拉构件斜截面受剪受拉构件 轴向拉力轴向拉力N的存在，斜裂缝将提前出的存在，斜裂缝将提前出现，在小偏心受拉情况下甚至形成贯通全现，在小偏心受拉情况下甚至形成贯通全截面的斜裂缝，使斜截面受剪承载力降低。截面的斜裂缝，使斜截面受剪承载力降低。受剪承载力的降低与轴向拉力受剪承载力的降低与轴向拉力N近乎成正近乎成正比比。要求掌握的内容1、受拉构件的分类。、受拉构件的分类。2、钢筋的受力情况、钢筋的受力情况3、拉力的存在对受剪承载力的影响、拉力的存在对受剪承载力的影响
