偏心受拉构件计、构造规定.ppt

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1、Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7.3 偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算 7.3.1 偏心受拉构件的特点偏心受拉构件的特点偏心受拉构件同时承受轴心拉力偏心受拉构件同时承受轴心拉力N和弯矩和弯矩M，其偏心距，其偏心距e0=M/N 它是它是介于轴心受拉介于轴心受拉(e0=0)和受弯和受弯(N=0，相当于，相当于e0=)之间的一种受力构件。因之间的一种受力构件。因此其受力和破坏特点与此其受力和破坏特点与e0的大小有关。

2、的大小有关。e0Ne0NHuaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7.3偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算 7.3.1 偏心受拉构件的受力特点偏心受拉构件的受力特点小偏拉：小偏拉：N在在 与与 之间之间时。全截面受拉，混凝土时。全截面受拉，混凝土因开裂不能抗拉。因开裂不能抗拉。大偏拉：大偏拉：N在在 与与 一一侧时。截面部分受压，侧时。截面部分受压，部分受拉。部分受拉。

3、Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7.3.2 建筑工程偏心受拉构件正截面承载力计算建筑工程偏心受拉构件正截面承载力计算 1.基本计算公式（不考虑基本计算公式（不考虑）小偏心受拉小偏心受拉式中式中:（7-99）（7-98）（7-100）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算(2)大偏心受拉

4、大偏心受拉建立力和力矩的平衡方程建立力和力矩的平衡方程 式中，式中，e=e0-h2+as 为保证构件不发生超筋和少筋破坏，并在破坏时纵向受压钢筋为保证构件不发生超筋和少筋破坏，并在破坏时纵向受压钢筋As达到屈服强度，上述公式的适用条件是达到屈服强度，上述公式的适用条件是（7-102）（7-101）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算 2.截面配筋计算截面配筋计算 (1)小偏心受拉小偏心受拉当截面尺寸、材料强度、及截面的作用效应当截面尺寸、材

5、料强度、及截面的作用效应M及及N为已知时，可直为已知时，可直接由下式求出两侧的受拉钢筋。接由下式求出两侧的受拉钢筋。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算 大偏心受压大偏心受压 大偏心受拉时，可能有下述几种情况发生：大偏心受拉时，可能有下述几种情况发生：情况情况1 1：A As s和和A As s均为未知均为未知 为节约钢筋，充分发挥受压混凝土的作用。令为节约钢筋，充分发挥受压混凝土的作用。令x=bh0。将。将x代入（代入（7-102）式即可

6、求得受压钢筋）式即可求得受压钢筋As如果如果Asminbh，说明取，说明取 x=bh0成立。即成立。即进一步将进一步将 x=bh0及及As代人式代人式(7-101)求得求得As。如果。如果Asminbh或为负值或为负值则说明取则说明取x=bh0不能成立，此时应根据不能成立，此时应根据构造要求构造要求选用钢筋选用钢筋As的直径及根的直径及根数。然后按数。然后按As为已知的情况为已知的情况2考虑。考虑。（7-102）（7-101）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土

7、偏心受力构件承载力计算情况情况2：已知：已知As，求，求As此时公式为两个方程解二个未知数。故可由式此时公式为两个方程解二个未知数。故可由式(7-101)及式及式(7-102)联立求解。其步骤是：由式联立求解。其步骤是：由式(7-102)求得混凝土相对受压区高度求得混凝土相对受压区高度（7-103）若若2asxbh0。，则可将。，则可将x代人式代人式(7-101)求得靠近偏心拉力一侧的受求得靠近偏心拉力一侧的受拉钢筋截面面积拉钢筋截面面积（7-104）（7-102）（7-101）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Techno

8、logy淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算若若x2as或为负值，则表明受压钢筋位于混凝土受压区合力作用点的或为负值，则表明受压钢筋位于混凝土受压区合力作用点的内侧，破坏时将达不到其屈服强度，即内侧，破坏时将达不到其屈服强度，即As的应力为一未知量，此时，的应力为一未知量，此时，应按情况应按情况3处理。处理。（7-102）（7-101）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算 情况情况3：As为已知，但为已知，但

9、x2as或为负值或为负值此时可取此时可取x=2as，计算，计算As。任何情况均应进行最小配筋率验算：任何情况均应进行最小配筋率验算：Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算矩形截面偏心受拉构矩形截面偏心受拉构件承载力设计计算程件承载力设计计算程序框图。序框图。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力

10、计算3、截面承载力复核、截面承载力复核当截面复核时当截面复核时 截面尺寸、配筋、材料强度以及截面的作用效应截面尺寸、配筋、材料强度以及截面的作用效应(M和和N)均为已知、大偏心受拉时均为已知、大偏心受拉时 在式在式(7-101)和式和式(7-102)中中 仅仅x和截面偏和截面偏心受拉承载力心受拉承载力Nu为未知为未知 故可联立求解。故可联立求解。（7-105）（7-102）（7-101）（1）若式）若式(7-101)和式和式(7-102)联立求得的联立求得的x。满足公式的适用条件则。满足公式的适用条件则将代入式将代入式(7-101)，即可得截面偏心受拉承载力，即可得截面偏心受拉承载力适用条件：

11、适用条件：求出求出x后，可能会出现以下三种情况：后，可能会出现以下三种情况：Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算 （2 2）若）若xbh0。说明。说明As过量过量 截面破坏时，截面破坏时，As达不到屈服强度达不到屈服强度 需按式需按式(7-14)计算纵筋计算纵筋As的应力的应力s。并对偏心拉力作用点取矩，重新。并对偏心拉力作用点取矩，重新求求x，然后按下式计算截面偏心受拉承载力然后按下式计算截面偏心受拉承载力（7-106）应符合：应符合：（

12、7-14）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算（3）若）若x2as，可利用截面上的内外力对，可利用截面上的内外力对As合力作用点取矩合力作用点取矩的平衡条件求得的平衡条件求得Nu；以上求得的以上求得的Nu与与N比较，即可比较，即可判别截面的承载力是否足够。判别截面的承载力是否足够。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢

13、筋混凝土偏心受力构件承载力计算小偏心受拉时，可由式小偏心受拉时，可由式(7-99)及式及式(7-100)分别求分别求Nu、取其中的较、取其中的较小值作为小值作为Nu。以上求得的以上求得的Nu与与N比较，即可判别截面的承载力是否足够。比较，即可判别截面的承载力是否足够。式中式中:（7-99）（7-98）（7-100）讲解例题讲解例题7-7Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算733公路桥梁偏心受拉构件正截面承载力计算公路桥梁偏心受拉构件正截面承

14、载力计算与建筑工程相同，偏心受拉构件与建筑工程相同，偏心受拉构件由于偏心拉力由于偏心拉力Nd的作用位置不的作用位置不同分为两种同分为两种(图图7-33所示所示)。当纵向力当纵向力Nd作用于钢筋作用于钢筋As合力合力点及点及As合力点之间时，属于小合力点之间时，属于小偏心受拉；当纵向力偏心受拉；当纵向力Nd作用于作用于钢筋钢筋As合力点及合力点及As合力点之外合力点之外时，属于大偏心受拉。时，属于大偏心受拉。图图7-33偏心受拉构件计算图式偏心受拉构件计算图式Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木

15、工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算1.基本计算公式基本计算公式（1）小偏心受拉）小偏心受拉式中式中:小偏心受拉构件计算图式小偏心受拉构件计算图式对于偏心拉力作用，可看成是轴向拉力和弯矩的共同作用，在设计对于偏心拉力作用，可看成是轴向拉力和弯矩的共同作用，在设计中如有若干组不同的内力组合中如有若干组不同的内力组合(M和和N)时，应按最大时，应按最大M与最大与最大N的内力组的内力组合计算合计算As，而按最大，而按最大M与最小与最小N的内力组合计算的内力组合计算As。（7-107）（7-108）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Inst

16、itute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算（2）大偏心受拉）大偏心受拉大偏心受拉构件计算图式大偏心受拉构件计算图式适用条件：适用条件：2.截面配筋计算及承载力复核截面配筋计算及承载力复核方法与建筑工程相同，只是所用到的公式为方法与建筑工程相同，只是所用到的公式为(7-107)(7-110)（7-109）（7-110）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7.4 偏心受力构件斜截面

17、受剪承载力计算偏心受力构件斜截面受剪承载力计算 7.4.1偏心受力构件斜截面受剪性能偏心受力构件斜截面受剪性能 偏心受压构件：偏心受压构件：轴向压应力的存在，延缓了斜裂缝的出现和开展，使混凝土的轴向压应力的存在，延缓了斜裂缝的出现和开展，使混凝土的剪压区高度增大，构件的受剪承载力得到提高。剪压区高度增大，构件的受剪承载力得到提高。偏心受拉构件：偏心受拉构件：轴拉力的存在，使混凝土的剪压区的高度比受弯构件的小，轴轴拉力的存在，使混凝土的剪压区的高度比受弯构件的小，轴心拉力使构件的抗剪能力明显降低。心拉力使构件的抗剪能力明显降低。Huaihai Institute of TechnologyHua

18、ihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算7.4.2 偏心受力构件斜截面受剪承载力计算公式偏心受力构件斜截面受剪承载力计算公式 1.偏心受压构件偏心受压构件试验表明，当试验表明，当N0.3fcbh时，轴力引起的受剪承载力的增量时，轴力引起的受剪承载力的增量VN。与。与轴力轴力N近乎成比例增长；当近乎成比例增长；当 N0.3fcbh时，时，VN将不再随将不再随N的增大而提高。的增大而提高。如如 N0.7fcbh将发生偏心受压破坏。建筑工程规范对矩形截面偏心受压将发生偏心受压破坏。建筑工程规范对矩形截面偏心受压构件的

19、斜截面受剪承载力采用下列公式计算构件的斜截面受剪承载力采用下列公式计算:（7-111）Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算式中式中 偏心受压构件的计算剪跨比。对框架柱，假定反弯点在柱高中点偏心受压构件的计算剪跨比。对框架柱，假定反弯点在柱高中点取取=Hn/(2h0)；对框架；对框架-剪力墙结构的柱，可取剪力墙结构的柱，可取=M/(Vh0)；当；当1时，取时，取=1；当；当3时，取时，取=3，此处，此处，Hn为柱的净高，为柱的净高，为计算截面

20、上与剪力设为计算截面上与剪力设计值相应的弯矩设计值。对其他偏心受压构件，当承受均布荷载时，取计值相应的弯矩设计值。对其他偏心受压构件，当承受均布荷载时，取1.5；当承受集中荷载时（包括作用有多种荷载、且集中荷载对支座截面；当承受集中荷载时（包括作用有多种荷载、且集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75以上的情况），取以上的情况），取a/h0；当当b为小为小偏心受压破坏。两种偏心受压构件的正截面承载力计算方法不同。故在计偏心受压破坏。两种偏心受压构件的正截面承载力计算方法不同。故在计算时首先必须进行判别。在截面设计时，由于往往无法首先确定算时

21、首先必须进行判别。在截面设计时，由于往往无法首先确定值，也值，也就不可能直接利用上述分界条件进行判别。此时可用就不可能直接利用上述分界条件进行判别。此时可用ei进行判别，即进行判别，即eieib时为大偏心受压构件，否则为小偏心受压构件。由于时为大偏心受压构件，否则为小偏心受压构件。由于eib=0.3h0为近为近似值，当似值，当ei值接近于值接近于eib时，尚应在确定时，尚应在确定后再用后再用b作为分界值验算原判作为分界值验算原判别结果是否正确。别结果是否正确。3、ea为附加偏心距，考虑工程实际中存在着荷载作用位置的不定性、混为附加偏心距，考虑工程实际中存在着荷载作用位置的不定性、混凝土质量的不

22、均匀性及施工的偏差等因素。考虑在偏心方向存在附加偏心凝土质量的不均匀性及施工的偏差等因素。考虑在偏心方向存在附加偏心距，其值应取距，其值应取20mm和偏心方向截面尺寸的和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值。桥梁工两者中的较大值。桥梁工程中不考虑此项的影响。程中不考虑此项的影响。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算4、在结构发生层间位移和挠曲变形时，结构构件中由轴向力引起的附加、在结构发生层间位移和挠曲变形时，结构构件中由轴向力引起的附

23、加内力可有两种方法考虑。一种是内力可有两种方法考虑。一种是-l0近似法，近似法，称为偏心距增大系数，对称为偏心距增大系数，对于短柱，可不考虑这种影响，取于短柱，可不考虑这种影响，取=1.0。另一种是较准确的考虑二阶效应。另一种是较准确的考虑二阶效应的弹性分析法，可直接求得考虑弯矩二阶效应的设计内力值。的弹性分析法，可直接求得考虑弯矩二阶效应的设计内力值。5、建立偏心受压构件正截面承载力计算公式的基本假定与受弯构件是完、建立偏心受压构件正截面承载力计算公式的基本假定与受弯构件是完全一样的。大偏心受压构件的计算方法与受弯构件双筋截面的计算方法全一样的。大偏心受压构件的计算方法与受弯构件双筋截面的计

24、算方法大同小异。小偏心受压构件由于受拉边或受压较小边钢筋大同小异。小偏心受压构件由于受拉边或受压较小边钢筋As的应力的应力s为为非确定值非确定值(-fysfy)(-fsdsfsd)，使计算较为复杂，使计算较为复杂。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算6、单向偏心受压构件有非对称配筋与对称配筋两种配筋形式。、单向偏心受压构件有非对称配筋与对称配筋两种配筋形式。后者在工程中比较常用。单向偏心受压构件利用基本公式进后者在工程中比较常用。单向偏心受

25、压构件利用基本公式进行计算行计算的方法和步骤可归纳成图的方法和步骤可归纳成图7-13a,图图7-13b所示的计算框所示的计算框图。图。7、单向偏心受压构件常用的截面形式有矩形截面、工字形截、单向偏心受压构件常用的截面形式有矩形截面、工字形截面、面、T形截面、箱形截面和圆形截面，其正截面受力特征基本形截面、箱形截面和圆形截面，其正截面受力特征基本相同，只是由于截面尺寸的特点在计算公式的表达上及截面相同，只是由于截面尺寸的特点在计算公式的表达上及截面几何特征的计算上有所不同。几何特征的计算上有所不同。8、偏心受拉构件由于偏心力的作用位置不同分为大偏心受拉、偏心受拉构件由于偏心力的作用位置不同分为大

26、偏心受拉和小偏心受拉两种情况。小偏心受拉构件的受力特点类似于和小偏心受拉两种情况。小偏心受拉构件的受力特点类似于轴心受拉构件，破坏时拉力全部由钢筋承受，在满足构造要轴心受拉构件，破坏时拉力全部由钢筋承受，在满足构造要求的前提下，以采用较小的截面尺寸为宜；大偏心受拉构件求的前提下，以采用较小的截面尺寸为宜；大偏心受拉构件的受力特点类似于受弯构件，随着受拉钢筋配筋率的变化，的受力特点类似于受弯构件，随着受拉钢筋配筋率的变化，将出现少筋、适筋和超筋破坏。截面尺寸的加大有利于抗弯将出现少筋、适筋和超筋破坏。截面尺寸的加大有利于抗弯和抗剪。和抗剪。Huaihai Institute of Technol

27、ogyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算9、偏心受力构件的斜截面抗剪承载力计算与受弯构件类似。可以说两者的、偏心受力构件的斜截面抗剪承载力计算与受弯构件类似。可以说两者的基本理论是一致的，只是对偏心受压构件增加了压力的影响，压力的存在基本理论是一致的，只是对偏心受压构件增加了压力的影响，压力的存在一般可使抗剪承载力有所提高。而对偏心受拉构件增加了拉力的影响，拉一般可使抗剪承载力有所提高。而对偏心受拉构件增加了拉力的影响，拉力的存在一般可使抗剪能力明显降低。力的存在一般可使抗剪能力明显降低。10、双向

28、偏心受压构件的正截面承载力计算方法，同样可以根据平截面假、双向偏心受压构件的正截面承载力计算方法，同样可以根据平截面假定，将受压区混凝土的应力图形简化成等效应力图形即与单向偏心受压构定，将受压区混凝土的应力图形简化成等效应力图形即与单向偏心受压构件类同的破坏条件建立起计算公式。但是，这样建立起来的计算方法，其件类同的破坏条件建立起计算公式。但是，这样建立起来的计算方法，其计算过程相当冗繁，实际上只有利用计算机才能求解。因此，国内外一般计算过程相当冗繁，实际上只有利用计算机才能求解。因此，国内外一般均采用简化的近似方法。我国规范所采用的方法是基于倪克勤按材料力学均采用简化的近似方法。我国规范所采

29、用的方法是基于倪克勤按材料力学导出的承载力相关公式，并利用这一公式建立了便于设计应用的直接计算导出的承载力相关公式，并利用这一公式建立了便于设计应用的直接计算法。法。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算11、表、表7-3、表、表7-4列出了建筑工程及公路桥梁工程中偏心受拉及偏心受列出了建筑工程及公路桥梁工程中偏心受拉及偏心受压构件正截面承载力计算公式的比较，从中可以出，两个专业在构件截压构件正截面承载力计算公式的比较，从中可以出，两个专业在

30、构件截面的受力特征、计算的基本原理方面是相同的，只是公式的表达符号不面的受力特征、计算的基本原理方面是相同的，只是公式的表达符号不相同而已。相同而已。Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算Huaihai Institute of TechnologyHuaihai Institute of Technology淮海工学院土木工程系（http:/ 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算