偏心受压格构柱设计
混凝土柱设计中的偏心受压研究
混凝土柱设计中的偏心受压研究一、背景和意义混凝土柱是建筑结构中重要的承载构件，常常承受竖向荷载和剪力作用。
在实际工程中，由于各种原因，柱的受力状态可能会变得复杂，例如柱的受力偏心可能会导致柱的受压破坏。
因此，研究混凝土柱设计中的偏心受压现象，对于提高混凝土柱的受力性能和安全性具有重要的意义。
二、偏心受压的定义和分类偏心受压是指轴向受力作用下混凝土柱的受力偏心所引起的受压破坏。
偏心受压的分类与偏心距的大小有关，可分为小偏心受压和大偏心受压。
小偏心受压是指偏心距小于柱截面尺寸的1/6时，混凝土柱的受力偏心可以近似看作是纯轴向受力和轴向弯曲受力的叠加。
在设计时，可以将偏心距计入柱的截面尺寸中，采用几何相似原理进行计算。
大偏心受压是指偏心距大于柱截面尺寸的1/6时，混凝土柱的受力偏心会引起轴向压应力和弯曲应力的不均匀分布，从而引起柱的受压破坏。
在设计时，必须考虑偏心距所引起的偏心率和弯矩增大系数等因素，采用复杂计算方法进行设计。
三、偏心受压的影响因素偏心受压的受力状态受到多种因素的影响，主要包括以下几点：1.偏心距大小：偏心距越大，柱的受力状态越复杂，受力偏心越容易引起偏心受压。
2.柱截面形状：柱的截面形状对偏心受压的受力状态有重要影响。
一般来说，矩形截面的偏心受压性能较好，而圆形和多边形截面的受力性能较差。
3.混凝土强度：混凝土的强度直接影响柱的受力性能。
一般来说，混凝土的强度越高，柱的受力性能越好。
4.纵向配筋率：纵向配筋率对柱的受力性能也有重要影响。
适当增加纵向配筋率可以提高柱的受力性能，但过多的纵向配筋会增加柱的刚度，降低柔性，对柱的受力性能不利。
四、偏心受压的设计方法在混凝土柱设计中，为了避免偏心受压现象的发生，需要采用合适的设计方法，保证柱的受力状态稳定可靠。
具体的设计方法如下：1.确定偏心距大小：在设计时，需要根据实际情况确定偏心距大小，并考虑柱的截面形状、混凝土强度和纵向配筋率等因素进行综合考虑。
《偏心受压柱》课件
节点设计
节点设计是结构设计的关键环节 ，需要考虑节点的连接方式、传
力路径和构造要求。
构造措施
根据计算结果和节点设计，采取 相应的构造措施，如加腋、加强 筋等，以提高柱的承载能力和稳
定性。
04
偏心受压柱的施工与维护
Chapter
施工工艺
基础施工
按照设计要求进行基础开挖、 排水、混凝土浇筑等作业，确 保基础稳固。
材料选择
钢材
高强度钢材能够提供良好的承载 能力和耐久性，适用于大型建筑
和重要结构。
混凝土
混凝土具有较好的抗压性能和耐久 性，适用于一般民用建筑和临时结 构。
其他材料
根据特殊需求，可以选择其他适合 的材料，如铝合金、玻璃钢等。
结构设计
计算分析
根据柱的承载要求和使用环境， 进行详细的计算和分析，确定合
《偏心受压柱》PPT课件
目录
• 偏心受压柱的基本概念 • 偏心受压柱的受力分析 • 偏心受压柱的设计与优化 • 偏心受压柱的施工与维护 • 偏心受压柱的案例分析
01
偏心受压柱的基本概念
Chapter
定义与特性
定义
偏心受压柱是指承受轴向力和弯 矩的柱子，其中轴向力偏离柱子 的中心线。
特性
偏心受压柱在承受压力时会产生 弯曲和剪切变形，其承载能力与 截面尺寸、材料强度、偏心距等 因素有关。
质量检测
对偏心受压柱的尺寸进行测量， 包括长度、直径、厚度等，确保 符合设计要求。
对柱体与其他结构或部件的连接 部位进行检查和试验，确保连接 牢固、无松动现象。
外观检测 尺寸检测 强度检测 连接检测
对偏心受压柱的外观进行检查， 包括表面平整度、无裂纹、无明 显缺陷等。
采用外粘钢加固法对偏心受压框架柱进行加固设计的探讨
2008年第8期总第122期福 建 建 筑F uji an A rchitec t ure &ConstructionN o8#2008V ol #122采用外粘钢加固法对偏心受压框架柱进行加固设计的探讨严 林(福建省闽鑫建设工程有限公司 365000)摘 要:5混凝土结构加固设计规范6已于2006年11月1日开始实施。
该规范必须也必然与已有的5混凝土结构设计规范6有着基本的相容性。
笔者以一个混凝土柱的结构加固设计验算实例,对建设部建筑物鉴定与加固规范管理委员会编写的5加固计算例题6,作一种类型(偏心受压构件)的设计计算范例的补充;同时,对5混凝土结构加固设计规范6中关于/外粘型钢加固法0的偏心受压构件的计算公式中存在的缺陷提出看法和加以纠正,并与从事结构加固行业的专家和技术人员共同商讨。
关键词:加固设计规范 设计计算探讨 外粘型钢 加固中图分类号:TU 74613 文献标识码:B 文章编号:1004-6135(2008)08-0044-03R evie w of R ei n forci n g Fram e P illar Pressed by Far Aw ay Eccentricit yby Applyi n g External Adhesion Stee lR einforce m entY an L i n(Fu jian M i nx i n Constructi on and Eng i neer i ng Fu j an San m ing Co 1,L td 1 365000)Abst ract :/R e i n f o rc i ng D esi gn Spec ifi cati on for appli cable concre te struct ure 0has been ca rr ied out since November 1,2006,w hich also ce rtainly has t he foundationa l compati b l eness w ith /D esi gn Spec ifica tion f o r t he Concre te Struct ure 01T aking one re i nforc i ng desi gn calcu -l us of concre te fra m e co l u mn struc t ure as an exa m ple ,w e have m ade up one type o f design ca l culation case(eccentr i c co m pressi on co m po -nent)f o r "reinforci ng ca lcu l ation exa m ple"republi shed by Bu ildi ng Iden tificati on and R e i n f o rc i ng Spec ifi cation M anag e m ent Comm ittee ,M i n istry o f Constructi on ;M ean wh ile ,w e have g i ven so m e op i n i ons and correcti ons for the defects ex isti ng i n the ca l culati on for m ula for the eccentr i c co m pression co m ponent of outer sti ck i ng steel re i nforcing me t hod o f /R e i nforc i ng D esign Specificati on for t he concrete structure 0,and consu lti ng w ith the spec i a li sts and t he techn icians engag ed i n the structural re i nforc i ng i ndustry 。
偏心受压柱
5.3.3 偏心受压柱
5.3.3.6 矩形截面对称配筋偏心受压构件的计算方法
（2）小偏心受压
由上述公式求得的
时，可按小偏压构件计算。
但必须注意，公式是由大偏压公式推得的，因此这个x值并
不是小偏压破坏时的准确的受压区高度。这时的x（或ξ）可
按下面的近似公式求出：
ξ求得后，
5.3.3 偏心受压柱
5.3.3.1 偏心受压构件正截面的破坏形态和机理 试验表明，从加荷开始到接近破坏为止，偏心受压构
件截面的平均应变分布也都较好地符合平截面假定。 两类破坏形态： ①大偏心受压破坏（受拉破坏）：见图5-68。
◆ 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力 随荷载增加发展较快，首先达到屈服。
e0 N
f
5.3.3 偏心受压柱
5.3.3.4 结构二阶效应的考虑
（1）长细比对偏心受压柱受压承载力的影响 从二阶效应的角度可把偏心受压构件的受力情况区分为
以下三类：图5-73。 ① 偏心受压短柱（l0/h≤5）： ◆ 侧向挠度 f 与初始偏心距ei相比很小； ◆ 柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 随轴力N的增加基本呈线性增长； ◆ 直至达到截面承载力极限状态产生破坏； ◆ 对短柱可忽略挠度f影响。 ◆ 破坏属于材料破坏。
5.3.3 偏心受压柱
5.3.3.4 结构二阶效应的考虑 （2）偏心距增大系数η 《规范》给出η的计算公式为：
式中 ei—初始偏心距； ξ1—偏心受压构件的截面曲率修正系数， 当ξ1>1.0时，取ξ1=1.0；
，即
ξ2—构件长细比对截面曲率的影响系数，当l0/h<15时， ξ2=1.0；当l0/h≥15时，ξ2=1.15-0.01l0/h；l0——构件的计算长度。
轴向受力构件2—偏心受压柱参考幻灯片
6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响
6.3.4.1 偏心距增大系数η 《规范》给出η的计算公式为：
式中 ei—初始偏心距；
ξ1—偏心受压构件的截面曲率修正系数，
，即
当ξ1>1.0时，取ξ1=1.0； A为构件的截面面积，对T形、I形
着荷载的增大而不断加大的，
因而弯矩的增长也就越来越快。
我们把截面弯矩中的Ne0称为初 始弯矩或一阶弯矩，而把Nf称
为附加弯矩或二阶弯矩。见图。
6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响
6.3.4.1 偏心距增大系数—二阶效应
（1）长细比对偏心受压柱受压承载力的影响 从二阶效应的角度根据长细比的不同，可把偏心受压构
6.3 偏心受压构件正截面承载力计算
偏心受压：既受压力，又受弯矩（有时还有剪力），是轴压 和受弯的中间状态，而轴压和受弯是它的两个极端。
偏心受压（单向偏心）构件的配筋：纵筋沿与偏心轴垂直的 截面的两个边缘（弯矩作用方向的两个对边）配置，离偏心压力 较近一侧的纵筋为受压钢筋，用As/表示，另一侧可能受拉也可能 受压，但一律用As表示。
6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响
6.3.4.1 偏心距增大系数—二阶效应 N
N0
Nus Num
Nusei Numei
Nul Nul ei
Num fm Nul fl
M0
M
图
6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响
6.3.4.1 偏心距增大系数—二阶效应
② 比较细长的偏压柱（中长柱或长柱）（5<l0/h≤30）： ◆ f 与ei相比已不能忽略； ◆ f 随轴力增大而增大，柱跨中弯矩M = N ( ei + f ) 的增长 速度大于轴力N的增长速度； ◆ 即M随N 的增加呈明显的非线性增长； ◆ 虽然最终在M和N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； ◆ 因此，对于中长柱，在设计中应考虑附加挠度 f 对弯矩 增大的影响。
混凝土柱体偏心受压设计标准
混凝土柱体偏心受压设计标准混凝土柱体偏心受压设计标准一、前言混凝土柱体偏心受压是建筑结构中常见的一种受力形式，其设计标准的制定对于保障建筑结构的安全和稳定具有重要的意义。
混凝土柱体偏心受压设计标准应该包括强度、稳定和变形等方面的内容，以确保结构在使用期内能够满足安全、可靠和经济的要求。
二、设计要求1. 设计基本要求混凝土柱体偏心受压的设计应符合以下基本要求：（1）满足结构强度要求，在正常使用状态下不产生过度的裂缝和变形；（2）满足结构稳定要求，确保在极限状态下结构不会失稳或破坏；（3）满足经济性要求，尽可能降低建筑成本。
2. 强度设计要求混凝土柱体偏心受压的强度设计应符合以下要求：（1）按规范要求选用适宜的混凝土等级和钢筋等级；（2）计算柱的截面承载力和抗弯承载力，以满足规范要求；（3）考虑柱的偏心受压作用，计算柱的轴心受压承载力和侧向稳定承载力，以满足规范要求。
3. 稳定设计要求混凝土柱体偏心受压的稳定设计应符合以下要求：（1）计算柱的稳定系数，以满足规范要求；（2）采用适当的构造措施，如加强柱的截面、增加柱的截面尺寸、增加钢筋等，以提高柱的稳定性；（3）考虑柱的侧向位移，计算柱的侧向位移限值，以确保柱的侧向稳定。
4. 变形设计要求混凝土柱体偏心受压的变形设计应符合以下要求：（1）计算柱的变形，以满足规范要求；（2）采用适当的构造措施，如加强柱的截面、增加柱的截面尺寸、增加钢筋等，以控制柱的变形。
三、设计步骤混凝土柱体偏心受压的设计步骤应包括以下内容：1. 确定柱的受力形式和设计荷载；2. 选定混凝土等级和钢筋等级；3. 根据柱的受力形式和偏心度计算柱的截面承载力和抗弯承载力，确定柱的截面尺寸和钢筋数量；4. 计算柱的轴心受压承载力和侧向稳定承载力，确定柱的轴心受压承载力和侧向稳定系数；5. 计算柱的稳定系数，确定柱的稳定性；6. 计算柱的变形，确定柱的变形量和变形控制措施。
四、设计注意事项在混凝土柱体偏心受压的设计过程中，应注意以下事项：1. 应按规范要求选用适宜的材料；2. 应确保柱截面的几何尺寸和钢筋布置符合规范要求；3. 应考虑柱的偏心受压作用，并根据规范要求计算轴心受压承载力和侧向稳定承载力；4. 应采用适当的构造措施，如加强柱的截面、增加柱的截面尺寸、增加钢筋等，以提高柱的稳定性；5. 应考虑柱的变形，并采取适当的措施控制柱的变形。
混凝土柱体偏心受压设计标准
混凝土柱体偏心受压设计标准一、前言混凝土结构是现代建筑结构的主要构成部分，柱体作为混凝土结构中的承重构件，承受着楼层及其它荷载的作用，其设计对于建筑结构的安全性和稳定性至关重要。
本文主要介绍混凝土柱体偏心受压设计标准，以期提高混凝土结构的安全性和可靠性。
二、混凝土柱体偏心受压设计标准的适用范围混凝土柱体偏心受压设计标准适用于各类混凝土柱体的设计，包括普通混凝土柱、预应力混凝土柱等。
三、混凝土柱体偏心受压设计标准的基本原则1. 采用极限状态设计方法，确保柱体在极限状态下的安全性和可靠性；2. 采用等效荷载法进行计算，确保柱体承受的荷载符合设计要求；3. 在柱体的截面中心轴线与受压边缘之间引入偏心距，考虑柱体的偏心受压情况；4. 采用双曲线拟合法进行截面承载力计算，确保柱体的受压承载力和受拉承载力的准确性；5. 在设计中考虑柱体的变形和屈曲稳定性，确保柱体在使用过程中的安全性和稳定性。
四、混凝土柱体偏心受压设计标准的计算方法1. 确定柱体所受荷载类型和大小，包括自重荷载、楼层荷载、风荷载、地震荷载等；2. 根据荷载类型和大小，确定柱体所需的截面尺寸和钢筋配筋；3. 计算柱体的偏心距，根据偏心距确定柱体的受压边缘和受拉边缘；4. 根据受压边缘的截面形状、材料特性和受压钢筋配筋，采用双曲线拟合法计算受压承载力；5. 根据受拉边缘的截面形状、材料特性和受拉钢筋配筋，采用双曲线拟合法计算受拉承载力；6. 根据柱体的偏心距、截面尺寸、受压承载力和受拉承载力，采用等效荷载法计算柱体的抗弯承载力；7. 根据柱体的抗弯承载力和弯矩大小，计算柱体的应力状态；8. 检查柱体的变形和屈曲稳定性，确保柱体在使用过程中的安全性和稳定性。
五、混凝土柱体偏心受压设计标准的设计要点1. 在设计中要充分考虑柱体所受荷载类型和大小，确保柱体能够承受合理的荷载；2. 在设计中要充分考虑柱体的偏心距，确保柱体偏心受压时的承载能力；3. 在设计中要充分考虑柱体的截面尺寸和钢筋配筋，确保柱体的强度和稳定性；4. 在设计中要充分考虑柱体的变形和屈曲稳定性，确保柱体在使用过程中的安全性和稳定性；5. 在设计中要充分考虑柱体的施工工艺和质量控制，确保柱体的质量和可靠性。
受压构件—圆形截面偏心受压构件(结构设计)
正截面承载力计算的基本假定
对于周边均匀配筋的圆形偏心受压构件，当纵向 钢筋不少于6根时，可以将纵向钢筋化为面积
n
为
，Asi
i 1
半径为 rs的
等效钢环。
圆形截面偏心受压构件---正截面承 载力计算
正截面承载力计算
基本方程
Nu Dc Ds Mu Mc Ms
正截面承载力计算
(1)计算中和轴位置xc，相应圆心角之半为
正截面承载力计算的基本假定
在桥梁结构中，特别是在桥梁的墩台结构及基础结 构中，圆形截面是常用的结构形式，如：圆形截面柱 式桥墩、钻孔灌注桩基础等等，其纵向钢筋一般均采 用沿圆周均匀等距布置做法。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 （JTG D62—2004）对偏心受压圆形截面钢筋混凝 土截面配筋的计算给出了混凝土等级≤C50的标准计 算公式，公式中：A，B，C，D为有关公式混凝土承 载力、钢筋承载力的计算系数，它们和混凝土受压区 高度、钢筋等级、纵向钢筋所在圆周的半径与圆形截 面半径之比（钢筋半径相对系数）有关。
(5)实际中和轴位置为
xc r(1 2 )
正截面承载力计算 ——具体表达式
1)受压区混凝土的应力合力Dc
Dc fcd Ac
其中：Ac
2c
sin 2
2c
r2
若令：A 2c sin 2c
2 则：Dc Ar2 fcd
正截面承载力计算
2)受压区混凝土的应力合力对y y轴的力矩M c
M c fcd Ac zc
As r2
正截面承载力计算
2.截面复核 仍采用试算法
e0
Bfcd Dgfsd Afcd Cfsd
设计时，先假设ξ,根据附表查的相应的系数
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一、设计要求
(1)选择截面形式，确定钢号 (2)估算截面尺寸，估算计算长度，计算内力 (3)验算强度、刚度、整体稳定性、分肢稳定性、缀材 计算
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第四章 钢柱与钢压杆
二、强度和刚度
1、强度计算 绕虚轴(x轴)弯曲不考虑塑性发展
N Mx My f An Wnx yWny
2、刚度验算 绕虚轴(x轴)换算长细比lox<[l]
第2页/共8页
2EA
N Ex
l2 0x
第四章 钢柱与钢压 (1)平面内稳定性
格构柱中部是空心的，发展塑性变形潜力不大，
N
xA
W
1x
1
mxMx xN
/
NEx
f
用换算长细比lox计算x ，NEx
第3页/共8页
按轴心压杆计算绕自身两个主轴的稳定性
第5页/共8页
第四章 钢柱与钢压杆
分肢在平面内的计算长度取相邻缀条节间的距离，平 面外计算长度取整个构件侧向支承点距离
绕1-1轴：计算长度 绕y-y轴：计算长度
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第四章 钢柱与钢压杆
2、弯矩绕实轴(y轴)作用 (1)平面内稳定性计算与实腹式相同
N
yA
W
1y 1
m yMy
0.8 N
/ NEy
f
(2)平面外稳定性计算与实腹式相同
用换算长细比lox计算x ，取b=1
N tyMy f xA W 1y
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第四章 钢柱与钢压杆
三、缀条计算 剪力确定，取两者的较大值
计算方法同轴压格构柱
第8页/共8页
第四章 钢柱与钢压杆
W1x=Ix/y0，为较大受压分肢的轴线或腹板外边缘到x轴的距
离，取其较大者。 槽钢翼缘肢尖向内（a）y0：
从x轴到较大压力柱肢腹板边缘距离 槽钢翼缘肢尖向外（b） y0：
从x轴到较大压力柱肢轴线距离（考虑部分发展塑性）
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第四章 钢柱与钢压杆
(2)单肢稳定性
弯矩绕虚轴作用的压弯构件，在弯矩作用平面外的 整体稳定性一般由单肢的稳定计算得到保证， 不必再验算整个构件在平面外整体稳定性