偏心受压构件例题
偏心受压构件承载力计算例题
13
6．验算垂直于弯矩作用平面的承载力
l0/b=2500/300=8.33＞8
1
1 0.002 (l0 / b 8)2
1
1 0.002(8.33 8)2
=0.999 Nu =0.9[（As+As′）fy′+Afc]
=0.9×0.999[（1375+1375） ×300+300×500×11.9]
40)
198
为大偏心受压。
4
（4）求As=Asˊ
e
ei
h 2
as
(1.024 59
400 2
40)mm
771mm
x
=90.3mm
>2a
' s
=80mm,
则有
Asˊ=As=
Ne
1
f cbx h0
x 2
f
y
h0
as
260 103
460
0.55
(0.8 0.55)(460 40)
=0.652
12
x h0
=0.652×460=299.9mm
5．求纵筋截面面积As、As′
As=As′=
Ne 1 fcbx(h x / 2)
f
' y
(h0
as'
)
1600 103 342.5 1.0 11.9 300 299.9(500 299.9 / 2) 300 (460 40)
=2346651N＞N=1600kN
偏心受压构件承载力【精品文档-doc】
第5章偏心受压构件承载力一、选择题1.配有普通箍筋的轴心受压构件的压屈系数φ的含义是（）的比值。
A.细长构件的长度与同截面的短粗构件的长度B.细长构件的截面面积同短粗构件的截面面积C.细长构件的重量同短粗构件的重量D.细长构件的承载力与同截面短粗构件的承载力2.钢筋混凝土轴心受压构件随着构件长细比的增大，构件的承载力将（）。
A.逐步增大B.逐步降低C.不变D.与长细比无关3.钢筋混凝土轴心受压构件的应力重分布，就是随着轴力的增大截面中（）。
A.混凝土承担荷载的百分比降低，钢筋承担荷载的百分比提高。
B.混凝土承担荷载的百分比提高，钢筋承担荷载的百分比降低。
C.混凝土承担荷载的百分比和钢筋承担荷载的百分比都提高。
D.混凝土承担荷载的百分比和钢筋承担荷载的百分比都降低。
4.配置螺旋箍筋的轴心受压构件其核芯混凝土的受力状态是（）。
A.双向受压B.双向受拉C.三向受压D.三向受拉5.大、小偏心受压破坏的根本区别在于：截面破坏时，（）。
A.受压钢筋是否能达到钢筋抗压屈服强度B.受拉钢筋是否能达到钢筋抗拉屈服强度C.受压混凝土是否被压碎D.受拉混凝土是否破坏6.截面上同时作用有轴心压力N、弯矩M和剪力V的构件称为（）。
A.偏心受压构件B.受弯构件C.轴心受拉构件D.轴心受压构件7.大偏心受压构件在偏心压力的作用下，截面上的应力分布情况是（）。
A.截面在离偏心力较近一侧受拉，而离偏心力较远一侧受压B.截面在离偏心力较近一侧受压，而离偏心力较远一侧受拉C.全截面受压D.全截面受拉8.小偏心受压构件在偏心压力的作用下，当偏心距较大时，截面上的应力分布情况是（ a ）。
A.截面在离偏心力较近一侧受压，而离偏心力较远一侧受拉B.截面在离偏心力较近一侧受拉，而离偏心力较远一侧受压C.全截面受压D.全截面受拉9.小偏心受压构件在偏心压力的作用下，当偏心距很小时，截面上的应力分布情况是（ c ）。
A.截面在离偏心力较近一侧受压，而离偏心力较远一侧受拉B.截面在离偏心力较近一侧受拉，而离偏心力较远一侧受压C.全截面受压D.全截面受拉10.由偏心受压构件的M与N相关曲线可知：在大偏心受压范围内（）。
矩形截面单向偏心受压构件(仅供借鉴)
长柱：柱的长细比较大，侧向挠度f与初始偏心 距ei相比已不能忽略；
细长柱：柱的长细比很大，侧向挠度出现不收 敛的增长，构件破坏时为失稳破环。
一类参考
7
实际结构中最常见的 是长柱，计算中应考虑由 于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩的影响，为此引 用偏心增大系数η：
ei e0 ea
一类参考
5
二阶效应
钢筋混凝土偏心受压构件中的轴向力在结构发 生侧向位移和挠曲变形时会引起附加内力，即二阶 效应。
下面介绍一种考虑二阶效应的方法——η—l0法。
一类参考
6
按长细比的不同，钢筋混凝土偏心受压 柱可分为短柱、长柱和细长柱。
短柱:长细比较小（l0/h≤5或l0/d≤5或l0/i≤17.5),
sAs
f'yA's
12
“受拉侧”钢筋应力 s
由平截面假定可得：
es
es
ecu
x= xn
es
h0 xn xn s=Eses
s
Ese
cu
(
x
/ h0
1)
Ese
cu
(
1)
为避免上式代入小偏心受压基本公式出
现 x 的三次方程，考虑到当ξ=ξb，σs=fy；ξ = β ，σs=0的两个边界A's均未知时
两个基本方程中有三个未知数，As、A's和 x，故无唯一解。
为使总配筋面积（As+ A's ）最小，可取x=bh0 ,得:
As
Ne 1
fcbh02b (1 0.5b )
钢筋混凝土偏心受压构件(2)
As 太 多
ssAs
f'yA's
ssAs
f'yA's
◆构件的破坏是由于受压区混凝土到达
其抗压强度，距轴力较远一侧的钢筋， 无论受拉或受压，一般均未到达屈服， 其承载力主要取决于受压区混凝土及 受压钢筋，故为受压破坏 。
“受拉破坏”和“受压
破坏”都属于材料发
生了破坏，相同之处
是截面的最终破坏是
2
0 .5 f c A c N
c 1, c 1
M Cmns M 2
M1 Cm 0.7 0.3 M2
三个条件同时满足时，
ns
M ei ea N
直接取 1
5.3 非对称配筋 偏心受压构件正截面承载力计算
◆ 偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的， 即仍采用以平截面假定为基础的计算理论。 ◆ 等效矩形应力图的强度为α1 fc，等效矩形应力图的 高度与中和轴高度的比值为β。
M M0 ◆ 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。
◆ 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。
N
◆长细比l0/h >30的细长柱 ◆侧向挠度 f 的影响已很大
N0 Nusei Numei Num fm Nul fl
N ( ei+ f )
x ei
N
偏心距增大系数
ei y
y f × sin
N
px
le
f
l0le
ei f f 1 ei ei
x ei
N
对于小偏心受压构件，离纵向力较远一侧钢筋可能 受拉不屈服或受压，且受压区边缘的混凝土的应变小 一般小于0.0033，截面破坏时的曲率小于界限破坏时 的曲率。规范用偏心受压构件截面曲率修正系数ζ1
偏心受压构件承载力计算例题
【解】fc=11.9N/mm2，fy=
1 =1.0, 1 =0.8
1．求初始偏心距ei
f
= 300N/mm2,
y
b=0.55,
M e0= N
180103 112.5 1600
ea=（20，
h 30
）= max (20, 500
30
)=20mm
ei=e0+ea=112.5+20=132.5mm
3 0 0 (4 6 0 4 0 ) =1375mm2
6．验算垂直于弯矩作用平面的承载力
l0/b=2500/300=8.33＞8
1
10.00(l20/b8)2源自10.002(18.338)2
=0.999 Nu =0.9[（As+As′）fy′+Afc]
=0.9×0.999[（1375+1375） ×300+300×500×11.9]
=1235mm2
（5）验算配筋率
As=Asˊ=1235mm2> 0.2%bh=02% ×300×400=240mm2， 故配筋满足要求。
（6）验算垂直弯矩作用平面的承载力
lo/ b=3000/300=10＞8
1
10.00(l20/b8)2
10.0021(108)2
=0.992
Nu =0.9φ［fc A + fyˊ（As +Asˊ）］ =0.9×0.992［9.6×300×400+300（1235+1235）］
eo=M/N=150×106/260×103=577mm ea=max（20，h/30）= max（20，400/30）=20mm ei=eo+ea = 577+20=597mm
第5章偏心受压构件习题答案
第 1 页/共 12 页5.1解： 1）基本参数HRB500 2'/410mm N f y =HPB300 2/270mm N f y =C40 mm N f c /1.19= 2) 估算截面尺寸： 假设%6.1'=ρ 0.1=ϕ23''147224)410016.01.19(0.19.0103400)(9.0mm f f N A y c =++⨯⨯⨯=+≥ρϕ mm A b 384=≥取截面尺寸 400mm ×400mm （注重要符合模数） 3） 求稳定系数ϕ1240048000==b l 95.0=ϕ 23''22454104004001.1995.09.01034009.0mm f A f N A yc s =⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ 4）验算配筋率)%5.0%(3014.04004002245min ''ρρ=><=⨯==A A s选（4C 20+4C 18 2'2274mm A s =）5.2 某多层四跨现浇框架结构的第二层内柱，柱截面尺寸为350m m ×350mm 。
承受轴心压力设计值N=1590kN ，楼层高H=6m ，柱计算长度l 0=1.25H ，混凝土强度等级为C35，采用HRB400级钢筋，求所需纵筋面积。
解： 查附表3及附表10知：mm N f c /7.16= 2'/360mm N f y = 计算长度m H l 5.7625.125.10=⨯==有：43.21/0=b l 查表有714.0=ϕ23''11903603503507.16714.09.01015909.0mm f A f N A yc s =⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ )%55.0971.03503501190'min ,''s s A A ρρ=>=⨯==选用4C 20（2'1256mm A s =）5.3圆形截面现浇混凝土柱，直径d=350mm ，承受轴心压力设计值N=3230kN ，计算长度l 0=4m ；混凝土强度等级为C35，柱中纵筋采用HRB500等级钢筋，箍筋用HRB400级钢筋；混凝土保护层厚度c=25mm ，试设计该柱截面。
(新规范)偏心受压构件例题
[ 例7-1 ] 某矩形截面钢筋混凝土柱，构件环境类别为一类。
600mm mm 400==h b ，，柱的计算长度.m 2.70=l 。
承受轴向压力设计值.kN 1000=N ，柱两端弯矩设计值分别为m kN 450.m kN 40021⋅=⋅=M M ，。
该柱采用HRB400级钢筋（2N/mm 360='=y y f f ）混凝土强度等级为C25（2t 2c N/mm 27.1N/mm 9.11==f f ，）。
若采用非对称配筋，试求纵向钢筋截面面积并绘截面配筋图。
[解] 1.材料强度和几何参数C25混凝土，2c N/mm 9.11=fHRB400级钢筋2N/mm 360='=yy f f HRB400级钢筋，C25混凝土，8.00.1518.011b ===βαξ，，由构件的环境类别为一类，柱类构件及设计使用年限按50年考虑，构件最外层钢筋的保护层厚度为20mm ，对混凝土强度等级不超过C25的构件要多加5mm ，初步确定受压柱箍筋直径采用8mm ，柱受力纵筋为20～25mm ，则取mm 45128520s =+++='=s a a 。
600mm mm 400==h b ，，2.求弯矩设计值（考虑二阶效应后）由于889.0450/400/21==M M ，mm 2.173600121121====h A I i mm 33.23M M 12-34mm 57.412.173/7200/210=>==i l 。
应考虑附加弯矩的影响。
根据式（7-6 ）～式（ 7-9 ）有：0.1428.11010006004009.115.05.03c >=⨯⨯⨯⨯==N A f c ζ，取0.1c =ζ 9667.04504003.07.03.07.021m =+=+=M M C mm 203060030a ===h e 13.10.1)6007200(555/)20101000/10450(130011/)/(1300112362002ns =⨯+⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=c a h l h e N M ζη考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为：m kN 57.49145013.19667.02⋅=⨯⨯==M C M ns m η3．求i e ，判别大小偏心受压mm 57.4911010001057.491360=⨯⨯==N M e mm 57.5112057.4910=+=+=a i e e e mm 5.1665553.03.00=⨯=>h e i 可先按大偏心受压计算。
偏心受压构件(小偏心)
h e ei as 320 300 35 565 mm 2
取=b，则可得
Ne 1 f c bh02 b (1 0.5 b ) As f y (h0 as' ) 600 565103 114.3 0.550 300 5652 (1 0.5 0.550) 300 (565 35) 0 0.002bh 360m m2
故按大偏心受压构件进行计算。 3、计算A’s
h e ei as 220 250 35 435 mm 2
取=b，则可得
Ne 1 f cbh02 b (1 0.5 b ) As f y (h0 as' ) 860 435103 111.9 0.550 300 4652 (1 0.5 0.550) 300 (465 35) 514m m2 0.002bh 300m m2
4、计算As
1 f cbbh0 f y As N As fy
111.9 0.550 300 465 300 514 860103 300 690.8m m2 0.002bh 300m m2
5、选择钢筋
受拉钢筋选用选配2 22，As=760mm2， 受压钢筋选用2 18，A’s=509mm2。
故按大偏心受压构件进行计算。
3、计算A’s
h e ei as 560 .6 300 35 825 .6mm 2
取=b，则可得
Ne 1 f c bh02 b (1 0.5 b ) As f y (h0 as' ) 940 825.6 103 114.3 0.520 400 5652 (1 0.5 0.520) 360 (565 35) 385m m2 0.002bh 480m m2
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2．求偏心距增大系数η
2500 l0/h= 500
=5≤5，故η=1.0
3．判别大小偏心受压 h0=h-40=500-40=460mm x=
N 1 f cb
1600 103 1.0 11.9 300
=448.2 mm＞ξbh0=0.55×460=253 mm
属于小偏心受压构件。
4．重新计算x
第六章
钢筋混凝土纵向受力构件
第 四讲
教学目标：
1. 偏心受压构件正截面承载力计算方法； 2. 了解钢筋混凝土受拉构件的破坏特征; 3. 理解钢筋混凝土受拉构件的受力特点; 4. 掌握钢筋混凝土受拉构件基本构造要求。
重 点
大小偏心受压构件承载力计算。
难 点
大小偏心受压构件承载力计算。
§ 6.3 偏心受压构件承载力计算
=0.652
x h0
=0.652×460=299.9mm 5．求纵筋截面面积As、As′
As=As′=
Ne 1 f cbx(h x / 2) ' ' f y (h0 as )
1600 103 342.5 1.0 11.9 300 299.9(500 299.9 / 2) 300 (460 40) =1375mm2
【例6.3.2】某矩形截面偏心受压柱，截面尺寸
b×h=300mm×500mm，柱计算长度l0=2500mm，混凝土强 度等级为C25，纵向钢筋采用HRB335级，as=as′=40mm，承 受轴向力设计值N=1600kN，弯矩设计值M=180kN· m，采用 对称配筋，求纵向钢筋面积As=As′。
=2346651N＞N=1600kN
故垂直于弯矩作用平面的承载力满足要求。每侧
各配2 22（As=As′=1520mm2），如图4.3.8所示。
4.3.4 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算简介
1．轴向压力对斜截面抗剪承载力的影响。
试验表明：轴向压力对斜截面的抗剪承载力起有利作用
原因：轴向压力的存在将抑制裂缝的开展，从而提高抗剪 承载力，但是这种作用是有限的。随着轴压比的增大斜截面的 抗剪承载力将增大，当轴压比＝0.3~0.5时，斜截面承载力达 到最大，继续增大轴压比，受剪承载力反而降低。
碎，同时受压钢筋Ａ’s屈服，构
件破坏。这种情况属大偏心受拉。 继续
4.4.2 构造要求
1．轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用 绑扎搭接接头，直径大于28mm的受拉钢筋不宜采用绑扎搭接 接头。 2．搭接而不加焊的受拉钢筋接头仅允许用在圆形池壁或 管中，其接头位置应错开，搭接长度不小于１.3和300mm； 受力钢筋沿截面周边均匀对称布置，并宜优先选择直径较小
【例6.3.1】某偏心受压柱，截面尺寸b×h=300×400 mm，
采用C20混凝土，HRB335级钢筋，柱子计算长度lo=3000 mm，承受弯矩设计值M=150kN.m，轴向压力设计值 N=260kN，as=asˊ=40mm，采用对称配筋。求纵向受力 钢筋的截面面积As=Asˊ。
【解】fc=9.6N/mm2,=1.0, fy=fyˊ=300N/mm2，ξ b=0.55
而直接按构造要求配置箍筋。ห้องสมุดไป่ตู้
如符合的要求时，可不进行斜截面承载力的计算，
§ 4.4 钢筋混凝土受拉构件
4.4.1受拉构件受力特点
1．轴心受拉构件受力特点 由于混凝土抗拉强度很低，轴向拉力还很小时，构件即已 裂通，所有外力全部由钢筋承担。最后，因受拉钢筋屈服而导 致构件破坏。 2．偏心受拉构件
（1）小偏心受拉破坏
0.3fcbh0时，取N=0.3fc- 0。 bh
Hn—柱的净高。
（2）适用条件：
l 为防止斜压破坏，其受剪承载力公式还需满足：
hw 当 4.0时，V 0.25 c f c bh0 b hw 当 6.0时，V 0.20 c f c bh0 b hw 当4.0 6.0时， 按直线内插法取用。 b
（1）求初始偏心距ei eo=M/N=150×106/260×103=577mm ea=max（20，h/30）= max（20，400/30）=20mm
ei=eo+ea = 577+20=597mm
（2）求偏心距增大系数
l0 / h =3000/400=7.5＞5，应按式（6.3.1）计算。
0.5 f c A 0.5 9.6 300 400 2.22 1.0 ζ1 3 N 260 10
1
2
2
（3）判断大小偏心受压
N x 1 f cb
260 103 90.3mm b ho 0.55 (400 40) 198 1.0 9.6 300
为大偏心受压。
（4）求As=Asˊ
h 400 e ei a s (1.024 59 40)mm 771mm 2 2
e=ηei+-as=1.0×132.5+-40=342.5mm ξ=
N b1 f cbh0 b Ne 0.451 f cbh0 1 f cbh0 ' ( 1 b )(h0 as )
1600 103 0.55 11.9 300 460 0.55 1600 103 342.5 0.45 1.0 11.9 300 460 1.0 11.9 300 460 (0.8 0.55)(460 40)
6．验算垂直于弯矩作用平面的承载力
l0/b=2500/300=8.33＞8 1 1 2 1 0.002(l 0 / b 8) 1 0.002(8.33 8)2
=0.999
Nu =0.9[（As+As′）fy′+Afc]
=0.9×0.999[（1375+1375） ×300+300×500×11.9]
=0.992
Nu =0.9φ［fc A + fyˊ（As +Asˊ）］
=0.9×0.992［9.6×300×400+300（1235+1235）］
=1690070N＞N= 260 kN
故垂直弯矩作用平面的承载力满足要求。每侧纵筋选配4 20（As=Asˊ=1256mm2），箍筋选用Φ8@250，如图4.3.7。
取ξ1=1.0
3000 l0 1.15 0.01 1.075 1 ζ 2 1.15 0.01 400 h
取ξ2=1.0
1 l0 3000 1 η 1 ζ 1ζ 2 1.0 1.0 1.024 597 400 ei h 1400 1400 400 h0
的钢筋。
3．箍筋直径一般为4～6mm，间距不宜大于200mm（屋 架腹杆不宜超过150mm）。
小 结
1.大偏心受压构件承载力计算； 2.偏心受拉构件的受力特点、计算及构造要求。
作业布置
预 习：§5.1
思考题：4.6、4.7
结束！ 谢谢大家！
当N作用在纵向钢筋Ａs和
Ａ's之间（e0≤h/2－as）时，
构件全截面受拉。构件临破坏 前，截面已全部裂通，混凝土 退出工作。最后，钢筋达到屈
服，构件破坏。
继续
（2）大偏心受拉破坏 当N 作用在纵向钢筋Ａs和Ａ
‘s之外（ e0 ＞h/2－as）时，构
件截面部份受拉，部份受压。随 着N的不断增加，受拉区混凝土 首先开裂，然后，受拉钢筋Ａs达 到屈服，最后受压区混凝土被压
【解】fc=11.9N/mm2，fy=
=300N/mm2, fy
b=0.55,
1 =1.0, 1
=0.8
1．求初始偏心距ei
M 180 103 e0 = 112.5 N 1600
h ea=（20， ）= max (20, 30
500 30
)=20mm
ei=e0+ea=112.5+20=132.5mm
' x=90.3mm >2as =80mm,
则有
Asˊ=As=
90.3 260 10 771 1.0 9.6 300 90.3 360 2 300 360 40
3
x Ne 1 f c bx h0 2 f y h0 a s
2．抗剪计算公式及其适用条件
（1）计算公式
V≤Vcs =
1.75 ft bh0 + fyv 1.0
Asv 0.07 N （4.3.20） h0 s
式中 —偏心受压构件计算截面的剪跨比，对框架结
Hn 构中的框架柱，取λ= 。当λ≤1时，取λ=1；当λ＞3时， 2h0
取λ=3；
N—与剪力设计值V相应的轴向压力设计值，当N＞
=1235mm2
（5）验算配筋率
As=Asˊ=1235mm2> 0.2%bh=02% ×300×400=240mm2，
故配筋满足要求。 （6）验算垂直弯矩作用平面的承载力
lo/ b=3000/300=10＞8
1 1 1 0.002(l 0 / b 8) 2 1 0.002(10 8) 2