结构设计原理-钢筋混凝土柱偏心受压破坏试验精选ppt
1－加力架承压板
2－试验柱
3－横截面电阻片
4
4－位移计
5、7－支座
5 7
6－力传感器
图五 试验柱装置与测点布置图
整理
15
5、电阻应变片：3×5 (mm)及5×40 (mm); 6、钢卷尺、刻度放大镜及贴片焊线设备； 7、百分表及磁性表架，玻璃片； 8、数字万用表：灵敏度1mV。
整理
4
图一 实验设备
整理
5
四、实验过程中观测的内容
1、实验前测量柱子尺寸及力作用点偏心 矩；
2、预备试验时，预载值取计算破坏荷载 的20％左右。同时，加载后测取读数，观察 试验柱，仪表装置工作是否正常，及时排 除故障后，才能进行正式试验；
在静荷载作用下，测定柱测向位移和 L/2截面钢筋及混凝土应变，描绘柱体裂缝 出现、扩大与破坏状况及特征，测定开裂 荷载值及破坏荷载值。
整理
3
三、实验设备
1、自平衡加力架：500KN以上； 2、油压千斤顶：50～300KN； 3、压力传感器：50～300KN； 4、静态电阻应变仪：配有可多点测量的 平衡箱；
结构设计原理
钢筋混凝土柱偏心受压破坏试验
整理
1
试验二 钢筋混凝土柱偏心受压破坏试验
一、试验目的及要求 1、通过试验了解偏心受压构件理论计算
的依据和分析方法； 2、观察偏心受压柱的破坏特征及强度变
化规律，进一步增强对钢筋混凝土构件试 验研究和分析能力；
3、加强学生对于理论知识的理解和消化。
整理2Βιβλιοθήκη 二、实验内容114、分析试验中出现的问题，提出解决问 题的办法；
5、对试验中出现的现象及与理论课中产 生的误差进行讨论和分析。
整理
12
六、思考题 1、偏心受压的破坏现象与哪些情况有关？ 2、大、小偏心受压构件破坏形式有何特点？
整理
13
62φ 82φ
图四 偏心受压试样尺寸及配筋图
整理
14
1
6 5
2
4
3
4
说明：
整理
6
3、正式试验开始时，预加5％初荷载， 调试仪器，按计算破坏荷载的20％分级加载， 每级稳定5分钟后读取试验数据，当接近开 裂荷载时，加载值应减至为原分级的一半 或更小，并注意观察裂缝发展情况，同时 拆除构件上装置的位移计后，再继续加载 到破坏；
整理
7
4、裂缝的出现和发展用目视或读数显 微镜观察，每级荷载下的裂缝发展情况应 进行记录和描述。
整理
8
图二 试验过程
整理
9
图三整理 试验过程
10
五、实验报告要求
1、绘出荷载作用下的裂缝开展图，标出 主要裂缝出现时的荷载值；
2、计算侧向位移、绘出计算与实测的p-f 关系曲线图；
3、计算受拉区出现裂缝时的荷载值，受 压区出现裂缝时荷载、破坏荷载、破坏时 钢筋最大应力，分析误差产生的原因；
整理
钢筋混凝土偏心受压构件
适用条件
ξ ≤ξb, 保证受拉钢筋应力先达到屈服； x≥2as’，保证受压钢筋应力能达到屈服。
当x ≤ 2as’时，取x =2as’，对受压钢筋取距
' Ne' Nu e' f y As h0 as
2、受压破坏(小偏心受压)
As受压不屈服
As受拉不屈服
As受压屈服
N M
1 ss fy × b 1
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
参考以往工程经验和国外规范，附加偏心距ea 取20mm与h/30 两者中的较大值，h是指偏心 方向的截面尺寸。
6、结构侧移和构件挠曲引起的附加内力
◆二阶效效应：轴向力在结构发生层间位移
和挠曲变形时会引起附加内力； （1） P 效应，有侧移框架中，二阶效 应是指竖向荷载在产生了侧移的框架中引 起的附加内力； （2）P 效应，二阶效应是指轴向力在 产生了挠曲变形的柱段中引起的附加内力。
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算.pptx
Nu A(N0，0)
B(Nb，Mb)
⑸如截面尺寸和材料强度保持
不变，Nu-Mu相关曲线随配 筋率的增加而向外侧增大。
C(0，M0) Mu
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混凝土结构设计原理
第 7章
§7.4 偏心受压构件的破坏特征
N M=N e0
e0 N
As
As? = As
As?
压弯构件
偏心受压构
件 偏心距e0=0时，轴心受压构件
…7-2
ei e0 ea
…7-3
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混凝土结构设计原理
第 7章
3 偏心距增大系数
二阶效应——轴力在结构变形和位移时产生的附加内力。
无侧移
有侧移
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混凝土结构设计原理
第 7章
y px y f ?sin le
f
ei N
le
xN ei
◆ 由于侧向挠曲变形，轴向力将 N ei 产生二阶效应，引起附加弯矩。
h / 2)
f
' y
As
(h0'
as )
…7-23
As
Ne'
1 fcbh(h0 0.5h)
f
' y
(h0'
as
)
式中：
e' h / 2 as' ei
ei e0 ea
此时不考虑，ei中扣除ea。
…7-24
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混凝土结构设计原理
第 7章
❖矩形截面 对称 配筋偏心受压构件正截面承载力
N
◆在未达到截面承载力极限状态 之前，侧向挠度 f 已呈不稳定
N0
发展 即柱的轴向荷载最大值发生在
钢筋混凝土结构设计原理第六章偏心受压构件承载力
第六章偏心受压构件承载力计算题1. （矩形截面大偏压）已知荷载设计值作用下的纵向压力N 600KN ,弯矩M 180KN • m,柱截面尺寸b h 300mm 600mm，a$ a$ 40mm，混凝土强度等级为 C30, f c=14.3N/mm2，钢筋用HRB335级，f y=f y=300N/mm2,b 0-550，柱的计算长度I。
3.0m，已知受压钢筋A 402mm2（£尘1&|）,求：受拉钢筋截面面积A s。
2. （矩形不对称配筋大偏压）已知一偏心受压柱的轴向力设计值N = 400KN,弯矩M = 180KN- m,截面尺寸b h 300mm 500m , a s a s40mm ,计算长度 l° = 6.5m,混凝土等级为C30 ,f c=14.3N/mm 2,钢筋为 HRB335 , , f y f y300N/mm2，采用不对称配筋，求钢筋截面面积。
3. （矩形不对称配筋大偏压）已知偏心受压柱的截面尺寸为b h 300mm 400mm ,混凝土为C25级， f c=11.9N/mm 2,纵筋为HRB335级钢，f y f y300N / mm2,轴向力N，在截面长边方向的偏心距e。
200mm。
距轴向力较近的一侧配置4「16纵向钢筋A'S804mm2,另一侧配置2十20纵向钢筋A S628mm2,a s a s' 35mm,柱的计算长度1。
= 5m。
求柱的承载力N。
4. （矩形不对称小偏心受压的情况）某一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸b h 300mm 500mm,计算长度I0 6m, a s a s 40mm,混凝土强度等级为 C30, f c=14.3N/mm2, 1 1.0 ,用 HRB335 级钢筋，f y=f y =300N/mm 2,轴心压力设计值 N = 1512KN,弯矩设计值 M = 121.4KN • m,试求所需钢筋截面面积。
同济大学混凝土试验大偏心受压柱试验报告
《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING试验报告试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师顾祥林《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING大偏心受压柱试验报告试验名称大偏心受压柱试验试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师日期2014年11月18日1. 试验目的通过试验了解大偏心受压柱破坏的全过程，掌握测试混凝土受压构件基本性能的试验方法。
同时巩固大偏心受压柱承载力的计算方法，并通过对理论值和试验值的比较加深对混凝土基本原理的理解。
2. 试件设计2.1 材料和试件尺寸混凝土：C20钢筋：使用I 级钢筋作为箍筋，II 级钢筋作为纵筋 试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l=120×120×870mm 详细尺寸见图1大偏心受压柱配筋图2.2 试件设计（1）试件设计的依据为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l 0/h ≤5。
通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e 0,使试件的破坏状态为大偏心受压破坏。
（2）试件参数如表1表1 试件参数表 试件尺寸（矩形截面） b ×h ×l=120×120×870mm 纵向钢筋（对称配筋） 412 箍筋Φ6@100（2） 纵向钢筋混凝土保护层厚度 15mm 配筋图 图1 偏心距e 0100mm12020080135135505050087020020022113 8@504 6@100150200501206φ124φ123 8@504φ121201201-12-23 8@503 8@50 4双向钢丝网2片 4双向钢丝网2片 尺寸170x908@508@506@100图1 大偏心受压柱配筋图（3）试件承载力估算 N c =α1f c bh 0ζN c e=α1f c bh 02ζ(1-0.5ζ) + f y ’ A s ’(h 0-a s ’) e=e 0+0.5h-a s不妨令：A=2f 20c 1bh α, B=）（00c 1-e f h bh α, C=)(f -0y '-''s s h A α 从而有：AAC24B B -2-+=ξ得出本次试验试件的极限承载力的预估值为：Ncu=87.71kN 详细计算过程见附录12.3 试件的制作根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002规定， 成型前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。
同济大学混凝土试验大偏心受压柱试验报告
《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING试验报告试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师顾祥林《混凝土结构基本原理》试验课程作业L ENGINEERING大偏心受压柱试验报告试验名称大偏心受压柱试验试验课教师林峰姓名学号手机号任课教师日期2014年11月18日1. 试验目的通过试验了解大偏心受压柱破坏的全过程，掌握测试混凝土受压构件基本性能的试验方法。
同时巩固大偏心受压柱承载力的计算方法，并通过对理论值和试验值的比较加深对混凝土基本原理的理解。
2. 试件设计2.1 材料和试件尺寸混凝土：C20钢筋：使用I 级钢筋作为箍筋，II 级钢筋作为纵筋 试件尺寸（矩形截面）：b ×h ×l=120×120×870mm 详细尺寸见图1大偏心受压柱配筋图2.2 试件设计（1）试件设计的依据为减少“二阶效应”的影响，将试件设计为短柱，即控制l 0/h ≤5。
通过调整轴向力的作用位置，即偏心距e 0,使试件的破坏状态为大偏心受压破坏。
（2）试件参数如表1表1 试件参数表 试件尺寸（矩形截面） b ×h ×l=120×120×870mm 纵向钢筋（对称配筋） 412箍筋Φ6@100（2） 纵向钢筋混凝土保护层厚度 15mm 配筋图 图1 偏心距e 0100mm12020080135135505050087020020022113 8@504 6@100150200501206φ124φ123 8@504φ121201201-12-23 8@503 8@50 4双向钢丝网2片 4双向钢丝网2片 尺寸170x908@508@506@100图1 大偏心受压柱配筋图（3）试件承载力估算 N c =α1f c bh 0ζN c e=α1f c bh 02ζ(1-0.5ζ) + f y ’ A s ’(h 0-a s ’) e=e 0+0.5h-a s不妨令：A=2f 20c 1bh α, B=）（00c 1-e f h bh α, C=)(f -0y '-''s s h A α 从而有：AAC24B B -2-+=ξ得出本次试验试件的极限承载力的预估值为：Ncu=87.71kN 详细计算过程见附录12.3 试件的制作根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002规定， 成型前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。
钢筋混凝土结构设计原理偏心受压构件承载力
第六章 偏心受压构件承载力计 算 题1．（矩形截面大偏压）已知荷载设计值作用下的纵向压力KN N 600=,弯矩KN M 180=·m,柱截面尺寸mm mm h b 600300⨯=⨯，mm a a s s 40'==，混凝土强度等级为C30，f c =14.3N/mm 2,钢筋用HRB335级，f y =f ’y =300N/mm 2，550.0=b ξ，柱的计算长度m l 0.30=，已知受压钢筋2'402mm A s =（），求：受拉钢筋截面面积A s 。
2．（矩形不对称配筋大偏压）已知一偏心受压柱的轴向力设计值N = 400KN,弯矩M = 180KN·m,截面尺寸m mm h b 500300⨯=⨯,mm a a s s 40'==,计算长度l 0 = 6.5m, 混凝土等级为C30，f c =14.3N/mm 2，钢筋为HRB335，, 2'/300mm N f f y y ==，采用不对称配筋，求钢筋截面面积。
3． （矩形不对称配筋大偏压）已知偏心受压柱的截面尺寸为mm mm h b 400300⨯=⨯，混凝土为C25级，f c =11.9N/mm 2 , 纵筋为HRB335级钢，2'/300mm N f f y y ==,轴向力N ，在截面长边方向的偏心距mm e o 200=。
距轴向力较近的一侧配置416纵向钢筋2804'mm A S =，另一侧配置220纵向钢筋2628mm A S =，,35'mm a a s s ==柱的计算长度l 0 = 5m 。
求柱的承载力N 。
4．（矩形不对称小偏心受压的情况）某一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸,500300mm mm h b ⨯=⨯计算长度,40,6'0mm a a m l s s ===混凝土强度等级为C30，f c =14.3N/mm 2,0.11=α,用HRB335级钢筋，f y =f y ’=300N/mm 2,轴心压力设计值N = 1512KN,弯矩设计值M = 121.4KN ·m,试求所需钢筋截面面积。
结构设计原理偏心受压构件
本章主题
• 偏心受压构件的破坏形态及其特征 • 大偏心受压破坏（受拉破坏） • 小偏心受压破坏（受压破坏） • 界限破坏
• 偏心弯曲的影响 • 当长细比较大时，破坏时会产生较大的纵向弯曲，使构件偏心距增大，变形增大，承载力下降，还可
能出现失稳破坏。
• 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算 • 基本公式的引出及其应用条件 • 配筋设计 • 承载力验算
2、大、小偏心受压正截面承载力计算图式
esη e0 e's
γ0Nd
a's
x
fcd
A's
fs'dA's
x
fcdbx
h/ 2
ho
h0
h
as
σAs
As b
as
esη e0 e's
3、计算公式 纵轴方向力的平衡 :
A s 合力点取矩：
A
' s
合力点取矩：
N 0 d 作用点取矩 :
γ0Nd
h/ 2
a's
★两个基本方程中有三个未知数，
取补充条件
b ，即 x bh0
As、A's和 x，故无唯一解。 与双筋梁类似，为使总配筋面积 （As+As'）最小?可取x=ξbh0
令 N0Nd、 Mu Nes
As' Nes
fcdbh02b(10.5b)
fs'd(h0as' )
≥
m' inbh
取 s fsd
As
4 10
应变图
160 剖面 A-A
P=97KN 195KN
265KN
应力图
06-2偏心受压构件
第28页，共36页。
适用条件：
➢对矩形截面受压构件，其截面应符合：
V
Vu
1.75
1.0
f t bh0
0.07N )
➢对矩形截面受压构件，截面剪力如果符合：
V 0.25c fcbh0
则可不进行承载力计算，直接按构造要求配箍。
第29页，共36页。
偏心受压构件的构造要求
轴心受压柱的纵向受力钢筋、箍筋以及混凝土保护层的各项构造措施 均适用于偏心受压柱，此外，在值心受压拄中还应满足下列构造要求： (一)截面形式及尺寸 ➢偏心受压柱多采用矩形截面，且将长边布置在弯矩作用方向。长短 边的比值一般在1.0~2.0范围内变化，当偏心距较大时，可适当加大， 但最大不宜超过3.0。
第25页，共36页。
矩形截面偏心受压构件的斜截面承载力
➢受弯构件的斜截面抗剪： ✓一般荷载作用梁的斜截面抗剪
✓以集中荷载为主的独立矩形梁的斜截面抗剪
➢偏心受压柱的斜截面抗剪： ✓以集中荷载为主的矩形截面，同时作用有轴力。
第26页，共36页。
实验曲线：
➢在偏心受压构件中除作用有弯矩和轴向压力外尚有剪力，还应进 行斜截面受剪承载力计算，
➢B:计算x（用规范提供的方法），并判断适用条件： x＞xb ；
x
N b1 fcbhh
N e 0.431 fcbh02 (1 b )(h0 as' )
1 fcbh0
b
h0
➢C:计算As＝As’
As
As '
N
e
N
(h0
x) 2
f y ' (h0 as ' )
第18页，共36页。
弯曲变形（挠度），以f表示。
结构设计原理：偏心受压柱的破坏形态
063、偏心受压柱的破坏形态
N
N
偏心受压构件与压弯构件
N
As
As
As
M=N e0
As
As
N M=N e0
As
钢筋混凝土偏心受压构件的破坏，有两种情况：
1．受拉破坏情况 ——（大偏心受压破坏）。 2. 受压破坏情况 ——（小偏心受压破坏）。
一．受拉破坏情况 （大偏心受压破坏）
一．受拉破坏情况 （大偏心受压破坏）
二、受压破坏（小偏心受压破坏）
产生受压破坏的条件有两种情况：
⑴当相对偏心距e0/h0较小 ⑵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
N
N
As
பைடு நூலகம்太 多
ssAs
f'yA's
ssAs
f'yA's
二、受压破坏（小偏心受压破坏）
小偏心受压破坏又有三种情况 （1）偏心距小，构件全截面受压，靠近纵向力一侧 压应力大，最后该区混凝土被压碎，同时压筋达到屈服强 度，另一侧钢筋受压，但未屈服。 （2）偏心距小 ，截面大部分受压，小部分受拉，破 坏时压区混凝土压碎，受压钢筋屈服，另一侧钢筋受拉， 但由于离中和轴近，未屈服。 （3）偏心距大，但受拉钢筋配置较多。由于受拉钢 筋配置较多，钢筋应力小，破坏时达不到屈服强度，破坏 是由于受压区混凝土压碎而引起，类似超筋梁。 特征：破坏是由于混凝土被压碎而引起的，破坏时靠 近纵向力一侧钢筋达到屈服强度，另一侧钢筋可能受拉也 可能受压，但都未屈服。
◆ 形成这种破坏的条件是：偏心距e0较大，且受拉侧
纵向钢筋配筋率合适，是延性破坏。
破坏特征： 截面受拉侧混凝土较
早出现裂缝，As的应力随
6.3.1 偏心受压构件受力特征-结构设计原理-湖大
N
◆ 侧向挠度 f 的影响已很大。
N0
◆在未达到截面承载力极限状态之前， 侧向挠度 f 已呈不稳定发展，即柱 Nus 的轴向荷载最大值发生在荷载增长 Num
Nusei Numei
曲线与截面承载力 Nu-Mu相关曲线 Nul Nul ei
相交之前。
◆ 这种破坏为失稳破坏，应进行专门 计算
Num fm Nul fl
6.3.1
17
四.柱纵向弯曲的影响——偏心距增大系数
1.柱的变形
➢ 对跨中截面，轴力N的偏
心距为e0 + f ，即跨中截
面的弯矩为： M =N ( e0 + f )
➢ M1＝Ne0 为一阶弯矩； M2＝Nf 为二阶弯矩；
6.3.1
e0
N y
f
l
x
N
e0
N e0
N (e0+f )
18
◆ 由于柱的侧向挠曲变形，轴向力将在柱内产生二阶效应， 引起附加弯矩。
Nusei Numei
Nul Nul ei
Num fm Nul fl
M0
M
◆ 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，对于长柱，在设计中应考虑附加挠度 f 对弯矩增大
的影响。
6.3.1
21
➢ 长细比l0/h >30的细长柱：
6.3.1
10
受拉破坏
受压破坏
6.3.1
11
二.受拉破坏及受压破坏的界限（大小两种偏压的判断）
➢ 根本判断
大、小偏压破坏的本质区别是较大受压边缘混凝土压碎而破坏 时，受拉钢筋是否屈服，这与受弯构件适筋与超筋破坏的区别 一致，且受压构件在其受力破坏过程中，平截面假定亦能较好 地满足，故知大小偏压两种破坏的界限是：