结构设计原理偏心受压构件ppt.
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偏心受压构件受力分析ppt课件
量有很大关系
压
弯
构
件
As
h
e0
N
N, M=Ne0
b
8.1.1 破坏形态
受拉破坏(大偏心受压破坏)
As
当相对偏心距e0 / h0较大，且As配置的
不过多时会出现受拉破坏。受拉破坏也
称为大偏心受压破坏。
应力应变的分布 破坏特点
受拉钢筋首先屈服， 而后受压区混凝土被 压坏。
受拉和受压钢筋均可
N Nu a1 fcbh0 fyAs fy As
Ne Nue a1 fcasbh02 fyAs h0 as As minbh
截面设计
大偏心受压构件
As和A’s均未知，求As和A’s
以As＋A’s最小为补充条件
取 = b
As
Ne
a1 fcb (1 0.5b )bh02
fy(h0 as)
As
a1 fcbh0b fy
fyAs N
minbh
取 As minbh
已知A’s，求As
as
Ne
fyAs(h0 a1 fcbh02
as)
2as / h0 1 1 2as b
As a1 fcbh0
fyAs N fy
minbh
截面设计
小偏心受压构件
As和A’s均未知，求As和A’s
x
ei N
N
l0
考虑构件挠曲二阶效应的条件
弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，
当同一主轴方向的杆端弯矩M1/M2 不大于0.9
且设计轴压比不大于0.9 时，
若满足:
lc / i 34 -12( M1 / M 2 )
可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响；
《偏心受压柱》课件
理的截面尺寸、配筋等参数。
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。
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。
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
第16页/共43页
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
第4页/共43页
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
第5页/共43页
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
第29页/共43页
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
偏心受压构件课件
si
cu
Es
(
x
/ h0i
1)
得一元三次方程
Ax3 Bx2 Cx D 0
7-20
1.当 h / h0 z b 时,取 x / h0
由7-10可钢筋应力 s
s
cu
E
s
(
h0
x
1)
求得钢
筋中的应力 。s 再将钢筋面积 、As 钢筋应力 以及s 值代x
入式（7-4）中，
0 Nd fcdbx fsd As s As
即可得所需钢筋面积 As且应满足 。 As' m inbh
当 时h / h，0 取 则钢x 筋h面积 计算式为As ：
As'
Nes
)]
➢当 2as x 时bh，0
As
fcdbx
f
' sd
As'
0 Nd
f sd
➢当 x ，bh且0
时x ， 2as
令 x ,2则a可s 求得
As
0 Nd es
fsd (ho as )
2）当 e0 0时.3h0
已知：b h N d M d
f cd
f sd
f sd
l0
求： As 、As'
N
2．受压破坏——小偏心受压破坏
N
产生条件： （1）偏心距很小。 （2）偏心距 (e0 较/ h小) ，或偏心距较大而受拉钢
筋较多。 （3）偏心距 (e0很/ h小) ，但离纵向压力较远一侧
钢筋数量少，而靠近纵向力N一侧钢筋较多时。 破坏特征：
一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限 压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离 纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不 到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土 强度和受压钢筋强度。 破坏性质：脆性破坏。
《双向偏心受压构》课件
实际工程中的应用案例
案例一
某大型桥梁的桥墩设计，采用了双向偏心受压构件，有效提高了桥墩的承载能力 和稳定性。
案例二
高层建筑的地下室混凝土墙，通过优化双向偏心受压构件的设计，增强了地下室 混凝土墙的抗压性能。
工程案例的优缺点分析
优点
双向偏心受压构件能够显著提高结构的承载能力和稳定性， 降低结构变形和破坏的风险。
根据工程要求和构件的重要性， 选择适用的混凝土强度等级，确 保构件的抗压和抗弯能力。
配筋率
根据构件的承载能力和稳定性要 求，确定合理的配筋率，以保证 构件在受力过程中的稳定性。
截面尺寸与形状
截面尺寸
根据构件的承载能力和稳定性要求， 确定合适的截面尺寸，以满足构件的 承载和稳定性要求。
截面形状
根据构件的受力特性和施工条件，选 择合理的截面形状，以提高构件的承 载能力和稳定性。
质量检测与验收
对完成的构件进行质量检 测和验收，确保满足设计 要求和规范标准。
常见问题的预防与处理
混凝土开裂
采取措施预防混凝土开裂，如控 制水灰比、加强养护等。
钢筋移位
采取措施防止钢筋移位，如增加支 撑、加强固定等。
施工误差
对施工误差进行及时纠正，如调整 钢筋位置、重新浇筑混凝土等。
06
工程实例分析
《双向偏心受压构件》PPT 课件
目录
• 双向偏心受压构件的基本概念 • 双向偏心受压构件的受力分析 • 双向偏心受压构件的设计与计算
目录
• 双向偏心受压构件的构造要求 • 双向偏心受压构件的施工与质量控制 • 工程实例分析
01
双向偏心受压构件的基本 概念
定义与特性
01
02
定义
《偏心受压构》课件
临界力的计算
临界力：偏心 受压构件在失 稳前所能承受 的最大力
临界力公式： EI/r^2，其中E 为弹性模量，I 为惯性矩，r为 偏心距
临界力与偏心 距的关系：临 界力随偏心距 的增大而减小
临界力与弹性 模量的关系： 临界力随弹性 模量的增大而 增大
临界力与惯性 矩的关系：临 界力随惯性矩 的增大而增大
实例分析结果与结论
实例分析：选取了某桥梁的偏心受压构件进行分析 结果：分析了构件的受力情况、变形情况、稳定性等 结论：偏心受压构件在工程中具有较好的稳定性和承载能力 建议：在实际工程中，应根据具体情况选择合适的偏心受压构件
感谢观看
汇报人：PPT
数值模拟 造要求
截面尺寸要求
截面厚度：根据受力情况确 定，一般不小于20mm
截面宽度：根据受力情况确 定，一般不小于50mm
截面高度：根据受力情况确 定，一般不小于100mm
截面形状：一般为矩形或圆 形，根据受力情况确定
截面材料：一般为混凝土或 钢材，根据受力情况确定
抗震计算方法：基于能量 理论的抗震设计方法
抗震计算方法：基于位移 理论的抗震设计方法
抗震构造措施
加强构件的刚度，提高其抗震能力
采用合理的配筋方式，提高构件的抗 震能力
采用合理的截面形状和尺寸，提高构 件的承载能力
采用合理的隔震措施，降低地震对构 件的影响
采用合理的连接方式，提高构件的稳定 性
采用合理的抗震设计方法，提高构件 的抗震能力
确定分析 对象：选 择具有代 表性的偏 心受压构 件
收集数据： 收集构件 的尺寸、 材料、荷 载等信息
建立模型： 根据收集 到的数据 建立计算 模型
计算分析： 利用计算 模型进行 受力分析、 变形分析 等
第七章偏心受压构件的正承载力计算-PPT
xc得关系为x x。c
基本计算公式
受压区混凝土都能达到极限压应变; As’达到抗压强度设计值fsd’ ;
As受拉,也可能受压,大小ss。
es e0 h 2 as
es' e0 h 2 as'
es 、 es' —分别为偏心应力 0 Nd 至钢筋 As 合力点和钢筋 As' 合力作用点的距离；
1 2
ei
N
f
s
t
c
h0
偏心距增大系数
1 f
ei
f
1 1717
l0 2 h0
1 2
1
1 1717ei
l0 2 h0
1
2
h 1.1h0
1 1
1400 ei
l0 h
2
1
2
h0
ei
N
f
s
t
c
h0
根据偏心压杆得极限曲率理论分析,《公路桥规》规定
1 1 1400
e0
(
l0 h
)2
1
2
h0
1
0.2 2.7
as 、 as' —分别为钢筋 As 合力点和钢筋 As' 合力作用点至截面边缘的距离。
基本计算公式
纵轴方向得合力为零
0 Nd
Nu
fcdbx
f
' sd
As'
s s As
对钢筋As合力点得力矩之与等于零
0 Nd es
Mu
fcd
bx(h0
x 2
)
f
' sd
As'
(h0
as'
)
1
2
基本计算公式
受压区混凝土都能达到极限压应变; As’达到抗压强度设计值fsd’ ;
As受拉,也可能受压,大小ss。
es e0 h 2 as
es' e0 h 2 as'
es 、 es' —分别为偏心应力 0 Nd 至钢筋 As 合力点和钢筋 As' 合力作用点的距离；
1 2
ei
N
f
s
t
c
h0
偏心距增大系数
1 f
ei
f
1 1717
l0 2 h0
1 2
1
1 1717ei
l0 2 h0
1
2
h 1.1h0
1 1
1400 ei
l0 h
2
1
2
h0
ei
N
f
s
t
c
h0
根据偏心压杆得极限曲率理论分析,《公路桥规》规定
1 1 1400
e0
(
l0 h
)2
1
2
h0
1
0.2 2.7
as 、 as' —分别为钢筋 As 合力点和钢筋 As' 合力作用点至截面边缘的距离。
基本计算公式
纵轴方向得合力为零
0 Nd
Nu
fcdbx
f
' sd
As'
s s As
对钢筋As合力点得力矩之与等于零
0 Nd es
Mu
fcd
bx(h0
x 2
)
f
' sd
As'
(h0
as'
)
1
2
结构设计原理偏心受压构件
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
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
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小偏心受压试验
依据偏心受压短柱的试验结果
4 10 300 P e0=25mm
100
250
650
A
A
P(kN )
160 剖面 A-A
200 P P 100 e0 =25 50
f cu =20.4 Mpa f s=370Mpa
应变图
P=97KN 195KN 265KN
偏心压力
150
应力图
P=250KN
7.2
偏心受压构件的纵向弯曲
长细比较大的长柱，由于侧 向变形的影响，各截面所受 的弯矩不再是 Ne0 而变成 N (e0 y )
偏心受压构件截面弯矩中
Ne0
称为初始弯矩或一阶弯矩 称为附加弯矩或二阶弯矩
Ny
由于二阶弯矩的影响，将造成偏 心受压构件不同的破坏类型。
7.2.1偏心受压构件的破坏类型
钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为短柱、长柱、细长柱 1）短柱（l0/h≤8）：受力路径OB，为材料破坏 2）长柱 （8＜l0/h≤30）：受力路径OC，为材料破坏 3）细长柱（l0/h>30 ）：受力路径OE，为失稳破坏 注意：由于失稳破坏与材料 破坏有本质的区别，故设计 中一般尽量不采用细长柱
P=97KN 195KN 265KN
0 1
u(mm ) 2 1 0 2 3 4 5
柱半高度侧向变位 u(mm )
沿柱高的侧向变位
P
图7－6 小偏心受压短柱试验
（尺寸单位：
）
2、受压破坏（续）
破坏特征—受压区混凝土首先压碎而达到破坏，变形很小，
破坏具有脆性性质； 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，同时横向变形较小； 远侧钢筋可能受拉也可能受压，应力状态需要计算。
偏心距e0较大
假定பைடு நூலகம்s配筋合适
大偏心受压试验
4 10 e0=80mm 300 P
100
250
650
P(kN )
160 剖面 A-A
A
A
200 P P 100 e0 =80
f cu=20.4 Mpa f s=370Mpa
应变图
P = 50KN 100KN 150KN
偏心压力
150
应力图
P = 50KN 100KN 150KN
第7章 偏心受压构件的截面承载力
东南大学交通学院 吴文清
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。
50
P=150KN
0 1
u(mm ) 4 2 0 2 3 4 5
柱半高度侧向变位 u(mm )
沿柱高的侧向变位
P
图7－4 大偏心受压短柱式件
（尺寸单位：mm ）
7.1.1、破坏形态（续）
1、受拉破坏－大偏心受压破坏
• 破坏特征—受拉侧钢筋先受拉屈服，然后受压侧混凝土压碎；（类似于 适筋梁破坏） • 这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适 筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。 • 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， 通常称为大偏心受压破坏(受拉破坏)。
偏心受压构件的破坏形态
7.1
偏心受压构件正截面受力特点和破坏形态
7.1.1、破坏形态 偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关, 同时本节内容依据偏心受压短柱的试验结果讲解。 1、受拉破坏－大偏心受压破坏
N M
M e0 N
N
fyAs
f'yA's
fyAs
f'yA's
形成条件： M较大，N较小
反映在压力和弯矩共同作用下正截面承 载力的规律，具有以下特点：
⑴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的一种内力组合。 如一组内力（N，M）在曲线内侧说明截 面未达到极限状态，是安全的；
如（N，M）在曲线外侧，则表明截面承 载力不足。
ab段为大偏心受压，受拉破坏； bc段为小偏心受压，受压破坏。
c点轴心受压 a点受弯构件
b点为钢筋与受压混凝土同时 达到其强度极限值的界限状态
(2)截面受弯承载力在b点达到最大，该点近似为界限破坏。
(3)截面受弯承载力Mu与作用的轴压力N大小有关。
在大偏心受压段，当轴压力较小时，Mu随N的增加而增 加（ab段）；
在小偏心受压时，当轴压力较大时，Mu随N的增加而减 小（bc段）。
7.1.2
受拉破坏和受压破坏的界限
b
1 fy
◆ 即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变ecu同时达到。
◆ 与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。
◆ 因此，相对界限受压区高度仍为: ◆ 偏心受压构件的截面应变分布
cu E s
斜线ad,界限状态
7.1.3 偏心受压构件的Mu-Nu相关曲线
N0
＞
N1
＞
N2
7.2.2 偏心距增大系数
常遇到长柱，需考虑由于构件侧向变 形（变位）而引起的二阶弯矩的影响
e0 u M N (e0 u ) N e0 e0 e0 u u 令 e 1 e 0 0 则 M N e0
偏心距增大系数η:当偏心受压构件较长时，会引起较大挠度，为计入挠 度影响而引入的系数。 《公路桥规》规定下面情况需考虑偏心距增大 l0 2 1 系数对构件承载力的影响： 1 ( ) 1 2 1400(e0 h0 ) h 矩形截面 l0/h > 5 e 圆形截面 l0/h > 4.4 1 0.2 2.7 0 ≤1.0 h0 其他截面 l0/r > 4.4（r为构件截面回转半径） l0 2 1.15 0.01 ≤1.0
• 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
• 轴力－弯矩相关曲线
– 反映了受压承载力随弯矩的变化而变化的规律
偏心受压构件的截面受力性能
N M=N e0 As
¢ As
e0
N
a
¢ As
a'
=
As
As
h0
¢ As
b
压弯构件
偏心受压构件
M 偏心距e0=0时，轴心受压构件 e0 N 当e0→∞时，即N=0时，受弯构件 偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯 构件。
N
fyAs
f'yA's
2、受压破坏－小偏心受压破坏
产生小偏心受压破坏的条件有三种情况：
当相对偏心距e0/h0较小，截面全部受压或大部分受压(a) 虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时(b) 当相对偏心距e0/h0很小，但是离纵向力较远一侧钢筋数量较少而靠近纵向 力一侧的钢筋较多时(c) 上述以第一种和第二种情况为主，对于第三种情况需要进行验算。