钢筋混凝土结构设计原理偏心受压构件承载力
钢筋砼偏心受力构件承载力计算
Nu(kN)
1000 800 600 400 200
0
受压破坏
B
A
界限破坏
受拉破坏
10 20 30 40
利用M-N相关曲线寻找最不利内力：
• 作用在结构上的荷载往往有很多种，在结构设 计时应进行荷载组合；
• 在受压构件同一截面上可能会产生多组M、N 内力他们当中存在一组对该截面起控制作用；
• 这一组内力不容易凭直观多组M、N中挑选出 来，但利用N-M相关曲线的规律，可比较容易 地找到最不利内力组合
As先屈服，然后受压混凝土达到c,max,
As f y。
受拉破坏 (大偏心受
压破坏)
N
cmax1
cmax2
cu
ei N
ei N
sAs
f yAs
sAs
f yAs
(a) N
(b)
(c)
N的偏心较小一些或N的e0大，
然而As较多。 截面大部分受压
受
而少部分受拉，荷载增大沿构 件受拉边一定间隔将出现垂直
ei+ f = ei(1+ f / ei) = ei
=1 +f / ei
…7－6
––– 偏心距增大系数
ei N
af ei
f
N
图7-9
l
2 0
10
1
f
cu y
h0
规范采用了的界限状态为 依据，然后再加以修正
1 1
1 4 0 0 ei
(
l0 h
)2
1
2
h0
…7－7
式中： ei = e0+ ea
短柱 中长柱 细长柱
––– 材料破坏 ––– 失稳破坏
第八章 偏心受力构件
h<600 (a)
600≤h≤1000 (b)
1000<h≤1500 (c)
600≤h≤1000 (d)
600≤h≤1000 (e)
1000<h≤1500 (f)
分离式箍筋 (g)
内折角 (h)
图7-2
当 h ≥ 600mm时，在侧面设φ10～16的构造筋 ′ As As ρ′ = ρ= ′ bh0 bh0 0.2% = ρmin ≤ ρ 0.2% = ρ′min ≤ ρ′
8.2.2 截面形式 截面形式应考虑到受力合理和模板制作方便。 矩形 b ≥250mm
( ) 工字型(截面尺寸较大时) h′f ≥ 100mm d ≥ 80mm 且 为避免长细比过大降低构件承载力 l0/h≤25， l0/d≤25。
第
l0/b ≤ 30
八 章
钢筋混凝土结构设计原理
8.2.3 配筋形式 • 纵筋布置于弯矩作用方向两侧面 d≥12mm 纵筋间距>50mm 中距≤ 350mm
混凝土结构设计原理
第八章 偏心受力构件承载力计算
§8.1 概 述 8.1.1 定义 偏心受力构件是指轴向力偏离截面形心或构件 同时受到弯矩和轴向力的共同作用。
N NM N
(a)
N N M
(b)
N
(c)
(d)
(e)
(f)
虽然承受的荷载形式多种多样，但其受力本质是 相同的，它们之间也是可以相互转化的 如下图所示
第 八 章
钢筋混凝土结构设计原理
复合箍筋要点： 1、适用情况；b＞400mm且截面各边纵筋多于3根 b≤400mm但截面各边纵筋多于4根 2、截面形状复杂的柱，不可采用具有内折角的箍 筋，避免产生向外的拉力，致使折角处的混凝 土破损，而应采用分离式箍筋
双向偏心受压构件的正截面的承载力计算
(2) 长柱的受力分析和破坏形态(l0/b＞8、l0/d＞7） 1) 初始偏心距 → 产生附加 弯矩和侧向挠度 → 偏心距增加 → 附加弯矩和侧向挠度不断增加 →长柱在N和M共同作用下破坏 2)长柱的破坏特征 破坏时，首先在凹侧出现纵向 裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋 被压屈向外凸出；凸侧混凝土出 现横向裂缝，侧向挠度不断增加， 柱子破坏。→ 表现为“材料破坏” 和“失稳破坏”。长细比l0/b很大 时，表现为失稳破坏； 图6-6 长柱的破坏
6.1.1 截面型式及尺寸
柱的吊装方式及简图
6.1.1 截面型式及尺寸
2. 截面尺寸： (1) 方形或矩形截面柱 截 面 不 宜 小 于 250mm×250mm （ 抗 震 不 宜 小 于 300mm×300mm） 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细 比过大，承载力降低过多，常取 l0/b≤30， l0/h≤25 。此处 l0 为 柱的计算长度，b为矩形截面短边边长，h为长边边长。 为了施工支模方便，柱截面尺寸宜使用整数，截面尺寸 ≤ 800mm ，以 50mm 为模数；截面尺寸＞ 800mm ，以 100mm 为模数。 (2) 工字形截面柱 翼缘厚度≦120mm，腹板厚度≦100mm。
3. 箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用
HRB400级钢筋。
6.1.3 纵 筋
1. 纵筋的配筋率 轴心受压构件、偏心受压构件全部纵筋的配筋率≦0.6 ％；同时，一侧钢筋的配筋率≦ 0.2 ％。（用全截面计算） 2. 轴心受压构件的纵向受力钢筋 (1) 沿截面四周均匀放置，根数不得少于 4 根， ( 圆柱根 数）图6-1(a)； (2)直径不宜小于 12mm，通常为16～32mm。宜采用较 粗的钢筋； (3) 全部纵筋配筋率≧ 5％。
结构设计原理：偏心受压柱承载力复核
《结构设计原理》课件偏心受压柱承载力复核b h ’d N d M 0l sA 's A 已知截面尺寸 (通常是根据经验或以往类似的设计资料确定)，构件安全等级，轴向力组合设计值 ，弯矩组合设计值 ，混凝土及钢筋的等级，构件计算长度 ,钢筋截面积 及 ,复核构件的承载力。
。
计算步骤：首先判断配筋率是否满足规范要求。
1．弯矩作用平面的承载力复核s A 's A 截面复核时，因 及 均为已知，故应通过实际的 与 的关系来判断截面是大偏心还是小偏心。
一般可先取 ，代人基本公式中求 ，即可求得 。
当 时，截面为大偏心受压；否则，当 时，截面为小偏心受压。
ξbξs sd f σ=x 0x h ξ=bξξ≤bξξ>①大偏心受压( )b ξξ≤/02s b a x hξ≤≤s sdf σ=若 ，计算的 即为大偏心受压构件截面受压区高度，此时 ， 然后按下式进行截面复核： x//0u cd sd s s s dN f bx f A A N σγ=+-≥若 时，可以先由式 求得考虑部分受压钢筋作用的承载力 ，另外，按不考虑受压钢筋作用，即令 ，取为单筋截面，重新求得截面受压区高度 ，由此可得到承载力 截面复核时的大偏心受压构件承载力 应取 和 中较大值。
/2s x a <()''0d s sd s s N e f A h a γ≤-０/0s A =2u N 1u Nu N 1u N 2u N x。
②小偏心受压（ ）b ξξ>联合使用计算公式来确定小偏心受压构件截面受压区高度，化简后可得：320Ax Bx Cx D +++=式中各系数计算表达式：0.5cd A f b=-0()cd s B f b e h =-//cu s s ssd s s C E A e f A e ε=-0cu s s s D E A e h εβ=-由上式可求得 和相应的 值 ξx a)当 时，截面部分受压，部分受拉。
混凝土结构设计原理习题之四、五(含答案)钢筋混凝土受压受拉构件承载力计算试题
混凝土结构设计原理习题集之四6 钢筋混凝土受压构件承载力计算一、填空题：1．偏心受压构件的受拉破坏特征是 ______________________________________ ，通常称之为_____ ；偏心受压构件的受压破坏特征是_________________________________ ，通常称之为 _______ 。
2．矩形截面受压构件截面，当l0/h __ 时，属于短柱范畴，可不考虑纵向弯曲的影响，即取 ___ ；当l0/h ___ 时为细长柱，纵向弯曲问题应专门研究。
3．矩形截面大偏心受压构件，若计算所得的ξ≤ξb，可保证构件破坏时 ____ ；x=ξb h0≥2a s′可保证构件破坏时 _______ 。
4．对于偏心受压构件的某一特定截面（材料、截面尺寸及配筋率已定），当两种荷载组合同为大偏心受压时，若内力组合中弯矩M值相同，则轴向N越 __ 就越危险；当两种荷载组合同为小偏心受压时，若内力组合中轴向力 N 值相同，则弯矩M 越 __ 就越危险。
5．由于轴向压力的作用，延缓了 __ 得出现和开展，使混凝土的 __ 高度增加，斜截面受剪承载力有所 ___ ，当压力超过一定数值后，反而会使斜截面受剪承载力 __ 。
6．偏心受压构件可能由于柱子长细比较大，在与弯矩作用平面相垂直的平面内发生_____ 而破坏。
在这个平面内没有弯矩作用，因此应按 ______ 受压构件进行承载力复核，计算时须考虑 ______ 的影响。
7．矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm，为了避免柱的长细比过大，承载力降低过多，常取l0/b≤，l0/d≤（b为矩形截面的短边，d为圆形截面直径，l0为柱的计算长度）。
8．《规范》规定，受压构件的全部纵向钢筋的配筋率不得小于 ___ _ ，且不应超过___ 。
9．钢筋混凝土偏心受压构件在纵向弯曲的影响下，其破坏特征有两种类型： _______ 和_________ ；对于短柱和长柱属于 ______ ；细长柱属于 ______ 。
钢筋混凝土偏心受压构件承载力计算
式中：
ei e0 ea
当 >b时 —受压破坏(小偏心受压)
N M
ssAs
f'yA's
¢ s s As N ( N u )1 f cbx f y¢ As x ¢ (h0 a¢) N e 1f cbx(h0 ) f y¢ As 2
2.两种偏心受压破坏形态的界限 二者根本区别：距N较远侧钢筋在构件破坏时是否能屈服。 当 b 时，为大偏心受压构件； 当 b 时，为小偏心受压构件。
Ê Ü À Æ » µ
Ü Ñ Ê ¹ Æ » µ
3．偏心受压构件的N-M相关曲线 对于给定截面、配筋及材料强度的偏心受压构件，到 达承载能力极限状态时，截面承受的内力设计值N，M并不 是独立的，而是相关的。 任意点e位于图 中曲线的内侧，说明 截面在该点坐标给出 的内力组合下未达到 承线能力极限状态 是安全的；若e点位 于图中曲线的外侧， 则表明截面的承载力 不足。
偏心受拉构件是一种介于轴心受拉构件与受弯构件之 间的受力构件。承受节间荷载的悬臂式桁架上弦、建筑及 桥梁工程中的双肢柱的受拉肢、矩形水池的池壁，属于偏 心受拉构件。
钢筋混凝土偏心受压构件多采用矩形截面，截面尺寸 较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面。 偏心受拉构件多采用矩形截面。
§7.2 偏心受压构件正截面承载力计算
第7章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
本章的重点是： 了解偏心受压构件的受力特性，熟悉两种不同的受压 破坏特性及两类受压构件 掌握其判别方法；
熟悉偏心受压构件的二阶效应及计算方法；
钢筋混凝土结构原理6 受压构件
第6章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算
当混凝土压应力达到峰值应 外荷载不再增加， 变 ， 外荷载不再增加 ， 压缩 变形继续增加， 变形继续增加 ， 出现的纵向 裂缝继续发展， 裂缝继续发展 ， 箍筋间的纵 筋发生压屈向外凸出， 筋发生压屈向外凸出 ， 混凝 土被压碎而整个构件破坏。 土被压碎而整个构件破坏。 应力峰值时的压应变一般在0.0025～0.0035之间。 《 规范》 偏于 ～ 之间。 规范》 应力峰值时的压应变一般在 之间 安 全 地 取 最 大 压 应 变 为 0.002 。 受 压 纵 筋 屈 服 强 度 约
(a)轴心受压
(b)单向偏心受压
(c)双向偏心受压
第6章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
偏心受压构件的构造要求
1. 混凝土强度等级、计算长度及截面尺寸 混凝土强度等级、 截面形状和尺寸： ⑴截面形状和尺寸：P124 采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。 ◆ 采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。 ◆ 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。 柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l ◆ 柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在 0/b≤30及l0/h≤25。 及 。 ◆当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长 当柱截面的边长在 以下时，一般以 为模数， 以下时 为模数 以上时， 为模数。 在800mm以上时，以100mm为模数。 以上时 为模数 （ 2）混凝土强度等级 ： 受压构件的承载力主要取决于混凝土强 ） 混凝土强度等级： 一般应采用强度等级较高的混凝土。 度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱 的混凝土强度等级常用C30~C40，在高层建筑中，C50~C60级混 的混凝土强度等级常用 ，在高层建筑中， 级混 凝土也经常使用。 凝土也经常使用。
混凝土结构设计原理习题之四、五(含答案)钢筋混凝土受压受拉构件承载力计算试题
混凝土结构设计原理习题集之四6钢筋混凝土受压构件承载力计算一、填空题：1 .偏心受压构件的受拉破坏特征是_ _，通常称之为_______________ _ ；偏心受压构件的受压破坏特征是通常称之为 _______________ 。
2 •矩形截面受压构件截面，当l o/h —时，属于短柱范畴，可不考虑纵向弯曲的影响，即取_ _ ;当l o/h _ _时为细长柱，纵向弯曲问题应专门研究。
3 •矩形截面大偏心受压构件，若计算所得的E0,可保证构件破坏时_ 一 ;x= $h o场a s可保证构件破坏时 ________________ 。
4 •对于偏心受压构件的某一特定截面（材料、截面尺寸及配筋率已定），当两种荷载组合同为大偏心受压时，若内力组合中弯矩M值相同，则轴向 N越 ______________ 就越危险；当两种荷载组合同为小偏心受压时，若内力组合中轴向力N值相同，则弯矩 M越___________ _ 就越危险。
5 •由于轴向压力的作用，延缓了_____________ 得出现和开展，使混凝土的____________ 高度增加，斜截面受剪承载力有所 ____________ ，当压力超过一定数值后，反而会使斜截面受剪承载力__________ 。
6 •偏心受压构件可能由于柱子长细比较大，在与弯矩作用平面相垂直的平面内发生_______ 而破坏。
在这个平面内没有弯矩作用，因此应按__________________ 受压构件进行承载力复核，计算时须考虑_ _的影响。
7.矩形截面柱的截面尺寸不宜小于mm ,为了避免柱的长细比过大，承载力降低过多，常取l o/b < , l o/d w （b为矩形截面的短边，d为圆形截面直径，I o为柱的计算长度）。
8 •《规范》规定，受压构件的全部纵向钢筋的配筋率不得小于 ____，且不应超过。
9 •钢筋混凝土偏心受压构件在纵向弯曲的影响下，其破坏特征有两种类型： _________ 和_____________ ;对于短柱和长柱属于;细长柱属于_。
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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。
5．（矩形对称配筋大偏压）已知一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸,400300mm mm h b ⨯=⨯柱的计算长度mm a a m l s s 35,0.3'0=== ，混凝土强度等级为C35，f c = 16.7N/mm 2,用HRB400级钢筋配筋，f y =f ’y =360N/mm 2,轴心压力设计值N = 400 KN,弯矩设计值M = 235.2KN ·m,对称配筋，试计算?'==s s A A6．(矩形对称配筋小偏压)条件同6-4，但采用对称配筋，求=s A ='s A ？7．已知某柱子截面尺寸mm mm h b 400200⨯=⨯，mm a a s s 35'==，混凝土用C25，f c =11.9N/mm 2,钢筋用HRB335级，f y =f ’y =300N/mm 2，钢筋采用，对称配筋，='s A =s A 226mm 2,柱子计算长度l 0=3.6m,偏心距e 0=100mm, 求构件截面的承载力设计值N 。
8．某I 形柱截面尺寸如图6-22所示，柱的计算长度0l = 6.8m 。
对称配筋。
混凝土等级为C30，mm a a s s 35'==，f c =14.3N/mm 2,钢筋为HRB400, f y =f ’y =360N/mm 2,轴向力设计值N = 800KN ，弯矩M=246KN ·m 求钢筋截面面积。
9．某单层厂房下柱，采用I 形截面，对称配筋，柱的计算长度l 0=6.8m, 截面尺寸如图6-23所示，mm a a s s 40'==混凝土等级为C30，f c =14.3N/mm 2，钢筋为HRB400，f y =f ’y =360N/mm 2,根据内力分析结果，该柱控制截面上作用有三组不利内力：○1N = 550KN ，M=378.3KN ·m ○2N = 704.8KN ，M =280KN ·m ○3N = 1200KN ，M = 360KN ·m根据此三组内力，确定该柱截面配筋面积。
第六章 偏心受压构件承载力计算题参考答案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 。
解：⑴求e i 、η、emm N M e 3001060010180360=⨯⨯== mm e a 20=mm e e e a i 320203000=+=+=0.1415.2106006003003.145.05.031>=⨯⨯⨯⨯==N A f c ζ 取0.11=ζ0.1,155600300020=<==ζh l 03.10.10.15560320140011)(140011221200=⨯⨯⨯⨯+=+=ζζηh lh e i03.1=ηmm a h e e s i 59040260032003.12=-+⨯=-+=η （2）判别大小偏压mm h mm e i 1685603.03.06.32932003.10=⨯=>=⨯=η 为大偏压mm a h e e s i 6.6940260032003.12/''=+-⨯=+-=η （3）求A s由()'0''0'12s s y f c a h A f x h x b f Ne -+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=α 即)40560(402300)5.0560(3003.140.1590106003-⨯⨯+-⨯⨯⨯⨯=⨯⨯x x 整理得：06.135********=+-x x 解得 mm x 7.9811=(舍去)，mm x 3.1382=由于x 满足条件：0'2h x a b s ξ<<由s y s y c A f A f bx f a N -+=''1得2min 23''1360600300002.07.379402300106003.1383003.140.1mm bh mm A f f A f Nbx f A s yy syc s =⨯⨯=>=+⨯-⨯⨯⨯=+-=ρα选用受拉钢筋，2402mm 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。
解：（1）求e i 、η、emm N M e 4501040010180360=⨯⨯== 有因为mm mm h 207.163050030<== 取=a e mm 20mm e e e a i 470204500=+=+=0.1681.2104005003003.145.05.031>=⨯⨯⨯⨯==N A f c ζ 0.11=ζ.112.10.10.146047014001311400110.11513500/650022120020>=⨯⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+==<==ζζηζh l h e h l i ，所以，12.1=ηmm a h e e s i 4.73640250047012.12=-+⨯=-+=η （2）判别大小偏压mm h mm e i 1384603.03.04.52647012.10=⨯=>=⨯=η按大偏心受压计算。
（3）计算's A 和s A550.00033.010230018.0151=⨯⨯+=+=us y b E f εβξ550.0==b ξξ则()())40460(300)550.05.01(550.04603003.140.14.736104005.0123'0'201'<-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=---=sy b b c s a h f bh f Ne A ξξα 按构造配筋 2'min '300500300002.0mm bh A s =⨯⨯==ρ由公式=Ne ()'0''s s y a h A f -()ξξα5.01201-+bh f c 推得341.04603003.140.1)40460(300300104.736400211)(21123201'0''=⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯⨯--=----=bh f a h A f Ne c s s y αξ23''018.120930030030030010400341.04603003.140.1mm f f A f Nbh f A yy syb c s =⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯=+-=ξα 故受拉钢筋取，A s = 1256mm 2 受压钢筋取，='s A 402mm 23． （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 。
解：（1）求界限偏心距ob eC25级混凝土,,/9.112mm N f c =HRB335级钢筋查表得550.0=b ξ，mm h o 365=。
由于A ’s 及A s 已经给定，故相对界限偏心距00/h e b 为定值，o s y s y o b c s s y s y o b b c b bo ob h A f A f h b f a a h A f A f h h h b f a h N M h e )()2)((5.0)(5.0''1''010-+-++-==ξξξ 365)6283008043003653009.11550.0(2330)628804(300)365550.0400(3653009.11550.0⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯==0.506ob i i a ob e e mm e mm e mm e >=+===⨯=,22020200,20,185365506.0属大偏心受压。