偏心受压柱.ppt
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1、,5.3.3 偏心受压柱,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。,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: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
2、快,首先达到屈服。此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小 最后受压侧钢筋As 受压屈服,压区混凝土压碎而达到破坏。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。破坏始自受拉钢筋先屈服,最后受压区混凝土被压碎而破坏,破坏时一般受压钢筋也能达到屈服强度。属塑性破坏。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。,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,小偏心受压破坏(受压破坏)有两种情况:图5-69。(A)当相对偏心距e0/h0较小;(B)虽然相对偏心距e0/h0较大,但受拉侧纵向钢筋配置较多
3、时,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,小偏心受压破坏:,截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大;受拉侧钢筋应力较小;当相对偏心距e0/h0很小时,受拉侧还可能出现受压情况;截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏;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,受拉侧钢筋未达到受拉屈服,破坏具有脆性性质;第二种情况在设计应予避免,因此受压破坏一般为偏心距较小的情况,故常称为小偏心受压。,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,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,界限
4、破坏及大小偏心受压的分界,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.2 弯矩和轴力对偏压构件的影响,偏心受压构件实际上是弯矩M和轴力N共同作用的构件,偏心距e0=M/N,M,N对构件的作用彼此互相牵制。对于小偏压,Nu增大Mu减小或Mu增大Nu减小;对于大偏压,Nu增大Mu增大或Nu减小Mu减小。曲线里面是安全区,外面是非安全区。,Mu,Nu,轴压破坏,弯曲破坏,界限破坏,小偏压破坏,大偏压破坏,N相同M越大越不安全,M 相同:大偏压,N越小越不安全 小偏压,N越大越不安全,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.2 弯矩和轴力对偏压构件的影响,例:对大偏压构件,下面四种内力组合:M=450kNm,N=
5、1000kN;M=400 kNm,N=1010 kN;M=400 kNm,N=1200 kN;M=450 kNm,N=900 kN。哪组为最不利组合。对小偏压构件,下面四种内力组合:M=65 kNm,N=2400 kN;M=70 kNm,N=2400 kN;M=60 kNm,N=2400 kN;M=60 kNm,N=2300 kN。哪组为最不利组合。,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.3 附加偏心距ea和初始偏心距ei,考虑到工程中实际存在着竖向荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性、配筋的不对称性以及施工偏差等因素,规范在偏心受压构件受压承载力计算中,规定必须计入轴向压力在偏心方向的
6、附加偏心距ea。参考国外规范的经验,规范把ea取为20mm和偏心方向尺寸的1/30两者中的较大值。因此,轴向压力的计算初始偏心距ei应为:,式中 e0轴向压力对截面重心的偏心距:,。,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.4 结构二阶效应的考虑,在偏心受压构件中,二阶效应指的是纵向弯曲引起的二阶弯矩。即:承受偏心压力的构件将产生纵向弯曲(即侧向变形),导致e0e0+f,使截面中弯矩变为N(e0+f),f是随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。,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.4 结构二阶效
7、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。偏心受压短柱(l0/h5):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,图5-73,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.4 结构二阶效应的考虑,比较细长的偏压柱(中长柱)(5l0/h30):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
8、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。,5.3.3 偏心受压柱,5.3.3.4 结构二阶效应的考虑,过于细长的偏压柱(长细比l0/h 30 细长柱):侧向挠度 f 的影响已很大;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;柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承载力Nu-Mu相关曲线相交之前;这种破坏为失稳破坏。在E点的承载力以达到最大,但此时截面内钢筋应力并未达到屈服强度,混凝土也未压碎,
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