钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算

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1、6钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算本章主要介绍：矩形截面偏心受压构件承载力计算；偏心受压构件的构造要求。重点是承载力计算的方法和步骤。本章提要当轴向力N偏离截面形心或构件同时承受轴向力和弯矩时，则成为偏心受力构件。轴向力为压力时称为偏心受压构件；轴向力为拉力时称为偏心受拉构件（图6.1）。偏心受力构件又分为单向偏心和双向偏心两类：当轴向力的作用线仅与构件截面的一个方向的形心线不重合时，称为单向偏心（图6.1(a)、(b)、(d)、(e)）；两个方向都不重合时，称为双向偏心（图6.1(c)、(f)）。工程中的排架柱、多高层房屋

2、的柱等都是偏心受压构件；矩形截面水池的池壁等则属于偏心受拉构件。规范规定：偏心受力构件应进行正截面承载力计算；当同时作用有剪力V时还应进行斜截面承载力计算。图6.1偏心受力构件的受力状态类型本章内容6.1偏心受压构件承载力计算6.2偏心受压构件的构造要求6.1偏心受压构件承载力计算偏心受压构件的正截面受力性能可视为轴心受压构件（M=0）和受弯构件（N=0）的中间状况。试验结果表明：截面的平均应变符合平截面假定；构件的最终破坏是由于受压区混凝土被压碎所造成的。由于引起混凝土被压碎的原因不同，偏心受压构件的破坏形态可分为两类。6

3、.1.1试验研究分析当偏心距较大且受拉区钢筋配置得不太多时，在荷载作用下，柱截面靠近纵向力一侧受压，另一侧受拉。随着荷载的增加，首先在受拉边产生横向裂缝。随着荷载不断增加，受拉区的裂缝不断发展和加宽，受拉区的纵向钢筋首先屈服，裂缝开展比较明显，受压区不断减小，受压边缘混凝土达到极限压应变εcu而被压碎，构件宣告破坏。这种破坏始于受拉钢筋先达到屈服强度，最后由混凝土（受压区）被压碎而引起的。图6.2为大偏心受压破坏。6.1.1.1大偏心受压破坏图6.2大偏心受压破坏形态当偏心距较小，或者虽然偏心距较大但受拉纵向钢筋配置得太多时，

4、构件的破坏始于靠近纵向力一侧。在破坏时，靠近纵向力一侧的钢筋首先屈服，该侧混凝土也达到极限压应变；而另一侧的钢筋和混凝土应力均较小，且可能受拉，也可能受压。这种破坏称为小偏心受压破坏。小偏心受压破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。图6.3为小偏心受压破坏形态。大、小偏心受压之间的根本区别是：截面破坏时受拉钢筋是否屈服。6.1.1.2小偏心受压破坏图6.3小偏心受压破坏形态大、小偏心受压破坏之间存在一种极限状态，称为“界限破坏”。根据界限破坏特征和平截面假定，不难推算出界限破坏时截面相对受压区高度公式为：大、小偏心的判别

5、式为：当ξ≤ξb时，或x≤ξbh0时为大偏心受压；当ξ＞ξb时，或x＞ξbh0时为小偏心受压。6.1.1.3大、小偏心的界限规范规定附加偏心距ea：取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30两者中的较大者。偏心受压构件的初始偏心距为：ei=e0+ea6.1.2偏心距增大系数η6.1.2.1附加偏心距ea钢筋混凝土偏心受压构件，在承受偏心压力后，会产生纵向弯曲变形，然后纵向力又将加剧纵向弯曲变形，这种现象随柱的长细比和初始偏心距的增大而增大，见图6.4。规范规定，采用把初始偏心距乘以一个偏心距增大系数η的方法解决纵向弯

6、曲的影响问题，即：根据偏心受压构件试验挠曲线的实验结果和理论分析，规范给出了偏心距增大系数的如下计算公式：6.1.2.2偏心距增大系数η式中ξ1和ξ2可分别按下式计算：ξ1=0.5fcA/N或近似计算ξ1=0.2+2.7ei/h0当计算的ξ1＞1时，取ξ1=1。当l0/h＞15时，ξ2=1.15-0.01l0/h当l0/h≤15时，取ξ2=1。图6.4纵向弯曲变形当ξ≤ξb时为大偏心受压，其正截面承载力计算的基本假定与受弯构件相同，计算应力图形如图6.5所示。由静力平衡条件可得：∑Y=0N≤α1fcbx+fy′As′

7、-fyAs∑M=0Ne≤α1fcbx(h0-x/2)+fy′As′(h0-as′)为了保证截面为大偏心受压，必须满足：ξ≤ξb或x≤ξbh06.1.3矩形截面对称配筋大偏心受压时的基本公式和适用条件、设计实例6.1.3.1大偏心受压时的基本公式和适用条件与双筋受弯构件相似，为保证截面破坏时受压钢筋应力能达到其抗压强度，必须满足：x≥2as′当x＜2as′时，可偏安全地取η=h0-as′，并对受压钢筋合力点取矩，可得Ne′≤fyAs(h0-as′)图6.5大偏心受压构件的截面计算偏心受压构件的配筋有两种情况：非对

8、称配筋和对称配筋。所谓非对称配筋即As′≠As，而对称配筋为As′=As，钢筋种类亦对称。对称配筋时，As′=As，fy′=fy，并要求配筋率ρ和ρ′同时大于0.2%，即As=As′≥0.002bh由式（6.6)可得：x=N/(α1fcb)如果2as′≤x≤ξbh