【正文】 ei N2ei N1f1 N2f2 B C A D E 短柱 (材料破壞 ) 長柱 (材料破壞 ) 細(xì)長柱 (失穩(wěn)破壞 ) N M 0 3） 長柱的正截面受壓破壞 ?23 長細(xì)比 8l0/h ≤30的 長柱 。 ◆ 直至達(dá)到截面承載力極限狀態(tài)產(chǎn)生破壞 。 ◆ 側(cè)向撓度 f 與初始偏心距 ei相比很小 。 長細(xì)比 l0/h 30的細(xì)長柱 側(cè)向撓度 f 的影響已很大，在未達(dá)到截面 承載力之前，側(cè)向撓度 f 已不穩(wěn)定，最終 發(fā)展為 失穩(wěn)破壞 。 長細(xì)比 l0/h =8~30的柱 f 與 ei相比已不能忽略，即 M隨 N 的增加呈 明顯的 非線性增長 。 ◆ 在截面和初始偏心距相同的情況下，柱的長細(xì)比 l0/h不同，側(cè)向撓度 f 的大小不同，影響程度會(huì)有很大差別，將產(chǎn)生不同的破壞類型。 對于 長細(xì)比較大 的構(gòu)件，二階效應(yīng)引起 附加彎矩不能忽略 。對于 長細(xì)比較大的柱子則不同，在承受偏心受壓荷載后，會(huì)產(chǎn)生比較大的 縱向彎曲 ，設(shè)計(jì)時(shí)必須 予以考慮 。 2）附加偏心距 ea 偏心受壓構(gòu)件正截面受壓破壞形態(tài) ?17 ? ?30mm20m a x h/，3） 長柱的正截面受壓破壞 長柱 的正截面受壓破壞 試驗(yàn)表明： 鋼筋混凝土柱在承受偏心受壓荷載后，會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲。 ? 結(jié)論： 構(gòu)件長細(xì)比的加大會(huì)降低構(gòu)件的正截面受壓承載力； 柱：在壓力作用下產(chǎn)生縱向彎曲 1短柱 2長柱 3細(xì)長柱 ––– 材料破壞 ––– 失穩(wěn)破壞 1）正截面受壓破壞形式 第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 16 短柱 －發(fā)生剪切破壞 長柱 －發(fā)生彎曲破壞 由于施工誤差、計(jì)算偏差及材料的不均勻等原因，實(shí)際工程中不存在理想的偏心受壓構(gòu)件。 此時(shí)的相對受壓區(qū)高度成為 界限相對受壓區(qū)高度 ，與適筋梁 和超筋梁的界限情況類似。 y A 39。 破壞具有 脆性性質(zhì) 。 y A 39。sN2） 小偏心受壓破壞 的特征 N As太多 ◆ 當(dāng)軸力 N的相對偏心距較小時(shí)，截面 全部受壓或大部分受壓 ； ◆ 離軸力 N較近一側(cè) 混凝土和鋼筋的 應(yīng)力較大 ，另一側(cè)鋼筋應(yīng)力較?。? 2） 小偏心受壓破壞 的特征 ?10 偏心受壓構(gòu)件正截面受壓破壞形態(tài) ◆ 截面最后是由于 離軸力 N較近一側(cè)混凝土首先壓碎而達(dá)到破壞 ， 離軸力 N較近一側(cè)鋼筋 As ’受壓屈服 ，離軸力 N較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋 As未 受拉 屈服。（類似于超筋梁） ssAs f39。 y A 39。 C = a fcbxTs= ssAsM a fcx = b xncf1asyAfxbxfC c1a?◆ 破壞具有明顯預(yù)兆 ，變形能力較大， 破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似 ，承載力主要取決于 受拉側(cè)鋼筋 。 ◆ 此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減?。? 1) 大偏心受壓破壞 特征 ?7 N N ◆ 形成這種破壞的條件是： 偏心距 e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為 大偏心受壓 。sN1） 大偏心受壓破壞 的特征 在 靠近 軸向力的一側(cè)受 壓 ， 遠(yuǎn)離 軸向力的一側(cè)受 拉 。sNM fyAs f39。 ?5 第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 6 M較大， N較小 偏心距 e0較大 fyAs f39。偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與 偏心距 e0和 縱向鋼筋配筋率 有關(guān)。 A s s A h 0 as as 39。 偏心受壓： (壓彎構(gòu)件 ) 單向偏心受力構(gòu)件 雙向偏心受力構(gòu)件 大偏心受壓構(gòu)件 小偏心受壓構(gòu)件 壓彎構(gòu)件 ： 截面上同時(shí)承受軸心壓力和彎矩的構(gòu)件。第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 1 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 ?2 偏壓構(gòu)件是同時(shí)受到軸向壓力 N和彎矩 M的作用，等效于對截面形心的偏心距： e0=M/N的偏心壓力的作用。 偏 心 受 壓 構(gòu) 件 與 壓 彎 構(gòu) 件 圖 1. 偏心受壓構(gòu)件正截面的破壞形態(tài) ?3 工程應(yīng)用 偏心受壓構(gòu)件 ： 拱橋的鋼筋砼拱肋，桁架的上弦桿， 剛架的立柱，柱式墩（臺(tái)）的墩（臺(tái)）柱等。 偏心距 ： 壓力 N的作用點(diǎn)離構(gòu)件截面形心的距離 e0 偏心距 e0=0時(shí)， 軸心受壓 當(dāng) e0→∞ 時(shí)，即 N=0， 受彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于 軸心受壓 構(gòu)件和 受彎構(gòu)件 。 b 1 偏心受壓短柱的破壞形態(tài) 偏心受壓構(gòu)件 = M = N e 0 N A s s A ? 壓彎構(gòu)件 ? N e 0 A s s A ? ?4 偏心受壓短柱的破壞形態(tài) 大量試驗(yàn)表明：構(gòu)件截面變形符合平截面假定，偏壓構(gòu)件的最終破壞是由于混凝土壓碎而造成的。 偏心受壓 短柱 的破壞形態(tài)： （ 1）大偏心受壓（ 受拉破壞形態(tài) ）； （ 2）小偏心受壓（ 受壓破壞形態(tài) ）。yA 39。yA 39?！? 隨著荷載的增加，截面受拉側(cè)混凝土出現(xiàn)橫向裂縫，受拉鋼筋 As的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展較快， 首先達(dá)到屈服 ； ◆ 最后受壓側(cè)鋼筋 As’ 受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達(dá)到破壞。 ◆ 破壞的特點(diǎn)是： 塑性破壞 ，受拉鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，最后受壓區(qū)鋼筋受壓屈服，受壓區(qū)混凝土壓碎。 1)大偏心受壓破壞 特征 e f y A s f39。 s N α1 fcbx x 0 ?8 第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 9 ⑴ 當(dāng)相對偏心距 e0/h0較小 ⑵ 或雖然相對偏心距 e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(shí)。yA 39。 2） 小偏心受壓破壞 特征 s s A s f39。 s N α1 fcbx x e 0 偏心受壓構(gòu)件正截面受壓破壞形態(tài) ?11 N N ◆ 承載力主要 取決于 離軸力 N較近一側(cè)混凝土和鋼筋，離軸力 N較遠(yuǎn)一側(cè)鋼筋 未達(dá)到 屈服。 2） 小偏心受壓破壞 特征 s s A s f39。 s N α1 fcbx x e 0 偏心受壓構(gòu)件正截面受壓破壞形態(tài) ?12 大、小偏心破壞的共同點(diǎn)是 受壓鋼筋均可以屈服 第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 13 3）大、小偏心破壞的 本質(zhì) 界限 界限狀態(tài)定義為： 當(dāng)受拉鋼筋剛好屈服時(shí)，受壓區(qū)混凝土邊 緣同時(shí)達(dá)到極限壓應(yīng)變的狀態(tài) 。 因此，其 相對界限受壓區(qū)高度 仍為 : scuybEf?b???11當(dāng) ? ?b ––– 大偏心受壓 ab ? ?b ––– 小偏心受壓 ae ? = ?b ––– 界限破壞狀態(tài) ad 不同配筋偏心受壓理論界限破壞 b c d e f g h A?s As h0 x xcb ?s ? cu a? a?? a ?y ?14 ? 大小偏心受壓的分界： ??0hxb0b ??hx?15 ? 長細(xì)比在一定范圍內(nèi)時(shí) ， 屬 “ 材料破壞 ” ， 即截面材料強(qiáng)度耗盡的破壞； ? 長細(xì)比較大時(shí) ， 偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲引起不可忽略的二階彎矩 ， 構(gòu)件由于縱向彎曲失去平衡 ， 即 “ 失穩(wěn)破壞 ” 。為考慮這些因素的不利影響，引入 附加偏心距 ea(accidental eccentricity)， 即在正截面壓彎承載力計(jì)算中，偏心距取 計(jì)算偏心距 e0=M/N與附加偏心距 ea之和，稱為 初始偏心距 ei ai eee ?? 0 參考以往工程經(jīng)驗(yàn)和國外規(guī)范，附加偏心距 ea取 20mm與h/30 兩者中的較大值，此處 h是指偏心方向的截面尺寸。但 長細(xì)比較小 的柱子，即所謂“短柱”，由于縱向彎曲小，在設(shè)計(jì)時(shí)可以 忽略 縱向彎曲引起的 二次彎矩 。 f y x e i e i N N l 0 ?18 ◆ 由于側(cè)向撓曲變形，軸向力將產(chǎn)生 二階效應(yīng) ，引起附加彎矩。 ◆ 對 跨中截面 ，軸力 N的 偏心距為 ei + f ，即跨中截面的 彎矩 為 M =N ( ei + f )。 f y x e i e i N N N e i N ( e i + f ) l 0 偏心受壓構(gòu)件正截面受壓破壞形態(tài) ?19 第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 20 MNN0M0Nu sNu seiNu mNu meiNu m fmNu lNu l eiNu l fl長細(xì)比 l0/h≤8的柱 側(cè)向撓度 f 與初始偏心距 ei相比很小，柱 跨中彎矩隨軸力 N基本 呈線性增長 ，直至 達(dá)到截面破壞，對短柱可 忽略 撓度影響。對于中長柱，在設(shè)計(jì) 中應(yīng) 考慮 附加撓度 f 對彎矩增大的影響。 不同長細(xì)比柱從加荷到破壞的 NM關(guān)系 第 6章 受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 21 MuNuN0A ( N0， 0)B ( Nb， Mb)C (0 ， M0) NM相關(guān)曲線 反映了在壓力和彎矩共同作用下正截面承載力的規(guī)律 純彎 軸壓 界限狀態(tài) 當(dāng)軸力較小