结构设计原理偏心受压构件ppt.共56页文档

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；

1 156.9
1 h0
ns
1 l02
10ei
1 l02 1569h0ei
c
第34页/共92页
y y f ?sin px
le f
《规范》建议的弯矩增大系数
ei
取h=1.1h0
N
ns
1 1300(M 2
1 N
ea ) / h0
l0 h
2
c
l0le
：截面曲率修正系数；
c
c
Nb N
0.5 fc A N
第31页/共92页
《规范》对二阶效应的考虑：
弯矩作用内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩 比 M1 不大于 0.9 且设计轴压比不大于 0.9 时，构件的长细比满足广义
M2 的界限条件公式的要求，可不考虑该方向构件自身挠曲产生的附加弯矩 影响。
式中： M1 、M 2 —分别为偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同 一主轴的弯矩设计值；绝对值较大端为 M 2 ，绝对值 较小端为 M1 ，当构件按单曲率弯曲时， M1 / M 2 为 正，否则为负；
As
A's
受拉破坏时的截面应力和破坏形态
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N
fyAs
As
A's
受拉破坏时的截面应力和破坏形态
第10页/共92页
f'yA's
2、受压破坏
产生受压破坏的条件有两种情况： ⑴ 相对偏心距e0/h0较小，截面全部或大部分受压
⑵ 相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置过多
N
As 太 多
受力破坏形态
受拉破坏 受压破坏
力作用位置
单向偏心受力构件 双向偏心受力构件

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。

工程实例三：某工业厂房的偏心受力分析
总结词
工业厂房、偏心受力、结构优化设计
详细描述
某工业厂房在设计中需要承受较大的设备和生产载荷，通过对厂房进行偏心受力分析和结构优化设计 ，确保厂房在使用过程中能够保持稳定和安全。
THANKS
感谢观看
02
在钢结构中，偏心受力构件通常 是指承受轴向力且截面形心与轴 线不重合的柱子，如钢框架中的 钢柱。
偏心受力构件的类型
按偏心方向分类
分为单向偏心和双向偏心受力构件。单向偏心受力构件是指仅在一个方向上存 在偏心的构件，而双向偏心受力构件则是在两个方向上都存在偏心的构件。
按偏心量大小分类
可分为小偏心和大偏心受力构件。小偏心受力构件是指偏心距较小，截面承载 力未充分利用的构件，而大偏心受力构件则是偏心距较大，截面承载力已接近 或达到极限状态的构件。
总结词
大型桥梁、偏心受力、稳定性分析
详细描述
某大型桥梁在设计中需要考虑偏心受力，通过对桥梁的稳定性进行详细分析，确保桥梁在承受偏心载荷时能够保 持安全和稳定。
工程实例二：某高层建筑的偏心受力分析
总结词
高层建筑、偏心受力、抗震性能分析
详细描述
在高层建筑设计过程中，需要考虑地 震等自然灾害的影响，通过对高层建 筑进行偏心受力分析和抗震性能评估， 提高建筑的稳定性和安全性。
钢结构设计原理L6-3偏心 受力构件PPT课件
• 偏心受力构件简介 • 偏心受力构件的受力分析 • 偏心受力构件的稳定性分析 • 偏心受力构件的抗震设计 • 偏心受力构件的优化设计 • 偏心受力构件的实例分析
01
偏心受力构件简介
偏心受力构件的定义
01
偏心受力构件是指在其轴向荷载 作用下，其截面形心与轴线不重 合的柱形构件。

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

1 ) cu
钢筋的应力
si cu E s ( hoi
x 1)
ci
为了保证构件破坏时，大偏心 受压构件截面上的受压钢筋能达 到抗压强度设计值，必须满足
0 Nd
es
e 0
x 2a s
若x 2a x 2a s，近似取 s，则：
e s
0 N d e s M u f sd As (h0 as )
7.3.4矩形截面偏心受压构件对称配筋的计算方法 对称配筋： 截面设计 大、小偏心受压构件的判别： 假设为大偏心受压,则：
N f cd bx x N f cd b
As = A's，
fsd = f'sd ， as = a's
若ξ ≤ ξ b，为大偏心受压构件，则：
若2a s x b h0 若x 2a s
A´s已知，As未知。 根据基本公式：
x As (h0 a Ne s f cd bx (h0 ) f sd s) 2
求得受压区高度：
As (h0 a 2Nes f sd s ) x h0 h0 f cd b
2
若满足：
2a s x b h0 取 s f sd
f cd bf x( e s h0 x As e ) f sd As e s f sd s 2
As f sd As
es
e 0
N
e s
ys
f cd bf x
hf
As f sd As
适用条件： x b h0
b
bf
a s
2a s x hf
短柱
柱：在压力作用下产 生纵向弯曲 ––– 材料破坏 ––– 失稳破坏

计算方法与步骤
01
02
03
04
确定计算简图
根据实际结构形式，确定计算 简图，简化计算模型。
受力分析
对偏心受压构件进行受力分析 ，包括轴向力、弯矩、剪力和
扭矩等。
承载力计算
根据受力分析结果，计算偏心 受压构件的承载力，包括抗压
承载力和抗弯承载力等。
稳定性分析
对偏心受压构件进行稳定性分 析，确保结构在各种工况下的
《偏心受压构件》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 偏心受压构件的基本概念 • 偏心受压构件的受力分析 • 偏心受压构件的设计与计算 • 偏心受压构件的施工与质量控制 • 偏心受压构件的应用与发展趋势
01
偏心受压构件的基 本概念
定义与特性
定义
偏心受压构件是指承受通过构件 轴线、但与轴线不重合的竖向荷 载的构件。
偏心压力会导致构件 弯曲变形，弯曲变形 会产生附加弯矩。
偏心压力作用下，构 件既受弯矩又受轴向 力。
偏心受压的承载能力
承载能力是指构件在承受设计荷 载时能够保持正常工作状态的能
力。
偏心受压构件的承载能力取决于 其截面尺寸、材料强度、偏心距
大小等因素。
承载能力分析需要考虑弯曲和轴 向承载能力的共同作用，通过计 算和分析确定构件的安全性和稳
在施工过程中，要严格按照临时 用电安全规范进行布线、用电管 理，确保用电安全。
施工机械安全
在使用施工机械时，要确保机械 操作人员具有相应的操作证，同 时要定期对机械进行检查维护， 确保机械安全。
05
偏心受压构件的应 用与发展趋势
应用领域与实例
应用领域
桥梁、高层建筑、大跨度结构等。

《结构设计原理》课件
063、偏心受压柱的破坏形态
N
N
偏心受压构件与压弯构件
N
As
As
As
M=N e0
As
As
N M=N e0
As
钢筋混凝土偏心受压构件的破坏，有两种情况：
1．受拉破坏情况 ——（大偏心受压破坏）。 2. 受压破坏情况 ——（小偏心受压破坏）。
一．受拉破坏情况 （大偏心受压破坏）
一．受拉破坏情况 （大偏心受压破坏）
二、受压破坏（小偏心受压破坏）
产生受压破坏的条件有两种情况：
⑴当相对偏心距e0/h0较小 ⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时
N
N
As
பைடு நூலகம்太 多
ssAs
f'yA's
ssAs
f'yA's
二、受压破坏（小偏心受压破坏）
小偏心受压破坏又有三种情况 （1）偏心距小，构件全截面受压，靠近纵向力一侧 压应力大，最后该区混凝土被压碎，同时压筋达到屈服强 度，另一侧钢筋受压，但未屈服。 （2）偏心距小 ，截面大部分受压，小部分受拉，破 坏时压区混凝土压碎，受压钢筋屈服，另一侧钢筋受拉， 但由于离中和轴近，未屈服。 （3）偏心距大，但受拉钢筋配置较多。由于受拉钢 筋配置较多，钢筋应力小，破坏时达不到屈服强度，破坏 是由于受压区混凝土压碎而引起，类似超筋梁。 特征：破坏是由于混凝土被压碎而引起的，破坏时靠 近纵向力一侧钢筋达到屈服强度，另一侧钢筋可能受拉也 可能受压，但都未屈服。
◆ 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，是延性破坏。
破坏特征： 截面受拉侧混凝土较
早出现裂缝，As的应力随

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。
1
11400 (e0来自h0)(
l0 h
)2
1
2
1
0.2
2.7
e0 h0
≤1.0
2
1.15
0.01 l0 h
≤1.0
《公路桥规》规定下面情况需考虑偏心距增大 系数对构件承载力的影响：
矩形截面 l0/h > 5 圆形截面 l0/h > 4.4 其他截面 l0/r > 4.4（r为构件截面回转半径）
e0 ≤ 0.3h0 时：假设按小偏心受压构件进行设计计算
第22页/共56页
N 0 d ≤
Nu
fcdbx
f
' sd
As'
s As
➢ 假设为大偏心受压构件
As和As′均未知
Ne ≤ 0 ds
Mu
fcd bx(h0
x) 2
f
' sd
As'
(h0
as' )
★两个基本方程中
取补充条件 b ，即 x bh0
如 （N，M ）在曲 线外侧 ，则表 明截面 承载力 不足。
(2) 截面受 弯承载 力在b 点达到 最大， 该点近 似为界 限破坏 。
ab 段为大 偏心受 压，受 拉破坏 ；
bc 段为小 偏心受 压，受 压破坏 。
(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，M u随N的 增加而 增加（ ab段） ；
N
fyAs
f'yA's
第6页/共56页

6.3.7.1 对称配筋的截面配筋设计
建筑工程中，柱截面常用对称配筋。对称配筋情况下， fy= fy/、As=As/ ，as=as/ 。
对称配筋通常用于控制截面在不同荷载组合下可能承受 正、负弯矩作用，如承受不同方向风荷载、地震荷载的框架 柱，以及为避免安装可能出现错误的预制排架柱等，都应采 用对称配筋。
6.3.5 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
6.3.3.4 小偏心受压构件承载力计算 小偏压（ξ>ξb）
6.3.5 矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
6.3.3.5 垂直弯矩作用平面的承载力计算
混凝土结构设计规范7.3.13条：偏心受压构件除应计算 弯矩作用平面的受压承载力外，尚应按轴心受压构件验算垂 直于弯矩作用平面的受压承载力，此时，可不计入弯矩的作 用，但应考虑稳定系数 的影响。
6.3.6 矩形截面非对称配筋的计算方法
计算分为截面设计和承载力复核两类。 6.3.6.1 截面设计—大偏心受压 (1) As和As/均未知，三个未知数两个方程。此时，为使 (As+As/)的总用钢量最小，应取ξ= ξb（使压区混凝土充分 发挥，并保证受拉钢筋屈服）， 求得As/，最后求As 。 若求得的As/<0，则取As/=ρminbh，然后按As/已知，求As的 问题。 (2) 已知As/，求As。两个未知数，两个方程，可求解唯一 解，计算过程与双筋矩形截面受弯构件类似，计算过程 中注意验算适用条件。 例题参见教材。
6.3.4 偏心受压长柱的纵向弯曲影响
6.3.4.1 偏心距增大系数—二阶效应 N
N0
NusHale Waihona Puke NumNusei Numei
Nul Nul ei
Num fm Nul fl

偏心受压构件的重要性
01
实际工程中，许多结构如框架、 剪力墙等都存在偏心受压构件， 其承载能力和稳定性对整体结构 的性能和安全至关重要。
02
偏心受压构件的承载能力直接关 系到结构的承载力和稳定性，因 此对其设计、分析和研究具有重 要的实际意义。
偏心受压构件的受力特点
偏心受压构件在受力时，不仅承受竖 向压力，还承受弯矩作用，导致构件 产生弯曲变形。
承载能力的相关因素
材料性能
材料强度、弹性模量等性能参数对偏 心受压构件的承载能力有直接影响。
截面尺寸和形状
施工质量和环境条件
施工质量、构件的防腐、防火措施等 因素也会影响偏心受压构件的承载能 力。
合理的截面尺寸和形状设计可以提高 偏心受压构件的承载能力。
承载能力的提高措施
01
02
03
优化设计
通过优化截面尺寸、调整 配筋等手段提高偏心受压 构件的承载能力。
性能化设计
根据地震设防要求和结构的重 要性，制定不同的抗震性能目
标，进行有针对性的设计。
抗震设计的优化建议
加强节点连接
提高构件之间的连接强度和整体性， 确保地震作用下结构不发生脆性破坏。
选择合适的基础形式
根据地质勘察结果，选择合适的基础 形式和地基处理方法，提高基础的稳 定性。
优化结构布置
合理布置结构体系，使其具有较好的 空间协同性和传力路径，避免应力集 中和局部破坏。
结构设计原理偏心受 压构件课件
目 录
• 偏心受压构件的基本概念 • 偏心受压构件的承载能力 • 偏心受压构件的稳定性 • 偏心受压构件的抗震设计 • 偏心受压构件的案例分析
01
偏心受压构件的基本概 念
定义与分类

《受压构件设计》PPT课件
• 受压构件的基本概念 • 受压构件的力学性能 • 受压构件的设计原则 • 受压构件的优化设计 • 受压构件的应用实例
01 受压构件的基本概念
受压构件的定义
01
受压构件是指受到压力作用，承 受轴心或偏心压力的构件。
02
受压构件在结构中广泛存在，如 柱、墙、梁等。
受压构件的类型
连接设计
根据工程要求和规范，设 计合理的连接方式，以确 保构件的整体稳定性和安 全性。
防腐和防锈设计
根据使用环境和材料特性 ，进行合理的防腐和防锈 设计，以提高构件的使用 寿命和安全性。
04 受压构件的优化设计
优化设计的方法和原则
数学优化方法
采用数学模型和算法，寻找最优设计方案。
多目标优化
考虑多种性能指标，如强度、稳定性、经济 性等，寻求综合最优解。
受压构件的应力分布
应力分布分析是受压构件设计的核心内容之一，需要计算出构件内部的应力分布情 况。
应力分布与构件的几何形状、尺寸、材料特性等因素有关，分析时应综合考虑这些 因素。
应力分布分析可以采用理论计算、实验测量和数值模拟等方法，选择合适的方法取 决于具体的情况和需求。
受压构件的稳定性分析
稳定性分析是受压构件设计的 重要环节，目的是确保构件在 承受外力时不会发生失稳或变
受压构件在建筑结构中的应用
柱
地基
建筑物中的柱子是主要的受压构件， 承受着来自屋顶、楼层等上部结构的 重量和风、地震等外部载荷。
建筑物的基础是受压构件，需要承受 整个建筑物的重量和外部载荷，其设 计必须保证建筑物的安全和稳定。
墙
墙在建筑结构中除了起分隔作用外， 还承受着来自楼层和墙体的自重以及 地震、风等外部载荷。

0.006 5
0.05bh
bh
16 对称配筋计算方案的初步确定
ei 0.3h0 且 N Nb
ei 0.3h0 或
ei 0.3h0 但 N Nb
大偏 小偏
界限破坏（大偏）： b
Nb 1 fcbh0b
M e0 N
ea max20mm
ei e0 ea

1.0
07 非对称配筋截面设计计算方案
ei 0.3h0
先按大偏压计算
ei 0.3h0
按小偏压计算
08 同时求拉筋和压筋 [大偏]


N 1 Ne
fcbx f 1 fcbx h0
' y
As'

0.5
f x
y
As
f
' y
As'
h0
as'
11 小偏 [同时求拉筋和压筋 ]
远筋一般不屈服，过多无用
N
1 fcbx
f
' y
As'


b
1 1
fy As


Ne

1
fcbx
h0 0.5x

f
' y
As'
h0 as'

0.002bh
As

max
20 偏压构件箍筋形式（二）
内折角
正确
内折角 错误
关键： （b 总用筋量最少）
As'

Ne 1 fcbh02 b 0.5b2