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轴心受压构件承载力计算一、偏心受压构件破坏特征偏心受压构件在承受轴向力N和弯矩M的共同作用时，等效于承受一个偏心距为e0=M/N的偏心力N的作用，当弯矩M相对较小时，e0就很小，构件接近于轴心受压，相反当N相对较小时，e0就很大，构件接近于受弯，因此，随着e0的改变，偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。
按照轴向力的偏心距和配筋情况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。
1.受拉破坏当轴向压力偏心距e0较大，且受拉钢筋配置不太多时，构件发生受拉破坏。
在这种情况下，构件受轴向压力Ｎ后，离Ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。
当Ｎ增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。
荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度迅速减小。
最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏（图4.3.1）。
此时，受压钢筋一般也能屈服。
由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距e0较大发生，故习惯上也称为大偏心受压破坏。
受拉破坏有明显预兆，属于延性破坏。
2.受压破坏当构件的轴向压力的偏心距e0较小，或偏心距e0虽然较大但配置的受拉钢筋过多时，就发生这种类型的破坏。
加荷后整个截面全部受压或大部份受压，靠近轴向压力一侧的混凝土压应力较高，远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。
随着荷载逐渐增加，靠近轴一侧混凝土出现纵向裂缝，进而混凝土达到极限应变εcu被压碎，受压钢筋的应力也达到f y′，远离一侧的钢筋可能受压，也可能受拉，但因本身截面应力太小，或因配筋过多，都达不到屈服强度（图4.3.2）。
由于受压破坏通常在轴向压力偏心距e0较小时发生，故习惯上也称为小偏心受压破坏。
受压破坏无明显预兆，属脆性破坏。
?3.受拉破坏与受压破坏的界限综上可知，受拉破坏和受压破坏都属于“材料破坏”。
说明:1、本表根据《桥梁混凝土结构设计原理计算示例》（2006）编写。
2、本表用于已知截面、配筋及设计轴力求极限弯矩。
3、本表仅用配普通通钢时矩形截面偏心受压计算。
4、计算时，点击“开始计算”按钮，该按钮用于逼近法求偏心矩增大系数。
5、中间结果右侧的黄色区域可以强制修改对应值，以用于特殊计算或与其它程序对比计算，正常计算时注意对该区域（Q列）清空。
6、当混凝土强度等级高于C50或钢筋为不为HRB335时，请注意修界限受压区高度值，见桥规P25，表5.2.1。
7、本计算假定箍筋足够，不发生剪切破坏。
8、设计轴力（J5）在裂缝计算和承载力计算注意区分。
无条件输入翼板有效宽度bf'(m): 1.3翼板厚度hf'(m):0.1腹板宽b(m):0.225梁高h(m):0.5第一层受拉钢筋直径(mm)：22第一层受拉钢筋根数：5第一层受拉钢筋到结构受拉边缘的距离a s1(m)：0.07混凝土强度等级C：30第一层受压钢筋直径(mm)：28第一层受压钢筋根数：0第一层受压钢筋到结构受压边缘的距离a s1'(m)：0.05设计弯矩Md(kN):150#REF!#REF!2006）编写。
钮用于逼近法求偏心矩增大系数。
对应值，以用于特殊计算或与其它程序对比计算，为HRB335时，请注意修界限受压区高度值，见桥规P25，表5.2.1。
第一排受拉钢筋面积(m2)：0.0019005第二排受拉钢筋面积(m2)：0第三排受拉钢筋面积(m2)：0总受拉钢筋面积(m2)：0.0019005受拉钢筋到结构受拉边缘的距离as(m)：0.07第一排受压钢筋面积(m2)：0第二排受压钢筋面积(m2)：0第三排受压钢筋面积(m2)：0总受压钢筋面积(m2)：0受压钢筋到结构受拉边缘的距离as'(m)：#REF!混凝土抗压设计强度fcd(MPa):#REF!混凝土相对受压高度x(m):#REF!有效高度h0(m):#REF!M du3(kN):#REF!。
非对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力设计与复核1大小偏心的判别当e < h o时，属于小偏心受压。
时，可暂先按大偏心受压计算，若b，再改用小偏心受压计算2、大偏心受压正截面承载力设计1).求A s和A，令b,(HRB33歐，b 0.55; HRB40C级，b 0.52)2Ne i f c bh o b(1 0.5 b)A s REf y(h o a)(混规，f y2).求A sA s A si A s2 A S3(0)若 b 按照大偏心(1)若 b cy 2 i bA ；Ne i f c bh o2 (1 /2)f y(h o a )i f c bh o b NA s 主A s f y适用条件: A s/bh > min，且不小于f t / f y ；A；/ bh > min 0如果 x<2a/，A s N(e h/2 a') f y (h o a/)适用条件：A；/ bh > min，且不小于f t/f y ；A；/bh > min 0 3、小偏心受压正截面承载力设计如果s QA s min bh 再重新求,再计算A s(2)若 h/ h oNe i f c bh(h 。
h )2f y (h o a)然后计算和A sN(h/2 e Q e a a 7)1 f cbh(h/2 a 7) f y (h o a )情况(2)和(3)验算反向破坏。
4、偏心受压正截面承载力复核1).已知N ，求M 或仓。
先根据大偏心受压计算出X ： (1)如果 x 2a / ,⑵ 如果2a / x b h 。
，由大偏心受压求e ,再求e 0 ⑶若 b ，可由小偏心受压计算 。
再求e 、e o2).已知e o ，求N 先根据大偏心受压计算出x (1) 如果 X 2a /，(2) 若2a / x b h o ，由大偏心受压求N 。
(3) 若x> b h o ，可由小偏心受压求N 。
第8章 偏心受压构件正截面承载力知 识 点 回 顾•破坏形式及特点 •大小偏心划分 •大偏心算法第8章 偏心受压构件正截面承载力8.1.4 矩形截面偏心受压构件正截面承载力 1. 大偏心受压x £ xb 正截面破坏åN =0g 0 N £ N u = a1 f c bx + f y¢ As¢ - f y Asxö æ ¢ g 0 Ne £ N u e = a1 f c bx ç h0 - ÷ + f y¢ As¢ ( h0 - as ) 2ø èå M As = 0适用条件： x £ xb ¢ x ³ 2 as As 配筋率： r= ³ r min = max ( 0.45 ft fy, 0.2% ) bh第8章 偏心受压构件正截面承载力¢ 当 x < 2as 时，受压钢筋（此时不屈服）计算， 有两种处理方式： （1）规范算法设混凝土合力中心与 As¢ 形心重合。
åM¢ As=0¢ Ne¢ £ N u e¢ = f y As ( h0 - as )（2）平截面假定算法¢ s s¢ = Ese cu (1 - b1 as x )第8章 偏心受压构件正截面承载力2. 小偏心受压构件 （1）基本计算公式 x > xb矩形截面小偏心受压构件承载力计算简图第8章 偏心受压构件正截面承载力小偏心受压构件计算公式：åN =0åMAsg 0 N £ N u = a1 f c bx + f y¢ As¢ - s s Asxö æ ¢ g 0 Ne £ N u e = a1 f c bx ç h0 - ÷ + f y¢ As¢ ( h0 - as ) 2ø è=0依据平截面假定（ b1 = 0.8 ）：æ b1hoi ö s si = Ese cu ç - 1÷ è x ø公路桥规：æ b1 - x ö s si = ç ÷ fy è b1 - xb øxb < x £ 2 b1 - xb第8章 偏心受压构件正截面承载力依据平截面假定:公路桥规：第8章 偏心受压构件正截面承载力（2） “反向破坏”的计算公式 偏心距很小，且远离轴向压力一侧的钢筋配置得 不够多，偏心压力有可能位于换算截面形心轴和 截面几何中心之间。
偏心受压构件一、偏心受压构件包括大偏心受压和小偏心受压两种情况，无论是大偏心受压还是小偏心受压均要考虑偏心距增大系数η。
2012.11400i l e h h ξξη⎛⎫=+ ⎪⎝⎭10.5.c f A Nξ=02 1.150.01l hξ=-此公式中要注意如下几点：①h ——截面高度。
环形截面取外直径；圆形截面取直径。
②0h ——截面有效高度。
对环形截面取02s h r r =+；对圆形截面取0s h r r =+。
r 、2r 、s r 按《混凝土结构设计规范》第7.3.7条和7.3.8条取用。
③A ——构件的截面面积。
对T 形截面和工形截面，均取()''.2.f fA b h b b h =+-④1ξ——偏心受压构件的截面曲率修正系数，当1 1.0ξ>取1 1.0ξ=； 2ξ——构件长细比对截面曲率的影响系数，当015l h<时，取2 1.0ξ=；⑤当偏心受压构件的长细比017.5l i ≤（或05l h≤）时，可直接取 1.0η=。
注意：017.5l i≤与05l h≤基本上是等价的。
准确地说是0 5.05l h≤二、两种破坏形态的含义截面进入破坏阶段时，离轴向力较远一侧的纵向钢筋受拉屈服，截面产生较大的转动，当截面受压区边缘的混凝土压应变达到其极值后，混凝土被压碎，截面破坏。
截面进入破坏阶段后，离轴向力较远一侧的纵向钢筋或者受拉或者受压但始终不屈服，截面转动较小，当截面受压区边缘的混凝土压应变达到其极限值后，混凝土被压碎，截面破坏 。
两种破坏形态的相同点：截面最终破坏都是由于受压区边缘混凝土被压碎而产生的，并且离轴向力较近一侧的钢筋（或曰受压钢筋's A ）都受压屈服。
两种破坏形态的不同点：起因不同。
大偏心受压破坏的起因是离轴向力较远一侧的钢筋（或曰受拉钢筋s A ）受拉屈服；而小偏心受压破坏则是由于截面受压区边缘混凝土压应变接近其极值。
所以大偏心受压破坏也被称为“受拉破坏”——延性破坏；小偏心受压破坏也被称为“受压破坏”——脆性破坏。
矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件的正截面抗压承载力的计算程序一、引言矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件在土木工程中有着广泛的应用，其正截面抗压承载力的计算是结构设计中的重要环节。
本文将详细介绍矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件的正截面抗压承载力的计算程序，以期为工程实践提供参考。
二、计算原理矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件的正截面抗压承载力计算基于材料力学、混凝土力学和钢筋力学的基本原理。
通过分析截面的应力分布，结合混凝土和钢筋的应力-应变关系，推导出构件的承载力计算公式。
三、计算步骤1. 确定构件尺寸：根据设计要求和结构布置，确定矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件的截面尺寸、配筋等参数。
2. 确定偏心距：根据荷载分布情况，确定作用在构件上的偏心距。
3. 计算混凝土弯矩：根据偏心距和截面尺寸，计算混凝土的弯矩。
4. 计算钢筋拉力：根据混凝土弯矩和配筋情况，计算钢筋的拉力。
5. 确定承载力：根据混凝土和钢筋的应力-应变关系，结合截面的应力分布，计算出构件的正截面抗压承载力。
6. 考虑其他因素：根据具体情况，考虑其他可能影响承载力的因素，如施工质量、环境条件等。
四、案例分析以某框架结构中的矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件为例，介绍正截面抗压承载力的计算过程。
该构件尺寸为200mm x 400mm，采用C30混凝土，HRB400级钢筋。
作用在构件上的偏心距为30mm。
1. 混凝土弯矩计算：根据偏心距和截面尺寸，采用材料力学中的弯矩公式计算混凝土弯矩。
弯矩公式为：M = eyfb，其中e为偏心距，y为截面重心到偏心方向的截面边缘的距离，f为混凝土的抗压强度设计值，b为截面宽度。
代入已知参数，得到混凝土弯矩为3.68 x 106 Nmm。
2. 钢筋拉力计算：根据混凝土弯矩和配筋情况，采用结构力学中的弯矩平衡公式计算钢筋的拉力。
弯矩平衡公式为：M = fyAs，其中fy为钢筋的抗拉强度设计值，As为钢筋的截面面积。
代入已知参数，得到钢筋拉力为2.29 x 104 N。
偏心受压构件
本章节注意：偏心受压构件受压类型的判别
1），界限破坏时的界限相对受压区高度ξb ，当时ξ＜ξb 为大偏压，当时ξ>ξb 为小偏压。
2), 界限破坏时的偏心矩及相对界限偏心距
s
y s b c b A f A f h b f N y -+=''01ξα
)
2
()2()(5.0'''001s s y s s b b c b a h
A f a h A f h h h b f M y -+-+-=ξξα 000h N M h e b b
b =
当min ,0b i e e ≤时，按小偏心受压构件计算 当min
,0b i
e e >时，按大偏心受压构件计算 3），特别地，对于对称配筋的矩形截面构件，则：
s
y s b c b A f A f h b f N y -+=''01ξα
当min ,0b i e e ≤或min
,0b i
e e >且b N N >0γ时，为小偏心受压构件 当min
,0b i
e e >且b N N ≤0γ时，为大偏心受压构件
最小相对界限偏心距min 0)/(h e ob 的值，见下表:
最小相对界限偏心距)/(h e 表3.4.1
s s s a a h a h h ===00075.0/075.1/，，
1，矩形截面对称配筋计算 1），矩形截面对称配筋计算（针对HRB400、HPB300级钢筋） 计算步骤如下：
第一步：确定初始偏心距i
e ，由《混规》式（6.2.17-4）求得
a a i e N M e e e +=
+=0
)}(30,20max{mm h e a =[《混规》6.2.5条] 第二步：确定轴向力到纵向普通受拉钢筋合力的距离e ，由《混规》式（6.2.17-3）求得；
s i a h e e -+
=2
第三步：判别偏心受压类型，由y y f f ='，则：01h b f N b c b ξα=，查表3.4.1得min
,0b e
①当min
,0b i
e
e >且b N N ≤0γ时，为大偏心受压构件，则按《混规》式（6.2.17-1）求得x ；
01h b
f N
x b c ξα<=
②当min ,0b i e e ≤或min
,0b i
e
e >且b N N >0γ时，为小偏心受压构件，则按《混规》式（6.2.17-8）
求得ξ和x=ξh 0
第四步：确定纵向钢筋)('s s A A =
①当2'
s a ≤x ＜ξb h 0时，且为大偏压时，按《混规》式（6.2.17-2）计算'
s A
)
()
2/('0'01's y c s s a h f x h bx f Ne A A ---=
=α
②当x ＜2'
s a 时，且为大偏压时，按《混规》式（6.2.14）计算s A
当 2h e i >时，''2s s a h e e i +-=，)
()2/()('
''''s s y s s s y s s s a a h f a h e N a a h f Ne A A i --+-=--== ③当 x ＞ξb h 0时，且为小偏压时，按《混规》式（6.2.17-7）计算'
s A
)
()5.01('0'2
01's s c s
s a h f bh f Ne A A ---=
=αξξ
第五步：验算配筋率
%5)(max '=<+∑=ρρbh
A A s s （按《混规》9.3.1条规定）
min ρ>（查《混规》表8.5.1）以及min 侧，侧ρρ>（查《混规》表8.5.1）
2），矩形截面对称配筋计算（针对HRB500级钢筋，第1,2,4,5步同上，仅第3步区别） 计算步骤如下： 第一步,第二步同上
第三步（区别）：对于HRB500级2
/435mm N f y =，
2'/410mm N f y =，
一侧纵向钢筋配筋率取002
.0%2.0==ρ
s y s b c b A f A f h b f N y -+=''01ξα
bh
h b f bh h b f b c b c 05.0002.0)435410(0101-=⨯-+=ξαξα
查表3.4.1可得min ,0b e 值，根据min ,0b i e e 与，γ0N 与N b 的大小关系，可判别其偏心受压类型。
①当为大偏心受压构件，由《混规》式（6.2.17-1）求得： 410
4351'1'-+-=
-+-=
=bx
f N f f bx f N A A c y y c s s αα 将's s A A = 代入《混规》式（6.2.17-2）求解x 的一元二次方程，得到x 值。
②当为小偏心受压构件，则由《混规》式（6.2.17-8）求得得ξ和x=ξh 0
第四步，第五步同上
2，矩形截面非对称配筋计算
计算步骤如下：
第一步：确定初始偏心距i
e ，由《混规》式（6.2.17-4）求得
a a i e N M e e e +=
+=0
)}(30,20max{mm h e a =[《混规》6.2.5条] 第二步：确定轴向力到纵向普通受拉钢筋合力电的距离e ，由《混规》式（6.2.17-3）求得；
s
i a h
e e -+=2
第三步：求混凝土受压区高度x ，由《混规》式（6.2.17-2）求出x
)()2/('
0''01s s y c a h A f x h bx f Ne -+-=α 令： 1
'0''01)()2/(M a h A f Ne x h bx f s s y c =--=-α
求解上述一元二次方程，得x 值：b
f M h h x c 112002α-
-=
第四步：确定纵向钢筋s A
①当2'
s a ≤x ＜ξb h 0，大偏压时，y s f =σ，按《混规》式（6.2.17-1）计算s
A
②当x ＜2'
s a ，大偏压时，y s f =σ，按《混规》式（6.2.14）计算s A
③当 x ＞ξb h 0，小偏压时，按《混规》式（6.2.8-3）计算s σ，再按《混规》式（6.2.17-1）计算s A
第五步：验算配筋率
%5)(max '=<+∑=ρρbh
A A s s （按《混规》9.3.1条规定）
min ρ>（查《混规》表8.5.1）
min 侧，侧ρρ>（查《混规》表8.5.1）
3，矩形截面偏心受压构件的承载力计算（已知N ，求M ） 计算步骤如下：
第一步：判别偏心受压类型，界限破坏时的轴压力N b
s y s y b c b A f A f bh f N -+=''01ξα{
属小偏压
当属大偏压
当,,00b b N N N N >≤γγ
第二步：求混凝土受压区高度x
①属于大偏压时，y s f =σ，由《混规》式（6.2.17-1）求出x ，即：b
f A f A f N x c s
y s y 1''α+-=
②属于小偏压时，按《混规》式（6.2.8-3）即：)(10
1ββξσ--=h x
f b y
s '
y
y
f f ≥≤ 和《混规》式（6.2.17-1）联解求出x 第三步：求出e （或'
s e ）
①当x ≥2's
a 时，由《混规》式（6.2.17-2）求出e ,即：N
a h A f x h bx f e s s y c )
()2/('0''01-+-=
α
②当x ＜2's a 时，由《混规》式（6.2.14）求出's
e ,即： N
a a h A f e s s s y s
)
(''--=
第四步：求i e ，由《混规》式（6.2.17-3）求出i e 或6.2.17条第2款规定
s i a h e e -+
=2
''2s i s a h e e +-= 第五步：求0e ，由《混规》式（6.2.17-4）求出)(00a i e e e e -= 第六步：求M ，0.e N M =。
