3.4.4

钢筋混凝土偏心受压构 件承载力计算

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。

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(图)。

偏心受压构件

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；两个方向都不重合时，称为双向偏心。

工程中的排架柱、多高层房屋的柱等都是偏心 受压构件。规范规定：偏心受压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。

本节内容

3.4.4.1 偏心受压构件承载力计算

3.4.4.2 偏心受压构件的构造要求

3.4.4.1 偏心受压构件承载力计算 1 、试验研究分析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。

(1 )大偏心受压破坏(受拉破坏)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。 称为大偏心受 压破坏。大偏心受压破坏形态

(2 )小偏心受压破坏(受压破坏)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，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。

小偏心受 压破坏形 态

(3 )大、小偏心的界限大、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： 1 b fy 1 Es cu 大、小

偏心的判别式为： 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。

2 、 偏心距增大系数η(1) 附加偏心距ea小偏心受压构件边缘的极限压应变是随着偏心距 的减小而不断降低的，即从界限状态下的 cu=0.0033 降到 0=0.002 。其抗压强度也随之降低。《混凝土规 范》采用无论大小偏心受压柱在外荷载偏心距e0上都 附加一个相同的附加偏心距ea的方法，来考虑前述因 素的影响。 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+ea

(2 ) 偏心距增大系数η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。

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 解决纵向弯曲的影响问题，即：

f ei f (1 )ei ei ei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：

l0 2 1 ( ) 1 2 ei h 1400 h0 见教材P64公式3-110 1

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。

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(1 ) 大偏心受压时的基本公式和适用条件 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，计算应力图形如下图所示。