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矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算

2.小偏心受压构件的计算
已知:在荷载作用下柱的轴向力设计值N,弯矩M,截面尺寸 ,混凝土的强度等级,钢筋种类(在一般情况下 及 取同一种钢筋),钢筋的强度等级,构件计算长度 。
求:钢筋截面面积 及 。
解:
1.判断大小偏心受压
(1)计算偏心距
;附加偏心距 ,其值取偏心方向截面尺寸的 和 中的较大者。

解:
1.弯矩作用平面的承载力复核
第一种情况:已知轴力设计值N,求弯矩设计值M
(1)计算界限情况下的受压承载力设计值Nub
先将已知的 和 代入下式
(2)如果N≤Nub,则为大偏心受压
可按式(7-23)求x:
(7-23)
再将x和由式(7-22)求得的η代人式(7-24)求e0:
(7-22)
(7-24)
则弯矩设计值M=N e0。
(5)按第二种简化计算法(近似公式法)计算。
由β1=0.8和式(7-46)求
否则
(6)对于小偏压构件,还需以轴心受压验算垂直于弯矩作用方向的承载能力。
由 ,查表7-1得
按式(7-4)得:
验算结果安全。
(二)截面复核
可按不对称配筋的截面复核方法进行验算。但取 及 。
′—分别为轴向力作用点至受拉钢筋As合力点和受压钢筋As′合力点之间的距离
(7-33)
(7-34)
(2)对于小偏心受压构件当 时,除按上述式(7-30)和式(7-31)或式(7-32)计算外,还应满足下列条件:
(7-35)
式中 —钢筋 合力点至离纵向较远一侧边缘的距离,即 。
二、不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算
属于小偏心
(4)按第一种简化计算法(迭代法)进行计算
先令
代入式(7-31)得
用此 代入式(7-30),并利用(7-33)取β1=0.8,再求x值。
用此x2值,再代入式(7-31)计算As选钢筋得 ,两者相差超过5%,再重求 和As′值,反复迭代四次,直至 与 之差相差小于5%,计算结束,取 ,该值应大于 ,否则取 。
1)为了保证构件破坏时受拉区钢筋应力先达到屈服强度,要求
(7-27)
式中xb—界限破坏时,受压区计算高度, ,ξb的计算见与受弯构件相同。
2)为了保证构件破坏时,受压钢筋应力能达到屈服强度,和双筋受弯构件相同,要求满足:
(7-28)
式中a′—纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。
(二)小偏心受压构件正截面受压承载力计算
(2)考虑偏心距增大系数
计算 ,当 时: ;当 时:
截面修正系数 的取值: ;且当ζ1>1时,取ζ1=1。
构件长细比对截面曲率的修正系数 的取值:
(3)判断大小偏心受压
若 ,可按小偏压情况计算;
若 ,可按大偏压情况计算;
2.计算钢筋截面面积 及
(1)计算 和
可先假定 ,取 ,用式(7-31)和式(7-32)求得 和
(7-31)
(7-32)
若σs< 0,取As=ρ΄minbh,用式(7-31)和式(7-32)重新求 。
(2)计算相对受压区计算高度如下:
(7-39)
(3)若满足 ,则按下式求得
(7-30)
(4)若 ,按大偏心受压计算
(5)若 ,此时 达到 ,计算时可取 , ,通过下式求得 和 值。
(7-30)
(7-31)
解:
1.判断大小偏心受压
(1)计算偏心距
;附加偏心距 ,其值取偏心方向截面尺寸的 和 中的较大者。

(2)考虑偏心距增大系数
计算 ,当 时: ;当 时:
截面修正系数 的取值: ;且当ζ1>1时,取ζ1=1。
构件长细比对截面曲率的修正系数 的取值:
(3)判断大小偏心受压
若 ,可按小偏压情况计算;
若 ,可按大偏压情况计算;

(2)考虑偏心距增大系数
计算 ,当 时: ;当 时:
截面修正系数 的取值: ;且当ζ1>1时,取ζ1=1。
构件长细比对截面曲率的修正系数 的取值:
(3)判断大小偏心受压
若 ,可按小偏压情况计算;
若 ,可按大偏压情况计算;
(4)计算钢筋截面面积 及
第二种情况:
已知:截面尺寸b×h,混凝土的强度等级,钢筋种类(在一般情况下As及As′取同一种钢筋),受压钢筋 的数量,轴向力设计值N及弯矩设计值M,长细比l0/h。
(4)当两次求得的 相差不大,一般取相差不大于5%,认为合格,计算结束。否则以第二次求得的 值,代入式(7-30)重求 值,和代入式(7-31)重求 值,直到精度达到满足为止。
简化方法二:近似公式法求解
求解 的近似公式。
(7-46)
代入式(7-41)即可求得钢筋面积
(7-47)
(二)截面设计
1.大偏心受压构件的计算
同时应满足:
(7-35)
(6)若 ,则取 , ,通过下式求得 和 值。
(7-30)
(7-31)
同时应满足:
(7-35)
(7)对于 的情况, 和 应分别满足 , 的要求, 。
(二)承载力复核
已知:截面尺寸 ,钢筋截面积 和 ,混凝土强度等级及钢筋种类,构件长细比 ,轴向力设计值N,
求:截面是否能承受该N值,或已知N值时,求能承受弯矩设计值M。
求:钢筋截面面积
解:
1.判断大小偏心受压
(1)计算偏心距
;附加偏心距 ,其值取偏心方向截面尺寸的 和 中的较大者。

(2)考虑偏心距增大系数
计算 ,当 时: ;当 时:
截面修正系数 的取值: ;且当ζ1>1时,取ζ1=1。
构件长细比对截面曲率的修正系数 的取值:
(3)判断大小偏心受压
若 ,可按小偏压情况计算;
(3)如N>Nub,为小偏心受压,
应按式(7-30)和式(7-33)求x:
(7-29)
(7-32)
再将x及η代入式(7-31)求e0及M:
(7-22)
(7-30)
第二种情况:已知偏距e0,求轴力设计值N
(1)因截面配筋已知,故可按图7-22对N作用点取矩求x。
(2)当x≤xb时,为大偏压,将x及已知数据代入式(7-23)可求解出轴力设计值N即为所求。
(1)由 查表7-1得:
(2)下式得:
该值略小于 ,但相差小于5%,可以认为验算结果安全。
三、对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算
(一)基本公式与基本方法
1.大偏心受压构件的计算
(7-40) (7-41)
当 ′时,可按不对称配筋计算方法一样处理。若 ,(也即 时),则认为受拉筋As达不到受拉屈服强度,而属于“受压破坏”情况,就不能用大偏心受压的计算公式进行配筋计算。此时可有小偏心受压公式进行计算。
矩形截面偏心受压构件正截面的承载力计算
一、矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式
(一)大偏心受压构件正截面受压承载力计算
(1)计算公式
由力的平衡条件及各力对受拉钢筋合力点取矩的力矩平衡条件,可以得到下面两个基本计算公式:
(7-23)
(7-24)
式中:N—轴向力设计值;
α1—混凝土强度调整系数;
构件长细比对截面曲率的修正系数 的取值:
(3)判断大小偏心受压
若 ,可按小偏压情况计算;
若 ,可按大偏压情况计算;
属于大偏心
(4)计算钢筋截面面积 及
2.小偏心受压构件的计算
已知:截面尺寸b×h,混凝土的强度等级,钢筋种类(在一般情况下 及 取同一种钢筋),轴向力设计值N及弯矩设计值M,长细比 。
求:钢筋截面面积 及
e—轴向力作用点至受拉钢筋AS合力点之间的距离;
(7-25)
(7-26)
η—考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数,按式(7-22)计算;
ei—初始偏心距;
e0—轴向力对截面重心的偏心距,e0=M/N;
ea—附加偏心距,其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20㎜中的较大者;
x—受压区计算高度。
(适用条件
(7-23)
(3)当x>xb时,为小偏心受压,将已知数据代入式(7-30)、式(7-31)和式(7-33)联立求解轴力设计值N。
(7-30)
(7-31)
(7-32)
2.垂直于弯矩作用平面的承载力复核
无论是设计题或截面复核题,是大偏心受压还是小偏心受压,除了在弯矩作用平面内依照偏心受压进行计算外,都要验算垂直于弯矩作用平面的轴心受压承载力。此时,应考虑φ值,并取b作为截面高度。
2.小偏心受压构件的计算
简化方法一:用迭代法求解
(1)用式(7-40)求得 值,判别大小偏心,若x>xb(xb= ξbh0)时,即按小偏心受压计算。
(2)令 ,代入式(7-31),该式中的 值用 代入,求解得 。
(3)以 代入式(7-30),并利用式(7-33)再求 值,再代入式(7-31)求解得 。
(一)截面设计
1.大偏心受压构件的计算
第一种情况:
已知:截面尺寸b×h,混凝土的强度等级,钢筋种类(在一般情况下As及As′取同一种钢筋),轴向力设计值N及弯矩设计值M,长细比l0/h。
求:钢筋截面面积 及
解:
1.判断大小偏心受压
(1)计算偏心距
;附加偏心距 ,其值取偏心方向截面尺寸的 和 中的较大者。
已知:截面尺寸b×h,混凝土的强度等级,钢筋种类(在一般情况下 及 ′取同一种钢筋),轴向力设计值N及弯矩设计值M,长细比 。
求:钢筋截面面积 及
解:
1.判断大小偏心受压
(1)计算偏心距
;附加偏心距 ,其值取偏心方向截面尺寸的 和 中的较大者。

(2)考虑偏心距增大系数
计算 ,当 时: ;当 时:
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