四章钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算.ppt
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1、四章钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望三、工程应用情况:三、工程应用情况:实际工程中理想的轴心受力构件不存在。压压压拉拉 图4-1 轴心受力构件4-2 钢筋混凝土轴心受拉构件钢筋混凝土轴心受拉构件正截面承载力计算正截面承载力计算正截面的概念:正截面的概念:一、受力特征:一、受力特征:分为三个阶段:分为三个阶段:I 加载至混凝土即将开裂:钢筋与混凝土共同受力,加载至混凝土即将开裂:钢筋与混凝土共同受力,II 开裂后
2、至钢筋即将屈服;开裂后至钢筋即将屈服;III 全部钢筋屈服至且裂缝开展超过规定的要求。全部钢筋屈服至且裂缝开展超过规定的要求。图4-2 轴心受拉构件破坏的三个阶段0 0.001 0.002 0.003 0.00420010050150N(kN)平均应变 混凝土:fc=30.8MPa;ft=1.97MPa;Ec=25.1103MPa.钢筋:fy=376MPa;fsu=681MPa;Es=205103MPa;As=284mm2.152NN915152二、基本计算公式二、基本计算公式(4-1)式中各符号的含义:式中各符号的含义:承载力与混凝土和构件截面尺寸无关;承载力与混凝土和构件截面尺寸无关;高强
3、钢筋不能发挥作用。高强钢筋不能发挥作用。三、构造要求:三、构造要求:1、钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤压、钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不连接等多种方式。轴拉构件不 得采用绑扎的搭接接头。得采用绑扎的搭接接头。2、纵筋一侧配筋率、纵筋一侧配筋率 且且 (为混凝土轴(为混凝土轴心抗拉强度设计值)。(配筋率的概念)心抗拉强度设计值)。(配筋率的概念)3、纵筋应沿截面周边均匀对称布置,并宜优先采用直、纵筋应沿截面周边均匀对称布置,并宜优先采用直径较小的钢筋。径较小的钢筋。4、箍筋直径、箍筋直径 d6mm,间距间距s 200mm(腹杆中腹杆中
4、s 150mm)。四、举例:四、举例:P56例例4-1通过该例题,强调今后基本构件的设计中需注意的几点:通过该例题,强调今后基本构件的设计中需注意的几点:1、步骤,、步骤,2、已知条件的查找,、已知条件的查找,3、钢筋的选择、钢筋的选择4、配筋图的表达。、配筋图的表达。4-3 钢筋混凝土轴心受压构件钢筋混凝土轴心受压构件正截面承载力计算正截面承载力计算概述:概述:轴压构件的截面形式:轴压构件的截面形式:正方形、矩形、圆形、多边形及环形等。正方形、矩形、圆形、多边形及环形等。钢筋骨架钢筋骨架 图图4-3 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱普通箍筋柱和螺旋箍筋柱纵筋的作用:纵筋的作用:纵筋的作用:纵筋的作用:
5、1、帮助混凝土承受压力;、帮助混凝土承受压力;、承担由初始偏心引起的、承担由初始偏心引起的附加弯矩所产生的拉力;附加弯矩所产生的拉力;、防止构件突然脆性破、防止构件突然脆性破坏以增加构件的延性;坏以增加构件的延性;、减小混凝土的徐变变形。、减小混凝土的徐变变形。箍筋的作用:箍筋的作用:箍筋的作用:箍筋的作用:1、与纵筋形成骨架,防止纵筋受力后向外凸。、与纵筋形成骨架,防止纵筋受力后向外凸。2、密排箍筋或螺旋式箍筋约束核心混凝土横向变形,进、密排箍筋或螺旋式箍筋约束核心混凝土横向变形,进一步提高构件承载力及受压延性。一步提高构件承载力及受压延性。一、配置普通箍筋的轴心受压构件一、配置普通箍筋的轴
6、心受压构件1、试验研究分析、试验研究分析轴心受压构件按长细比不同分为短柱和长柱,规范轴心受压构件按长细比不同分为短柱和长柱,规范规定以为规定以为l0/i=28为界,其中为界,其中l0为柱的计算长度,为柱的计算长度,i为为截面的最小回转半径。截面的最小回转半径。混凝土压应力混凝土压应力(4-2)钢筋的压应力钢筋的压应力(4-3)式中:式中:混凝土弹性系数;混凝土弹性系数;钢筋与混凝土弹性模量之比,钢筋与混凝土弹性模量之比,当当N较小时,构件处于弹性阶较小时,构件处于弹性阶段,此时弹性系数段,此时弹性系数=1,故,故钢筋应力与混凝土应力钢筋应力与混凝土应力成直线增长,当增大时,混成直线增长,当增大
7、时,混凝土出现塑性应变,弹性系数凝土出现塑性应变,弹性系数 就减小。就减小。因此因此 和和 的的应力增长就成曲线形状(图应力增长就成曲线形状(图3-4)。)。图图4-4 应力应力-荷载曲线示意图荷载曲线示意图在轴心受压短柱中,不论受在轴心受压短柱中,不论受压钢筋在构件破坏时是否屈压钢筋在构件破坏时是否屈服,构件的最终承载力都是服,构件的最终承载力都是由混凝土被压碎来控制的。由混凝土被压碎来控制的。对于长柱的承载能力对于长柱的承载能力 低于相同条件下的短柱承载能低于相同条件下的短柱承载能力力 。目前采用引入稳定系数。目前采用引入稳定系数 来考虑这个因素,来考虑这个因素,值随着长细比的增大而减小,
8、可查表值随着长细比的增大而减小,可查表4-1。钢筋混凝土受压构件的稳定系数钢筋混凝土受压构件的稳定系数 表表4-1 l0/b810121416182022L0/d78.510.5121415.51719l0/I28354248556269761.000.980.950.920.870.810.760.70l0/b2426283032343638L0/d2122.524262829.53133l0/I8390971041111181251320.650.600.560.520.480.440.400.36 注:注:构件计算长度;构件计算长度;b矩形截面短边;矩形截面短边;d圆形截面直径;圆形截面
9、直径;截面最小回转半径。截面最小回转半径。2、基本计算公式、基本计算公式图图4-5 轴心受压柱计算图轴心受压柱计算图(4-4)当现浇钢筋混凝土轴心受压构当现浇钢筋混凝土轴心受压构件截面长边或直径大于件截面长边或直径大于300mm时,构件制作缺陷对承载力的影时,构件制作缺陷对承载力的影响较大,式(响较大,式(4-4)中混凝土强)中混凝土强度设计值乘以系数度设计值乘以系数0.8(构件质(构件质量确有保障时不受此限制)。量确有保障时不受此限制)。3、公式的应用、公式的应用 截面设计问题截面设计问题截面设计问题截面设计问题:已知:已知:N,求:,求:,步骤:步骤:(1)根据构造要求及经验,定截面尺寸(
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