建筑工程结构课件PPT 05 钢筋混凝土轴心受力构件-受压.ppt
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1、建筑工程结构课件PPT 05 钢筋混凝土轴心受力构件-受压 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。有生命必有希望受压构件(柱)受压构件(柱)往往在结构中具有重要作用,一旦产生往往在结构中具有重要作用,一旦产生破坏,往往导致整个结构的损坏,甚至倒塌。破坏,往往导致整个结构的损坏,甚至倒塌。23 在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等通常由于施工制造的误差
2、、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因,往往存在一定的初始偏心距。原因,往往存在一定的初始偏心距。但有些构件,如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆但有些构件,如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等,主要承受轴向压力,可近似按轴心受压构件计算。等,主要承受轴向压力,可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱普通钢箍柱:箍筋箍筋的作用的作用?纵筋纵筋的作用的作用?螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱:箍筋的形状为圆:箍筋的形状为圆形,且间距较密,其作用形,且间距较密,其作用?45n纵筋的作用:提高受压承载力,减小截面尺寸;纵筋的作用:提高受压承载力,减小截面尺寸;防止因初始偏心或者其它
3、因素引起的附加弯矩防止因初始偏心或者其它因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力在构件中产生的拉力;减小砼的徐变;提高柱;减小砼的徐变;提高柱的延性。的延性。n 箍筋的作用:与纵筋形成骨架,防止纵筋压箍筋的作用:与纵筋形成骨架,防止纵筋压屈;箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的屈;箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的延性性能。延性性能。n螺旋形箍筋可以提高构件的承载力和延性。螺旋形箍筋可以提高构件的承载力和延性。6轴心受压构件分类初始偏心产生附加弯矩在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下,长 柱的承载力低于短柱,(采用降低系数来考虑)受压构件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱 长柱 加大初
4、始偏心,最终构件是在M,N共同作用下破坏。附加弯矩引起挠度轴心受压长柱的破坏形式 轴心受压短柱的破坏形式:在N作用下压坏 7配有普通箍筋轴心受压短柱 试验研究bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段:加载至钢筋屈服第二阶段:钢筋屈服至混凝土压碎8n受力特点(附图)(附图)n 整个截面的应变是均匀的。整个截面的应变是均匀的。n 荷载较小时,压应变和压应力与荷载基荷载较小时,压应变和压应力与荷载基本呈线性关系。荷载较大时,压应变增加速度本呈线性关系。荷载较大时,压应变增加速度加快。随荷载增大,纵筋应力增长加快,砼应加快。随荷载增大,纵筋应力增长加快,砼应力增长缓慢(产
5、生应力重分布)。力增长缓慢(产生应力重分布)。n 当荷载长期作用时,由于砼产生徐变,当荷载长期作用时,由于砼产生徐变,纵筋应力进一步增大,砼应力进一步减小。纵筋应力进一步增大,砼应力进一步减小。n 纵筋达到屈服,而后砼压坏。纵筋达到屈服,而后砼压坏。9轴心受压短柱的受力分析 截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfy0=0.002ocfcc平衡方程变形协调方程NccAs s0=0.002ocfccsss=Essys,hfyNccAs s0=0.002ocfcc10轴心受压短柱的受力分析 荷载-变形关系NccAs fy当0=0.002时,混凝土压碎,柱达到最大承载力若若 s=0=
6、0.002,则则轴心受压短柱中,当轴心受压短柱中,当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400N/mm2时,其强时,其强度得不到充分发挥度得不到充分发挥11三、轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响Nc施加后的瞬时NcAslNcAs s1c1l i12三、轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl(i+cr)经历徐变后产生了钢筋与砼之间的应力重分布,最小配筋率要求13轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl(i+cr)NcAs s3c3l cr最大配筋率要求14轴心受压长柱
7、的受力分析 1.试验研究长柱的承载力短柱的承载力(相同材料、截面和配筋)原因:长柱受轴力和弯矩(二次弯矩)的共同作用15细长轴心受心受压构件的承构件的承载力降低力降低现象象n 初始偏心距初始偏心距附加弯矩和附加弯矩和侧向向挠度度加大了原来的初始偏心距加大了原来的初始偏心距构件承构件承载力降低力降低NAsfcf y Asbh16轴心受压长柱的受力分析 稳定系数和长细比l0/b(矩形截面)直接相关混凝土结构设计规范中,为安全计,取值小于上述结果,详见教材表混凝土结构设计规范中,为安全计,取值小于上述结果,详见教材表4-117四、轴心受压长柱的受力分析 3.承载力稳定系数应用:设计、截面复核 系数系
8、数0.9 是可靠度是可靠度调整系数整系数18n设计方法方法 (1)截面)截面设计 已知:已知:轴心心压力力设计值N,材料,材料强度等度等级 、构件构件计算算长度度 ,截面面,截面面积bxh 求:求:纵向受向受压钢筋面筋面积 (2)截面复核)截面复核 已知:已知:纵向受向受压钢筋面筋面积 ,材料材料强度等度等级 、构件构件计算算长度度 ,截面面,截面面积bxh 求:求:柱承载力柱承载力197.1.3 7.1.3 设计方法设计方法 1 1)设计截面)设计截面 已知已知 、,求,求 、。计算步骤:计算步骤:(1 1)根据设计经验,初步确定)根据设计经验,初步确定 (或先(或先假定假定 和和 ,估算,
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