受压构件正截面的性能与设计.ppt
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1、p本章主要内容本章主要内容轴心受压构件承载力计算轴心受压构件承载力计算 偏心受压不对称配筋构件承载力计算偏心受压不对称配筋构件承载力计算 偏心受压对称配筋构件承载力计算偏心受压对称配筋构件承载力计算 I形截面偏心受压构件承载力计算形截面偏心受压构件承载力计算受压构件正截面承载力提要n轴心受压构件轴心受压构件 普通箍筋轴心受压构件普通箍筋轴心受压构件 螺旋箍筋轴心受压构件螺旋箍筋轴心受压构件n偏心受压构件偏心受压构件 矩形截面偏心受压构件(矩形截面偏心受压构件(不对称不对称、对称配筋对称配筋)工字形截面偏心受压构件(工字形截面偏心受压构件(不对称不对称、对称配筋对称配筋)大偏心大偏心受压构件受压
2、构件 小偏心小偏心受压构件受压构件重点重点:矩形截面构件(:矩形截面构件(不对称不对称、对称配筋对称配筋)p 长柱和短柱的破坏特点长柱和短柱的破坏特点p 稳定系数稳定系数p 受压承载力设计表达式受压承载力设计表达式n 轴心受力构件的实际应用轴心受力构件的实际应用框架结构中的柱框架结构中的柱 (Columns of Frame Structure)(Columns of Frame Structure)屋架结构中的上弦杆屋架结构中的上弦杆 (Top Chord of Roof Truss Structure)(Top Chord of Roof Truss Structure)n 轴心受力构件的
3、实际应用轴心受力构件的实际应用桩基础桩基础 (Pile Foundation)(Pile Foundation)n 轴心受力构件的实际应用轴心受力构件的实际应用n 钢筋混凝土轴心受压构件的特点钢筋混凝土轴心受压构件的特点p可以充分发挥混凝土材料的强度优势可以充分发挥混凝土材料的强度优势p理想的轴心受压构件几乎是不存在的理想的轴心受压构件几乎是不存在的,构件存在一定构件存在一定的初始偏心距。的初始偏心距。p轴心受压构件的箍筋配置方式轴心受压构件的箍筋配置方式n普通箍筋柱普通箍筋柱n螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱h hb bs ss s普通箍筋柱普通箍筋柱DDs ss s螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱箍筋箍筋纵筋纵筋
4、5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力n 纵筋的作用纵筋的作用p承受部分轴承受部分轴力,减小力,减小构件构件截面尺寸截面尺寸p提高混凝土的变形能力提高混凝土的变形能力p抵抗构件偶然偏心产生的弯曲应力抵抗构件偶然偏心产生的弯曲应力p减小混凝土的收缩与徐变变形减小混凝土的收缩与徐变变形n 短柱与长柱短柱与长柱窗间墙形成的短柱窗间墙形成的短柱门厅处的长柱门厅处的长柱框架结构的长柱框架结构的长柱箍筋的作用箍筋的作用 与纵筋形成钢筋骨架与纵筋形成钢筋骨架 防止纵筋压屈(主要的)防止纵筋压屈(主要的)对核心混凝土有一定的约束对核心混凝土有一定的约束 作用(计算时一般不考虑)作用(计算时一般不考虑)5
5、.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力n 短柱的试验研究短柱的试验研究p短柱的破坏过程短柱的破坏过程p纵筋与混凝土的应力变化过程纵筋与混凝土的应力变化过程p试验结论试验结论NN应应力力轴力轴力混凝土的应力增长混凝土的应力增长纵筋的应力增长纵筋的应力增长n素砼的峰值压应变平素砼的峰值压应变平均值为均值为0.002;n钢筋混凝土峰值压应钢筋混凝土峰值压应变可达变可达0.005;n设计时,混凝土极限设计时,混凝土极限压应变取压应变取0.002;n相应纵筋的最大压应相应纵筋的最大压应力:力:s ss=2.01050.002 =400N/mm25.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力短柱的破坏过
6、程短柱的破坏过程n轴力较小时轴力较小时,构件处于弹性阶段,钢,构件处于弹性阶段,钢筋、混凝土应力线性增长;筋、混凝土应力线性增长;n轴力稍大时轴力稍大时,混凝土出现塑性变形,混凝土出现塑性变形,应力增长较慢,钢筋应力增长较快;应力增长较慢,钢筋应力增长较快;n接近极限轴力时接近极限轴力时,钢筋应力达到屈服,钢筋应力达到屈服强度,应力不变,混凝土应力增长较快,强度,应力不变,混凝土应力增长较快,最后混凝土被压碎而破坏。最后混凝土被压碎而破坏。两次内力重分布两次内力重分布 弹性阶段末弹性阶段末钢筋屈服钢筋屈服:部分混凝土应力转由钢筋承受:部分混凝土应力转由钢筋承受 钢筋屈服钢筋屈服构件破坏构件破坏
7、:钢筋应力不变,混凝土应力增长:钢筋应力不变,混凝土应力增长5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力n轴心受压短柱的破坏形态轴心受压短柱的破坏形态 构件中出现纵向裂缝,纵筋屈服,混构件中出现纵向裂缝,纵筋屈服,混凝土达到极限压应变。凝土达到极限压应变。n轴压构件,极限压应变取值轴压构件,极限压应变取值 普通混凝土:普通混凝土:0.002 高强混凝土:高强混凝土:0.0020.00215相应的钢筋应力相应的钢筋应力:ucysNf Af A52sss52sss2 100.002400N/mm2 10(0.002 0.00215)(400 430)N/mmEEss5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截
8、面受压承载力n 长柱的试验研究长柱的试验研究p长柱的破坏过程长柱的破坏过程p破坏特点破坏特点n长柱存在初始偏心距长柱存在初始偏心距n产生附加弯矩产生附加弯矩n产生相应的侧向挠度产生相应的侧向挠度n使长柱在轴力和弯矩的共同作用下发生破坏使长柱在轴力和弯矩的共同作用下发生破坏p相同条件下相同条件下,长柱破坏荷载低于短柱;长柱破坏荷载低于短柱;p长细比长细比越大,承载能力降低越多;越大,承载能力降低越多;p混凝土规范混凝土规范用用稳定系数稳定系数j j来表示长来表示长柱承载力的降低程度柱承载力的降低程度N NN N横向裂缝横向裂缝纵筋压屈纵筋压屈lusuNNj j规范规范给出的稳定系数与长细比的关系
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