混凝土结构设计原理受压构件.pptx
《混凝土结构设计原理受压构件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混凝土结构设计原理受压构件.pptx(144页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、学习目标学习目标掌握轴心受压构件的破坏形态及其承载掌握轴心受压构件的破坏形态及其承载 力计算方法;力计算方法;熟悉螺旋箍筋柱的原理;熟悉螺旋箍筋柱的原理;掌握偏心受压构件正截面的两种破坏形掌握偏心受压构件正截面的两种破坏形 态和正截面受压承载力的一般计算公式;态和正截面受压承载力的一般计算公式;第五章第五章 受压构件的受压构件的 受力性能与设计受力性能与设计 学习目标学习目标熟练掌握对称配筋矩形截面偏心受压构件正熟练掌握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方法;截面受压承载力的计算方法;掌握掌握N-MN-M相关曲线的概念;相关曲线的概念;熟悉偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算;
2、熟悉偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算;熟悉受压构件的配筋构造。熟悉受压构件的配筋构造。工程实例工程实例受压构件(柱)受压构件(柱)往往在结构中具有重要作用,一旦产生破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。坏,往往导致整个结构的损坏,甚至倒塌。轴心受压承载力轴心受压承载力轴心受压承载力轴心受压承载力是正截面受压承载力的上限是正截面受压承载力的上限是正截面受压承载力的上限是正截面受压承载力的上限先讨论轴心受压构件的承载力计算先讨论轴心受压构件的承载力计算先讨论轴心受压构件的承载力计算先讨论轴心受压构件的承载力计算然后重点讨论然后重点讨论然后重点讨论然后重点讨论
3、单向偏心受压单向偏心受压单向偏心受压单向偏心受压的正截面承载力计算的正截面承载力计算的正截面承载力计算的正截面承载力计算5.1 轴心受压构件的承载力计算5.1 5.1 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力 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原因,往往存在一定的初始偏心距。均匀性等原因,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、桁架中的但有些构件,如以
4、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。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。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?第五章 受压构件的截面承载力纵筋的作用:纵筋的作用:协助混凝土受压协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率:受压钢筋最小配筋率:0.50.6%(单侧单侧0.2%)承担弯矩作用承担弯矩作用 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明,收缩和徐变能把柱
5、截面中的压力由混凝土向钢筋实验表明,收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移,从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配转移,从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限,钢筋中筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限,钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力在荷载持续作用的过程中突然卸载,使钢筋受压,混凝土受在荷载持续作用的过程中突然卸载,使钢筋受压,混凝土受拉。拉。钢筋力图恢复其全部弹性压缩变形,混凝土只能
6、恢复弹性钢筋力图恢复其全部弹性压缩变形,混凝土只能恢复弹性变形部分,而钢筋和混凝土之间的粘结并未破坏,钢筋的回变形部分,而钢筋和混凝土之间的粘结并未破坏,钢筋的回弹变形受到混凝土的阻碍,产生压应力,而混凝土则受拉产弹变形受到混凝土的阻碍,产生压应力,而混凝土则受拉产生拉应力。生拉应力。若配筋率过高,混凝土产生的拉应力可能达到其抗拉强度,若配筋率过高,混凝土产生的拉应力可能达到其抗拉强度,产生与其轴线垂直的贯通裂缝。产生与其轴线垂直的贯通裂缝。全部纵向钢筋的配筋率不宜大于全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%5%。第五章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算5.1 轴心受压构件的承载力
7、计算第五章 受压构件的截面承载力防止纵向钢筋受力后压防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置;屈和固定纵向钢筋位置;改善构件破坏的脆性;改善构件破坏的脆性;当采用密排箍筋时还能约当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土,提高其极束核芯内混凝土,提高其极限变形值;限变形值;箍筋与纵筋形成骨架,保箍筋与纵筋形成骨架,保证骨架刚度。证骨架刚度。横向箍筋的作用横向箍筋的作用5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力柱的分类柱的分类柱的分类柱的分类:长柱和短柱长柱和短柱长柱和短柱长柱和短柱混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范根根据据长长细细比比(构构件件的的计计算算长长度度l0与与构构件件
8、的的短短边边b或或截截面面回回转转半半径径i之之比比),将将柱柱分分为为长柱长柱和和短柱短柱两类。两类。规规范范规规定定,柱柱的的长长细细比比满满足足以以下下条条件件时时属属短短柱柱:矩矩形形截截面面l0/b8;圆圆形形截截面面l0/d7;任任意意截截面面l0/i28,否否则则,柱柱的的长长细细比比较较大大,柱柱的的极极限限承承载载力力将将受受侧侧向向变变形所引起的附加弯矩影响而降低,称为长柱。形所引起的附加弯矩影响而降低,称为长柱。在实际结构中,带窗间墙的柱、高层建筑地下车在实际结构中,带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子,以及楼梯间处的柱都容易形成短柱。库的柱子,以及楼梯间处的柱都容易形成
9、短柱。窗间墙的短柱窗间墙的短柱5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力受压短柱的破坏过程受压短柱的破坏过程第第阶段阶段弹性阶段弹性阶段轴力较小时,弹性阶段,钢筋和轴力较小时,弹性阶段,钢筋和混凝土的应力基本上按混凝土的应力基本上按弹性模量弹性模量的比值来分配的比值来分配,钢筋钢筋 承担的应力承担的应力大于混凝土承担的应力。大于混凝土承担的应力。第第阶段阶段弹塑性阶段弹塑性阶段混凝土进入明显的非线性阶段,混凝土进入明显的非线性阶段,钢筋的压应力比混凝土的压应力钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快,出现应力重分布。增加
10、得快,出现应力重分布。第第阶段阶段破坏阶段破坏阶段钢筋首先屈服,有明显屈服台阶钢筋首先屈服,有明显屈服台阶的钢筋应力保持屈服强度不变,的钢筋应力保持屈服强度不变,混凝土的应力也随应变的增加而混凝土的应力也随应变的增加而继续增长。继续增长。5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力当混凝土压应力达到峰值应变,外荷载不再增当混凝土压应力达到峰值应变,外荷载不再增加,压缩变形继续增加,出现的纵向裂缝继续加,压缩变形继续增加,出现的纵向裂缝继续发展,箍筋间的纵筋发生压屈向外凸出,混凝发展,箍筋间的纵筋发生压屈向外凸出,混凝土被压碎而整个构件破坏。土被压碎而整个构件破坏。第五章 受压构
11、件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算变形条件:es=ec=e物理关系:平衡条件:5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面承载力计算Behavior of Axial Compressive Member第5章 钢筋混凝土柱的基本受力性能5.1 轴心受压构件的受力性能对于ey=fy/Ese0的钢筋当时第5章 钢筋混凝土柱的基本受力性能5.1 轴心受压构件的受力性能40060080010001200N(kN)00.0010.002200ebh=200200As=804C30 fy=235MPa fy=540MPa01002003004
12、0050020406080100scss2004006008001000N(kN)第5章 钢筋混凝土柱的基本受力性能5.1 轴心受压构件的受力性能 scyf=235MPafy=540MPa010020030040050020406080100scss0.0010.002e第5章 钢筋混凝土柱的基本受力性能5.1 轴心受压构件的受力性能sc fy=235MPa fy=540MPa应应力力峰峰值值时时的的压压应应变变一一般般在在0.00250.0035之之间间。规规范范当当混混凝凝土土强强度度等等级级不不大大于于C50时时偏偏于于安安全地取最大压应变为全地取最大压应变为0.002。受压纵筋屈服强度
13、约。受压纵筋屈服强度约 =21050.002=400N/mm2。5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力对于高强钢筋,在构件破坏时可能达不到屈服对于高强钢筋,在构件破坏时可能达不到屈服,钢材钢材强度得不到充分利用。强度得不到充分利用。总之,轴压短柱,不论受压钢筋在构件破坏时是否总之,轴压短柱,不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服,构件的最终承载力都是由屈服,构件的最终承载力都是由混凝土被压碎来控制混凝土被压碎来控制。受压钢筋强度取值附表受压钢筋强度取值附表3.5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力轴心受压长柱的破坏过程轴心受压长柱的破坏过程n 由于由于初始
14、偏心距初始偏心距的存在,构件受荷后的存在,构件受荷后产生附加弯矩,伴之发生横向挠度。产生附加弯矩,伴之发生横向挠度。n 构件破坏时,首先在靠近构件破坏时,首先在靠近凹边凹边出现大出现大致平行于纵轴方向的致平行于纵轴方向的纵向裂缝纵向裂缝,同时在,同时在凸边出现水平的横向裂缝凸边出现水平的横向裂缝,随后受压区,随后受压区混凝土被压溃,纵筋向外鼓出,横向挠混凝土被压溃,纵筋向外鼓出,横向挠度迅速发展,构件失去平衡,最后将凸度迅速发展,构件失去平衡,最后将凸边的混凝土拉断。边的混凝土拉断。长柱的破坏荷载低于长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载其他条件相同的短柱破坏荷载。n混凝土结构设计规范混
15、凝土结构设计规范采用采用稳定系稳定系数数来表示长柱承载力的降低程度。来表示长柱承载力的降低程度。试验表明试验表明,长细比越大,各种偶然因素造成的初始偏,长细比越大,各种偶然因素造成的初始偏心距将越大,产生的附加弯矩和相应的侧向挠度也越心距将越大,产生的附加弯矩和相应的侧向挠度也越大,承载能力降低越多。对于长细比很大的大,承载能力降低越多。对于长细比很大的细长柱细长柱,还可能发生还可能发生失稳破坏失稳破坏现象。现象。第五章 受压构件的截面承载力轴心受压长柱与短柱的主要轴心受压长柱与短柱的主要受力区别在于:由于偏心所受力区别在于:由于偏心所产生的附加弯矩和失稳破坏产生的附加弯矩和失稳破坏在长柱计算
16、中必须考虑。在长柱计算中必须考虑。5.1 轴心受压构件的承载力计算轴心受压轴心受压短短柱柱第五章 受压构件的截面承载力轴心受压轴心受压长长柱柱fcfyAsNfyAsAs计算简图计算简图普通钢箍柱受压承载力计算公式普通钢箍柱受压承载力计算公式5.1 轴心受压构件的承载力计算可靠性调整系数可靠性调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。载作用的轴心受压柱的可靠性。第五章 受压构件的截面承载力轴心受压轴心受压长长柱柱稳定系数稳定系数。主要与柱的主要与柱的长细比长细比 l0/b 有关有关当纵向钢筋配筋率大于当纵向钢筋配筋率大于3
17、%时,改用时,改用As:全部纵向钢筋的截面面积,纵向配筋率不超过:全部纵向钢筋的截面面积,纵向配筋率不超过5。l l0 0/b/bl l0 0/d/dl l0 0/i/il l0 0/b/bl l0 0/d/dl l0 0/i/i87281.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.654
18、6401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19规范规范给出的稳定系数与长细比的关系给出的稳定系数与长细比的关系第五章 受压构件的截面承载力L L0 0构件计算长度构件计算长度5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力截面设计截面设计0.5-第5章 受压构件正截面的性能与设计5.1 轴心受压构件的承载力计算5.1.2 轴心受压螺旋箍筋柱正截面承载力计算轴心受压螺旋箍筋柱正截面承载力计算螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱能约束核心混凝土在纵向受压时产生的横向变形,能约束核心混凝土在纵向受压时产生的横向变形,核心截面混凝土处于核心截
19、面混凝土处于三向受压三向受压状态,从而提高了混凝土抗压状态,从而提高了混凝土抗压强度和变形能力。强度和变形能力。第五章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算第5章 受压构件正截面的性能与设计5.1 轴心受压构件的承载力计算混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力被约束后混凝土的轴心抗压强度被约束后混凝土的轴心抗压强度核心混凝土受到的核心混凝土受到的径向径向压应力值压应力值构件的核心截面面积构件的核心截面面积为系数。为系数。d
20、cor代代代代 入入入入推推推推 得得得得代入代入代入代入推得推得推得推得ff y As由由由由 可得:可得:可得:可得:得得得得 到到到到螺旋箍筋螺旋箍筋换算成换算成相当的相当的纵筋面积纵筋面积箍筋的换算截面面积箍筋的换算截面面积5.1 轴心受压构件的承载力计算第五章 受压构件的截面承载力当当fcu,k50N/mm2时,取时,取a a =1.0;当;当fcu,k=80N/mm2时,取时,取a a=0.85,其间直线插值。,其间直线插值。推推推推 得得得得5.1 轴心受压构件的承载力计算采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。如螺旋箍筋配置过多,极限
21、承载力提高过大,则会如螺旋箍筋配置过多,极限承载力提高过大,则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落,从而影在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落,从而影响正常使用。响正常使用。混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定:规定:按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按螺旋箍筋计算的承载力不应大于1.5普通箍筋普通箍筋柱受压承载力。柱受压承载力。对长细比过大柱,由于纵向弯曲变形较大,截面不对长细比过大柱,由于纵向弯曲变形较大,截面不是全部受压,螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。是全部受压,螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规范规定:规定:对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束的
22、柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。作用。第五章 受压构件的截面承载力5.1 轴心受压构件的承载力计算 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距和间距s有关,有关,为保证有一定约束效果,为保证有一定约束效果,规范规范规定:规定:螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As 面积的面积的25%螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5,且不大于,且不大于80mm,同时为方便施工,同时为方便施工,s也不应小于也不应小于40mm。第五章 受压构件的截面承载力如果按螺旋箍筋柱计算的受压承载力如果按螺旋箍筋柱计算的受压承载力小
23、于小于按普通按普通箍筋柱计算的受压承载力时,则应按普通箍筋柱受箍筋柱计算的受压承载力时,则应按普通箍筋柱受压承载力的公式计算。压承载力的公式计算。5.2 偏心受压构件的正截面受力性能分析压弯构件压弯构件 偏心受压构件偏心受压构件偏心距偏心距e0=0时,轴心受压构件时,轴心受压构件当当e0时,即时,即N=0时,受弯构件时,受弯构件偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压轴心受压构构件和件和受弯构件受弯构件。第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析5.2.1、破坏形态
24、、破坏形态第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析偏压构件破坏特征偏压构件破坏特征受拉破坏受拉破坏 tensile failure受压破坏受压破坏 compressive failure第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关有关第五章 受压构件的截面承载力5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析1、受拉破坏、受拉破
25、坏第五章 受压构件的截面承载力M较大,较大,N较小较小偏心距偏心距e0较大较大As配筋合适配筋合适5.2 偏心受压构件正截面受力性能分析第五章 受压构件的截面承载力 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝。截面受拉侧混凝土较早出现裂缝。此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小。此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小。As的应力随荷载增加发展较快,的应力随荷载增加发展较快,首先达到首先达到屈服屈服强度。强度。受压边缘的受压边缘的混凝土达到极限压应变混凝土达到极限压应变而破坏,而破坏,受压侧钢筋受压侧钢筋As 受压屈服。受压屈服。这种破坏具有明显预兆,变形能力较大,这种破坏具有明显预兆,变形能力较大,破坏特征与配有受
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 混凝土结构 设计 原理 受压 构件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【人****来】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【人****来】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。