受压构件正截面承载力计算.ppt
《受压构件正截面承载力计算.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《受压构件正截面承载力计算.ppt(99页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、混凝土保护层厚度c,1.纵向受力钢筋与预应力钢筋,混凝土结构设计规范GB 50010_2002对混凝土保护层厚度的规定:,同时,保护层厚度不得小于钢筋直径。,2.板、墙、壳中分布钢筋 保护层厚度不应小于表中相应数值减10mm,且不应小于10mm。,3.梁、柱中箍筋和构造钢筋 保护层厚度不应小于15mm。,例题:矩形截面受扭构件,承受扭矩设计值T=41.5 kNm,截面尺寸bh300 mm500 mm,保护层厚度 C=30 mm。混凝土强度等级选用C25,箍筋为HPB235级。纵筋为HRB335级。抵抗该扭矩所需的箍筋和纵筋面积,并绘制截面配筋图。,混凝土结构设计规范GB 50010_2002还
2、有一些其他规定。,第6章 受压构件正截面承载力,4,本章重点,掌握受压构件的构造要求。掌握轴心受压构件的受力特点及承载力计算方法。重点掌握普通配箍构件轴心受压构件的计算;理解配置螺旋箍筋轴压构件承载力提高的原理。掌握偏心受压构件的受力特性;两类偏压构件的特点与判别;受压构件纵向弯曲的影响。掌握矩形截面非对称和对称偏心受压构件的正截面承载力的计算公式、适用条件及公式应用。了解偏心受压构件斜截面承载力的计算。,1.受压构件概述,轴心受压承载力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,然后重点讨论单向偏心受压的正截面承载力计算。,轴向力的作用线和构件截面几何形心的关系,实际工程中,
3、典型的轴心受压构件有:承受节点荷载的屋架腹杆和上弦杆;对称框架结构中的内柱;桩基等。在钢筋混凝土结构中,严格意义上的轴心受力构件是不存在的。但当外加荷载的偏心很小时,可近似按轴压构件来计算。,6,工程中的屋架、排架柱、牛腿柱、框架柱等都是偏心受压构件。,受压构件在结构中具有重要作用,一旦破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。,强 柱 弱 梁,N,2.轴心受压构件正截面承载力,由于施工制造误差、荷载位置的偏差、混凝土不均匀性等原因,往往存在一定的初始偏心距,以恒载为主的等跨多层房屋内柱、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,在实际结构中,理想的轴心受压构件是不存在的,2.1
4、 轴压构件性能Behavior of Axial Compressive Member,变形条件:,物理关系:,平衡条件:,2.2 受压构件中钢筋的作用?,纵筋的作用(1)协助混凝土受压,减小截面面积;(2)当柱偏心受压时,承担弯矩产生的拉力;(3)减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。(4)增加破坏时,构件的延性。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。,箍筋的作用(1)与纵筋形成骨架,便于施工;(2)防止纵筋的压屈;(3)对
5、核心混凝土形成约束,提高混 凝土的抗压强度,增加构件的延性。,对于长细比较大的柱子,由各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的,对于长细比较小的柱子,同样存在初始偏心和侧向挠度,但是影响非常小,可以忽略的。,轴心长柱和短柱破坏比较,13,2.3 普通箍筋轴压柱正截面承载力,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,轴心受压短柱的破坏形态,短柱:混凝土压碎,钢筋压屈,14,轴心受压长柱的破坏形态及其应力重分布,(相同材料、截面尺寸和配筋)长柱的承载力短柱的承载力原因?,长柱受轴力和弯矩(二次弯矩)的共同作用,初始偏心产生附加弯矩附加弯矩引起挠度 加大初始偏心,最终构件是在M
6、,N共同作用下破坏。,长柱:构件压屈,15,稳定系数,稳定系数j 主要与柱的长细比l0/b有关,2.3 普通箍筋轴压柱正截面承载力,轴心受压短柱,轴心受压长柱,当纵筋配筋率大于3时,A中应扣除纵筋截面的面积。,L0为柱的计算高度;b为矩形截面短边尺寸;,混凝土设计规范采用稳定系数 来表示长柱承载力的降低程度。稳定系数可以通过长细比查表6-1(P160)求得。,折减系数 0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。,2.3 普通箍筋轴压柱正截面承载力,当纵筋配筋率大于3时,A中应扣除纵筋截面的面积。,承载力计算公式,j 稳定系数,反映受压构件的承载力随长细比增 大而降低
7、的现象。,l0 构件的计算长度,与构件端部的支承条件有关。,两端铰支,一端固定,一端铰支,两端固定,一端固定,一端自由,实际结构按规范规定取值。,1.0l,0.7l,0.5l,2.0l,18,1、柱纵向钢筋直径不小于12mm,纵筋根数不少于4根。2、试验表明,如果纵筋配筋过小,对提高柱的承载力不大。因此对于轴心受压构件,偏心受压构件全部纵向钢筋配筋率不应小于0.6%,同一侧的配筋率不应小于0.2%.3、规定柱的全部纵向受压钢筋配筋率不宜大于5%.,矩形箍筋柱限制条件,例6.1:已知一轴心受压柱的截面尺寸为bh=400400mm,计算长度l0=5.6m,轴心压力设计值为2500kN,混凝土采用C
8、30,纵筋采用HRB335级,箍筋采用HPB235级。试配纵筋与箍筋。,1)确定基本数据,fc=14.3Mpa,fy=300Mpa,2)计算配置纵向受力钢筋,配置820纵向受力钢筋,面积2513mm2,3)验算纵筋配筋率,故配置820纵向受力钢筋(图),4)根据构造要求配置箍筋,选择配置6250mm,间距小于短边长度400mm,小于15d=300mm,满足构造要求。,2.4 螺旋箍筋轴压柱正截面承载力,混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度,螺旋箍筋柱与普通箍筋柱力位移曲线的比较,达到极限状态时(保护层已剥落,不考虑),螺旋箍筋对承载力的影响系数a,当 fcu,k50N/mm2时,取a=2.0
9、;当 fcu,k=80N/mm2时,取a=1.7,其间直线插值。,螺旋箍筋换算成相当的纵筋面积,采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。但配置过多,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剥落,从而影响正常使用。规范规定:(1)按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%,同时不应小于按普通箍筋柱计算的受压承载力;(2)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。因此,对长细比l0/d大于12的柱 不考虑螺旋箍筋的约束作用;(3)螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距S有关,为保证约束效 果,螺旋箍筋的换算面
10、积Ass0不得小于全部纵筋As面积的25%;(4)螺旋箍筋的间距S不应大于dcor/5,且不大于80mm,同时为方便施工,S也不应小于40mm。,螺旋箍筋柱限制条件,例6.2 某展示厅内一根钢筋混凝土柱,按建筑设计要求截面为圆形,直径不大于500mm,该柱承受的轴心压力设计值N=4600kN,柱的计算长度l0=5.25m,混凝土强度等级为C25,纵筋用HRB335级钢筋,箍筋用HPB235级钢筋。试进行该柱的设计。,1)按普通箍筋柱设计,由于配筋率太大,且长细比又满足12的要求,故考虑按螺旋箍筋柱设计。,2)按螺旋箍筋柱设计,假定纵筋配筋率,假定配置1625纵向受力钢筋,面积7854.4mm2
11、,取混凝土保护层厚度c=30mm,2.1计算纵筋面积,2.2 螺旋箍筋换算的纵筋面积,可以采用。,假定螺旋箍筋直径,实取螺旋箍筋为1045。,2.3 螺旋箍筋面积与间距,2.4求普通箍筋柱的承载力,判断1.5倍关系,4011.4kN,满足要求,配筋合适。,30,偏压构件是同时受到轴向压力N和弯矩M的作用,等效于对截面形心的偏心距:e0=M/N的偏心压力的作用。,图6-1偏心受压构件与压弯构件图,31,工程应用,偏心受压构件:拱桥的钢筋砼拱肋,桁架的上弦杆,刚架的立柱,柱式墩(台)的墩(台)柱等。,偏心受压:(压弯构件),单向偏心受力构件,双向偏心受力构件,大偏心受压构件,小偏心受压构件,压弯构
12、件:截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。,偏心距:压力N的作用点离构件截面形心的距离e0,偏心距e0=0时,轴心受压当e0时,即N=0,受弯构件偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯构件。,6.3.1 偏心受压短柱的破坏形态,偏心受压构件,=,压弯构件,32,6.3.1 偏心受压短柱的破坏形态,大量试验表明:构件截面变形符合平截面假定,偏压构件的最终破坏是由于混凝土压碎而造成的。偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关。,偏心受压短柱的破坏形态:(1)受拉破坏形态(大偏心受压);(2)受压破坏形态(小偏心受压)。,33,M较大,N较小,偏心距e0较大,在靠近轴向力
13、的一侧受压,远离轴向力的一侧受拉。,(大偏心受压破坏),1.受拉破坏,34,随着荷载的增加,截面受拉侧混凝土出现横向裂缝,受拉钢筋As的应力随荷载增加发展较快,首先达到屈服;,最后受压侧钢筋As 受压屈服,压区混凝土压碎而达到破坏。,此后,裂缝迅速开展,受压区高度减小;,1.受拉破坏特征(大偏心受压破坏),35,形成这种破坏的条件是:偏心距e0较大,且受拉侧纵向钢筋配筋率合适,通常称为大偏心受压。破坏的特点是:塑性破坏,受拉钢筋先达到屈服强度,最后受压区钢筋受压屈服,受压区混凝土压碎。,破坏具有明显预兆,变形能力较大,破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似,承载力主要取决于受拉侧钢筋。,1.受拉破
14、坏(大偏心受压破坏),e,36,受压破坏的条件有:当相对偏心距e0/h0较小,截面全部受压或大部分受压;或虽然相对偏心距e0/h0较大,但纵向钢筋As配置较多时(类似于超筋梁),(小偏心受压破坏),2.受压破坏,37,当轴力N的相对偏心距较小时,截面全部受压或大部分受压;离轴力N较近一侧混凝土和钢筋的应力较大,另一侧钢筋应力较小;,2、受压破坏特征(小偏心受压破坏),38,截面最后是由于离轴力N较近一侧混凝土首先压碎而达到破坏,离轴力N较近一侧钢筋As 受压屈服,离轴力N较远一侧的钢筋As未受拉屈服。,2、受压破坏特征(小偏心受压破坏),6.2 偏心受压构件正截面受压破坏形态,39,承载力主要
15、取决于离轴力N较近一侧混凝土和钢筋,离轴力N较远一侧钢筋未达到屈服。破坏具有脆性性质。,2、受压破坏特征(小偏心受压破坏),6.2 偏心受压构件正截面受压破坏形态,40,3、受拉破坏和受压破坏的界限 即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变ecu同时达到。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。因此,其相对界限受压区高度仍为:,大小偏心受压的分界:,41,不同配筋偏心受压理论界限破坏,42,43,偏心受压构件的纵向弯曲影响,长细比在一定范围内时,属“材料破坏”,即截面材料强度耗尽的破坏;长细比较大时,构件由于纵向弯曲失去平衡,即“失稳破坏”。结论:构件长细比的加大会降低构件的正截面受压承载力;长细比
- 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:
- 受压 构件 截面 承载力 计算

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5248544.html