物理鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算PPT課件

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章第 3 章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力 第1頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章本章重點(diǎn) 了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力全過(guò)程； 掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截 面承載力的計(jì)算方法； 了解建筑工程軸心受力構(gòu)件與公路橋涵 工程軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法的相同 與不 同之處； 熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。第2頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 理想的軸心受力構(gòu)件在實(shí)際工程中其實(shí)并不存在。(軸壓)軸線NN軸線(軸拉

2、)NN3.1概 述概念：縱向拉壓力作用線與構(gòu)件截面形心線重合的的構(gòu)件，拉力重合，軸心受拉構(gòu)件；反之，軸心受壓構(gòu)件第3頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章工程實(shí)例壓壓壓拉拉第4頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章1. 受拉構(gòu)件的配筋形式縱筋箍筋縱筋bh3.2軸心受拉構(gòu)件3.2.1軸心受拉構(gòu)件一般分析第5頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 2. 試驗(yàn)研究NtNtNtcrNtcrNtNt第6頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3

3、 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章NtNt3、結(jié)論三個(gè)工作階段：開裂前，線彈性；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，Nt基本不增加首根裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度第7頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章4 受力過(guò)程及破壞特征第8頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土鋼筋sss=Essys,hfy5. 混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系第9頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章bhAsAAs/A3%時(shí)，A=bhllNtNtNttAs sllst0)1 ()()(AEAAEEAEAEEAEAEAEAANcscscscscsscsstt6.混凝土開裂前拉力與變形的關(guān)系第10頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章Ntt=ftAs s00)1 ()1 (tEctscsccrtAEAAEEAENtto t0ftt=Ect0t7.混凝土開裂荷載第11頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章sss=Essys,hfytto t0ftt

5、=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作ssstAENsytuAfN應(yīng)用：設(shè)計(jì)、截面復(fù)核 8.極限承載力第12頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章建筑工程中的軸拉構(gòu)件1. 計(jì)算公式 0X3-1syAfN N 拉力的組合設(shè)計(jì)值；fy 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fy 300 N/mm2 ；As 縱向鋼筋面積。第13頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章2. 構(gòu)造要求v 箍筋直徑 d6mm, 間距s 200mm (腹桿中 s 150mm)。 v 縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先 采用直徑較小

6、的鋼筋。 v 鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連 接、套筒擠壓連接等多種方式。軸拉構(gòu)件不 得采用綁扎的搭接接頭。 v 縱筋一側(cè)配筋率 ，且 。 （ 為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）0.2% yt45ff tf第14頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章橋梁工程中的軸拉構(gòu)件0NdsdfAs 0X3-2ssddoAfN Nd 拉力的組合設(shè)計(jì)值；fsd 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fsd 330 N/mm2 ；第15頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章9.例題1例3-1 某鋼筋混凝土屋架下弦的拉力設(shè)計(jì)值N=

7、700kN,采用HRB335級(jí)鋼筋配筋，試求所需鋼筋面積，并為其選用鋼筋。解：查附表2-3，可知HRB335的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2300N/mmf y（fy 300 N/mm2）syAfN 有公式：可得：22sy/700 1000N/(300N/mm )2333mmAN f查參數(shù)代公式第16頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章配筋：經(jīng)濟(jì)安全實(shí)際配筋面積接近計(jì)算配筋面積，誤差以控制在左右5%以內(nèi)就本題而言：233395%=2116.35(mm2)實(shí)配鋼筋面積 2333105%=2449.65(mm2)因此，根據(jù)11-1表，考慮方便形成鋼筋骨架，選用

8、4 28，縱向受力鋼筋 ，與實(shí)際計(jì)算面積接近 第17頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章驗(yàn)算：1、單側(cè)配筋率是否滿足要求v 縱筋一側(cè)配筋率 ，且 。 （ 為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）0.2% yt45ff tf2、鋼筋能否沿周邊均勻?qū)ΨQ分布第18頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：1、查參數(shù)，如：鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，求截面特征參數(shù)（面積）；2、代入建筑工程或橋梁工程軸心受拉強(qiáng)度承載力計(jì)算公式，求受力鋼筋面積；3、檢驗(yàn)：配筋率要求

9、是否滿足，是否能均勻?qū)ΨQ分布第19頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章9.例題2例3-2 某鋼筋混凝土屋架下弦（受拉）的截面尺寸為300mm300mm，混凝土采用C35,拉力設(shè)計(jì)值N=580kN,配置4 25鋼筋，箍筋采用 8，s=150mm，請(qǐng)問(wèn)是否安全?解：（1）查附表2-3，1-2，11-1及計(jì)算可知：2300N/mmfy，As=1964mm2，A=9104mm2ft=1.57（2）驗(yàn)算配筋率：4tys0.2%,451964100%1.09%2 9 101.57MAX(45%0.24%300/2ffAA 第20頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

10、原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章所以，配筋率滿足要求，此外，箍筋及間距也符合要求。（3）驗(yàn)算承載力：580kNkN2 .5891000/1964300syAfor22y/580 1000/300 1933mm1964mmN f 且（1964-1933）/1933=1.6%5%所以，承載力也滿足要求。所以，結(jié)構(gòu)按題中設(shè)計(jì)是安全的。第21頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章軸心受拉構(gòu)件截面校核步驟：1、查參數(shù)，如：鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，求截面特征參數(shù)（面積）；2、驗(yàn)算配筋率；3、驗(yàn)

11、算承載力，代入承載力計(jì)算公式， 看看材料提供的承載力是否大于承載力設(shè)計(jì)值。第22頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3.3軸心受壓構(gòu)件概述第23頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 受力分析及破壞特征短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈 長(zhǎng)柱：構(gòu)件壓屈 l0 /i28 ( (l0 為柱計(jì)算長(zhǎng)度， i為回轉(zhuǎn)半徑。) ) 矩形截面柱， l0 /b8 第24頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章2、軸心受壓短柱的受力分析 A.

12、試驗(yàn)研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎第25頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 B. 截面分析的基本方程N(yùn)ccAs ssss=Essys,hfyccccccff)2501(100011200=0.002ocfcc平衡方程ssccAAN變形協(xié)調(diào)方程sc物理方程(以fcu50Mpa為例)第26頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章NccAs s第一階段)2501 (1000sscssccAEAfAAN非線性關(guān)系

13、ccEE引入割線模量)1 (EcssccAEAEAEN)1 ()1 (sEcsEccANAN C. 荷載-變形關(guān)系第27頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章NccAs fy第二階段)2501 (1000syccAfAfN當(dāng)0=0.002時(shí)，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力syccuAfAfN若 s=0=0.002，則2/400200000002. 0002. 0mmNEss軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度超過(guò)400N/mm2時(shí)，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮第28頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 D. 承

14、載力計(jì)算公式的應(yīng)用NccAs fysyccuAfAfN應(yīng)用：設(shè)計(jì)、截面復(fù)核 截面復(fù)核：400Mpa 第29頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 E. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響Nc施加后的瞬時(shí))1 ()1 (11sEcsEccANANNcAslNcAs s1c1l i第30頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）經(jīng)歷徐變后)1 ()1 (11sEcsEccANANicrtCicritC)1 ( 22ssccAAN)1 ()1 ()1

15、 ()1 (12sEtcstitssACNCCE12)1 ()1 ()1 (1ctEcEstEcCANAAC第31頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr（壓）3crssE（拉）333crsssscEAA第32頁(yè)/共51頁(yè)四、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析四、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析 1. 試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究長(zhǎng)柱的承載力12時(shí)，不考慮箍筋的有利作用當(dāng)按上式算得的承載力小于普通箍柱承載力時(shí)，取后者Ass0 小于As的25%時(shí)，不考慮箍筋的有利作用40 s

16、80和dcor/5第39頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章2. 建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算3-3)(9 . 0AfAfNcsy 穩(wěn)定系數(shù)； 鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；yf 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；cf當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件截面長(zhǎng)邊或直徑小于300mm時(shí)，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以系數(shù)0.8。第40頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 全部縱向受壓鋼筋面積；sAA 構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于scAAA0.03時(shí)，A采用 ； 為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算9 . 0具有相近的

17、可靠度而引進(jìn)的系數(shù)。第41頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3. 橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓柱承載力3-4)(9 . 00ssdcddAfAfN 穩(wěn)定系數(shù)； 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；cdfsdf 縱向受壓鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。4. 構(gòu)造要求v 材料：混凝土宜高一些，鋼筋宜用HRB400級(jí)。v 截面： b250mm, l0 /b30 。v 縱筋： d12mm, 圓柱中根數(shù) 6， 5； 50mm 350mm, c25mm。第42頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章v 箍筋：封閉式 d6mm ,

18、d縱 /4； s400mm , 15d縱 。 （每邊4 4根） （每邊多于4 4根） （每邊3 3根） （每邊多于3 3根）3.3.3 配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 受力分析及破壞特征螺旋箍筋對(duì)混凝土變形產(chǎn)生約束，使其承載力提高。第43頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章2.建筑工程中螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力 當(dāng)螺旋筋屈服時(shí)，s2可由隔離體平衡條件求得：以（3-6）代入（3-5），得： 3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsAfdsAf2222第44頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3-7corss1ycc1sdAfff8根據(jù)軸向力平衡條件可得：3-8ssoysycorcAfAfAf2AfAfNycorc1sAfAsdAfAfycorcorss1ycorc8s第45頁(yè)/共51頁(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設(shè)計(jì)：3-9)2(9.0ssoysyco