第六章軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力ppt課件

1、第六章第六章 軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算1. 1. 概述概述 2. 2. 普通箍筋柱普通箍筋柱 3. 3. 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 4. 4. 小結(jié)小結(jié)目錄目錄受壓構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦破壞將導致整個結(jié)構(gòu)的損壞受壓構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦破壞將導致整個結(jié)構(gòu)的損壞甚至倒塌。甚至倒塌。1. 受壓構(gòu)件概述受壓構(gòu)件概述(a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓軸心受壓承載力是正截面受壓承載力軸心受壓承載力是正截面受壓承載力 的上限。的上限。先討論軸心受壓構(gòu)件的承載力計算，然后重點討論單向偏心受壓的先討論軸心受壓構(gòu)件的承載力計算，然后重點討論單向

2、偏心受壓的正截面承載力計算。正截面承載力計算。軸心受壓：縱向力通過構(gòu)件截面形心(重心)偏心受壓：縱向力作用線偏離構(gòu)件軸線或同時作用有軸心壓力及彎矩N由于施工制造誤差、荷載位置的偏差、混凝土不由于施工制造誤差、荷載位置的偏差、混凝土不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距以恒載為主的等跨多層房屋內(nèi)柱、桁架中的受壓以恒載為主的等跨多層房屋內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算構(gòu)件計算在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件是不存在的在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件是不存在的普通箍筋柱：配有縱向鋼筋

3、和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件螺旋箍筋柱：配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件普通箍筋柱：截面形狀多為普通箍筋柱：截面形狀多為cubecube、rectangularrectangular和和circlecircle?？v筋對稱布置，。縱筋對稱布置，沿構(gòu)件高度方向設(shè)置等間距的箍筋。受壓承載力主要由混凝土提供。沿構(gòu)件高度方向設(shè)置等間距的箍筋。受壓承載力主要由混凝土提供?？v筋設(shè)置的目的：縱筋設(shè)置的目的：協(xié)助混凝土承受壓力，減小截面尺寸；協(xié)助混凝土承受壓力，減小截面尺寸；承受可能存在的不大的彎矩；承受可能存在的不大的彎矩；防止構(gòu)件的突然脆性破壞。防止構(gòu)件的突然脆性破壞。普通箍筋的作用：減少縱筋的無支長度，避

4、免縱向箍筋的過早局部壓屈；與縱筋形成鋼筋骨架，便于施工。螺旋箍筋柱：截面多為螺旋箍筋柱：截面多為circlecircle或正多邊形?？v筋外圍布置有連續(xù)環(huán)繞的間或正多邊形。縱筋外圍布置有連續(xù)環(huán)繞的間距較密的螺旋箍筋。其作用是截面中間部分混凝土成為約束混凝土，從而距較密的螺旋箍筋。其作用是截面中間部分混凝土成為約束混凝土，從而提高構(gòu)件的承載力和變形能力，提高了柱的延性。箍筋還可承擔剪力。提高構(gòu)件的承載力和變形能力，提高了柱的延性。箍筋還可承擔剪力。普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱 縱筋的作用縱筋的作用（1協(xié)助混凝土受壓，減小截面面積；協(xié)助混凝土受壓，減小截面面積；（2當柱偏心受壓時，承擔彎矩產(chǎn)生的拉力；當柱偏

5、心受壓時，承擔彎矩產(chǎn)生的拉力；（3減小持續(xù)壓應力下混凝土收縮和徐變的減小持續(xù)壓應力下混凝土收縮和徐變的影響。影響。實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力由混凝土向鋼筋轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應力不由混凝土向鋼筋轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應力不斷增長。壓應力的增長幅度隨配筋率的減小斷增長。壓應力的增長幅度隨配筋率的減小而增大，如果不給配筋率規(guī)定一個下限，鋼而增大，如果不給配筋率規(guī)定一個下限，鋼筋中的壓應力就可能在持續(xù)使用荷載下增長筋中的壓應力就可能在持續(xù)使用荷載下增長到屈服應力水準。到屈服應力水準。 箍筋的作用箍筋的作用（1與縱筋形成骨架，便于施工；與縱筋形成骨架，便于施

6、工；（2防止縱筋的壓屈；防止縱筋的壓屈；（3對核心混凝土形成約束，提高混對核心混凝土形成約束，提高混 凝土的抗壓強度，增加構(gòu)件的延凝土的抗壓強度，增加構(gòu)件的延性。性。普通箍筋柱：配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件螺旋箍筋柱：配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 1. 概述概述 2. 2. 普通箍筋柱普通箍筋柱 3. 3. 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 4. 4. 小結(jié)小結(jié)目錄目錄2.1 2.1 試驗研究成果試驗研究成果按構(gòu)件的長細比軸心受壓構(gòu)件分為短柱和長柱，它們受力后的側(cè)向變形和破壞形態(tài)不相同。000,(lllrbd，回轉(zhuǎn)半徑）（矩形的短邊）圓的半徑）試驗情況：試件的材料強度、截面尺寸和配筋均

7、相同，只有柱的長度不同。記錄的數(shù)據(jù)軸心壓力N(通過油壓千斤頂施加)，在柱的長度一半處設(shè)置百分表，測量橫向撓度u。補圖短柱0087llbd或全截面受壓，鋼筋與混凝土共同變形，由于鋼筋應力應變關(guān)系與混凝土不同，所以在不同的加載階段鋼筋和混凝土的應力比值在不斷地變化。荷載N 較小的階段，材料處于彈性階段scssscccEEssccEEN逐步增大，混凝土的塑性變形開始發(fā)展，其彈模降低。隨著柱子的變形增大，混凝土應力增加得很慢。鋼筋應力的增長始終與變形成正比，混凝土與鋼筋兩者應力之比不再符合彈模之比。而且徐變引起應力的重分布。荷載N增大到柱子破壞荷載的90%左右時，柱子橫向變形達到極限出現(xiàn)縱向裂縫，混凝

8、土保護層開始剝落。最后箍筋間的縱向鋼筋發(fā)生屈折向外彎凸，混凝土被壓碎，整個柱子也就破壞了。 思考題：受壓鋼筋來說，不宜采用高強鋼筋？根據(jù)軸向力的平衡，可得短柱破壞時scssPf Af AA柱截面混凝土面積；As縱向鋼筋截面面積。PcfcAs fy0087llbd或長柱長柱在壓力N不大的情況下，全截面受壓。隨著壓力的增大，不僅發(fā)生壓縮變形，同時長柱中部的橫向撓度數(shù)值u較大，長柱破壞前，u增長較快，破壞突然，導致的是失穩(wěn)破壞。破壞時，凹側(cè)的混凝土首先被壓碎，混凝土表面有縱向裂縫，縱筋被壓彎向外鼓出，混凝土保護層脫落，凸側(cè)混凝土轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾霈F(xiàn)橫向裂縫?？偨Y(jié)：短柱是受壓破壞，長柱是失穩(wěn)破壞。而且截面

9、尺寸相同、材料強度以及配筋完全相同的情況下，其承載力低于短柱，長細比越大，承載力降低越明顯。其原因就是由于各種偶然因素引起的初始偏心距的存在而出現(xiàn)的附加彎矩，而附加彎矩對長柱的影響較敏感，在附加偏心距的作用下產(chǎn)生側(cè)向撓度，而側(cè)向撓度有加大了偏心距。隨著荷載的增大，側(cè)向撓度和偏心距不斷增大，這樣互相影響的結(jié)果，使長柱在軸力和彎矩共同作用下破壞。圖6.5為短柱和長柱試驗的橫向撓度與軸向力之間的關(guān)系對比圖2.2 2.2 穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 以穩(wěn)定系數(shù)代表長柱承載力Pl和短柱Ps的承載力之比lsPP有如下規(guī)定 1在螺旋箍筋柱內(nèi)，保護層在柱破壞前早就剝落。為了保證在使用荷載下，保護層不致過早剝落，按照公式

10、計算的承載力不應比普通箍進柱計算的普通箍筋柱承載力大于50%。1凡屬于下列情況之一，不考慮螺旋箍筋的影響而按照普通箍筋柱計算承載力。1當構(gòu)件的長細比，因為過大，柱子喪失穩(wěn)定而破壞，而使螺旋箍筋不能發(fā)揮作用。1當按照公式計算所得的承載力大于普通箍筋柱計算結(jié)果時，因公式僅考慮了核心混凝土，當外圍混凝土較厚時出現(xiàn)這種情況。1當螺旋箍筋換算面積，螺旋箍筋配置過少，不能起顯著約束作用。0048(12)llorrd00.25ssAA3.3 3.3 構(gòu)造要求構(gòu)造要求 縱筋應沿圓周均勻布置，截面積不小于Acor的0.5%。常用的配筋率在0.8%1.2%之間。. 構(gòu)件核心截面Acor不小于構(gòu)件整個截面A的2/3

11、。. 螺旋箍筋的直徑不應小于縱筋直徑1/4，且不小于8mm，一般采用8mm12mm。為保證螺旋箍筋的作用，間距S應滿足cor1540mm80mmSdS1. 配普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的承載力為，其中是，它是用來考慮 對柱的承載力的影響。2. 對于普通箍筋柱，若提高混凝土強度等級、增加縱筋數(shù)量都不足以承受軸心壓力時，可考慮采用 和 方法來提高其承載力。3. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm。4.公路橋規(guī)規(guī)定，受壓構(gòu)件的全部縱筋的配筋率不應小于 ，且不宜超過 ；一側(cè)縱筋的配筋率不應小于 。5.配螺旋箍筋的鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的正截面受壓承載力為 ， 其中，k是 系數(shù)。 練習)(9 . 0ssdc

12、duAfAfN軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)構(gòu)件長細比250配置螺旋箍筋增大柱截面尺寸0.5%5%0.2%ucdcorsdssds00.9(Nf AfAkf A）間接鋼筋的影響2. 配置螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱的抗壓承載力，高于同等條件下不配置螺旋箍筋時的抗壓承載力是因為 。a、又多了一種鋼筋受壓 b、螺旋箍筋使混凝土更密實c、截面受壓面積增大 d、螺旋箍筋約束了混凝土的橫向變形3. 一圓形截面鋼筋混凝土螺旋箍筋柱，柱長細比為=13。按螺旋箍筋柱計算該柱的承載力為550kN，按普通箍筋柱計算，該柱的承載力為400kN。該柱的承載力應視為 。a、400kN b、475kN c、500kN d、550kN 4. 一圓形截面鋼筋混凝土螺旋箍筋柱，柱長細比為=10。按螺旋箍筋柱計算該柱的承載力為480kN，按普通箍筋柱計算，該柱的承載力為500kN。該柱的承載力應視為 。a、480kN b、490kN c、495kN d、500kN5.公路橋規(guī)規(guī)定：螺旋箍筋柱計算的承載力不得超過普通柱的1.5 倍，這是為 。a、限制截面尺寸b、不發(fā)生脆性破壞c、在正常使用階段外層混凝土不致脫落d、保證構(gòu)件的延性d adc2. 受壓構(gòu)件的長細比越大，穩(wěn)定系數(shù)值