06受压构件承载力计算(新的课件).ppt

第六章 受压构件承载力计算 要说明的是,实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。由于施工的偏差及混凝土的不均匀性和钢筋的不对称性,都将使构件产生初始偏心距,所以即时设计时理论计算是轴心受压构件, 也不一定为轴心受压构件,但对于一些偏心距较小的构件,可按轴心受压构件计算。 受压构件在实际工程中应用比较广泛。 偏心受压构件 偏心受压构件 偏心受压构件拱和屋架上弦杆，以及水塔、烟囱的筒壁等属于偏心受压构件 6.2.2 材料强度 混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30~C40，在高层建筑中，C50~C60级混凝土也经常使用。钢筋：纵向受力钢筋通常采用HRB335级(Ⅱ级)和HRB400级(Ⅲ级)钢筋，不宜采用高强钢筋。 6.3 轴心受压构件的截面承载力计算 Behavior of Axial Compressive Member 6.3.1 轴心受压普通箍筋柱的正截面承载力计算 纵筋作用：纵筋帮助混凝土承受压力，以减小构件的截面尺寸；防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性；以及减小混凝土的徐变变形。箍筋作用：箍筋能与纵筋形成骨架；防止纵筋受力后外凸；提高混凝土的强度。 1．受力分析和破坏特征 矩形截面轴心受压短柱 在轴心荷载作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。 试验表明，在整个加载过程中，由于钢筋和混凝土之间存在着粘结力，两者压应变基本一致 钢筋与混凝土的应力 根据变形条件：es =ec =e，确定钢筋及混凝土的 应力及其关系 建立混凝土与钢筋间的应力关系 根据平衡条件确定混凝土应力与N的关系 受压钢筋配筋率 根据平衡条件确定钢筋应力与N的关系 ?’,?E是常数，而?是一个随着混凝土压应力的增长而不断降低的变数 荷载很小时(弹性阶段)，N与混凝土和钢筋的应力的关系基本上是线性关系。此时 钢筋应力与混凝土应力成正比。 随着荷载的增加，混凝土的塑性变形有所发展。进入弹塑性阶段(? 1)，在相同的荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快。当钢筋应力达屈服强度后，荷载再增加，钢筋应力不再增加。 曲线水平段，即表示钢筋屈服后的关系。 钢筋的受压强度 试验表明，素混凝土棱柱体构件达到最大应力值时的压应变值一般在0.0015～0.002左右，而钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在0.0025～0.0035之间。其主要原因可以认为是柱中配置了纵筋，起到了调整混凝土应力的作用，能比较好地发挥混凝土的塑性性能，使构件达到应力峰值时的应变值得到增加，改善了受压破坏的脆性性质。 混凝土徐变对轴心受压构件的影响 由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变性质，而钢筋在常温情况下没有徐变。因此，当轴心受压构件在恒定荷载的长期作用下，混凝土徐变将使构件中钢筋和混凝土的应力发生变化。 长期荷载作用下截面混凝土和钢筋的应力重分布 混凝土 长期荷载作用下截面混凝土和钢筋的应力重分布-钢筋 矩形截面轴心受压长柱 前述是短柱的受力分析和破坏特征。对于长细比较大的长柱，试验表明，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的。加载后由于有初始偏心距将产生附加弯距，这样相互影响的结果使长柱最终在弯矩及轴力共同作用下发生破坏。对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”的现象，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。 ?——稳定系数 试验表明，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。《规范》中采用稳定系数?表示承载能力的降低程度，即 稳定系数?与构件的长细比l0/b （ l0 为柱的计算长度， b 为柱截面短边）有关 计算长细比l0/b时，l0的取值 与构件两端支撑条件有关： 两端铰支 l0= l， 两端固支 l0=0.5 l 一端固支一端铰支 l0=0.7 l 一端固支一端自由 l0=2 l 2.承载力计算公式 N——轴向力设计值； ?——稳定系数，可查表 ； fc——混凝土的轴心抗压强度设计值 A——构件截面面积； fy’——纵向钢筋的抗压强度设计值； A’s——全部纵向钢筋的截面面积。 0.9——可靠度调整系数 6.3.2配有纵筋和螺旋式(或焊接环式)箍筋柱的承载力计算 柱承受很大轴心受压荷载，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若按配有纵筋和箍筋的柱来计算，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵筋配筋量也不足以承受该荷载时，可考虑采用螺旋筋柱或焊接环筋柱以提高构件的承载能力。 但这种柱因施 工复杂，用钢量较多，造价较高，一般很少采用。 柱的截面形状一般为圆形或多边形。 被约束后的混凝土轴心抗压强度可用下式计算 f ----被约