受压构件正截面的性能及设计.ppt

受压构件正截面承载力 提要 轴心受压构件 普通箍筋轴心受压构件 螺旋箍筋轴心受压构件 偏心受压构件 矩形截面偏心受压构件（不对称、对称配筋） 工形截面偏心受压构件（不对称、对称配筋） 大偏心受压构件 小偏心受压构件 重点：矩形截面构件（不对称、对称配筋） ■短柱的破坏过程 轴力较小时，构件处于弹性阶段，钢 筋、混凝土应力线性增长； 轴力稍大时，混凝土出现塑性变形， 应力增长较慢，钢筋应力增长较快； 接近极限轴力时，钢筋应力达到屈服 强度，应力不变，混凝土应力增长较快， 最后混凝土被压碎而破坏。 ■两次内力重分布 弹性阶段末→钢筋屈服：部分混凝土应力转由钢筋承受 钢筋屈服→构件破坏：钢筋应力不变，混凝土应力增长 轴心受压短柱的破坏形态 构件中出现纵向裂缝，纵筋屈服，混 凝土达到极限压应变。 轴压构件，极限压应变取值 普通混凝土：0.002 高强混凝土：0.002~0.00215 相应的钢筋应力： 4.计算公式应用 截面设计 已知：截面尺寸（b×h），材料强度，轴力设计值 求：受压钢筋面积 计算 l0/b → → 截面校核 已知：截面尺寸（b×h），材料强度，受压钢筋面积 求：承载力Nu 计算 l0/b → → 螺旋箍筋柱破坏特点 当轴力较大时，柱产生纵向裂缝，横向变形增大，螺旋箍筋阻止混凝土横向变形，使核心混凝土处于三轴受力状态。轴力达到一定值时，混凝土保护层剥落。箍筋屈服后，构件破坏。 约束混凝土的轴心抗压强度 2.螺旋箍筋柱受压承载力计算公式 ：螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积（把间距为s的箍筋，按体积相等换算成纵向钢筋）； ：间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取1.0，当混凝土强度等级为C80时，取0.85，其间按线性内插法确定。 5.2.1破坏形态 极限状态时的截面应力、应变分布 5.2.1 破坏形态 受压破坏 ★当相对偏心距e0 / h0较小，或虽然相对偏心距e0 / h0较大，但受拉钢筋As配置较多时 受拉边出现横向裂缝，裂缝开展与延伸不明显，受拉钢筋应力达不到屈服强度，最后受压区混凝土被压坏。 ★当相对偏心距e0 / h0很小时，构件全截面受压，破坏从压应力较大边开始，该侧钢筋应力一般能达到屈服强度，另一侧钢筋应力一般能达不到屈服强度。 若相对偏心距e0 / h0更小时，也可能发生离纵向力较远一侧的混凝土压坏。 结构无侧移时偏心受压构件的二阶弯矩 (1)构件两端弯矩值相等 (2) 构件两端弯矩值不相等但符号相同 (3) 构件两端弯矩值不相等且符号相反 根据上述分析，可得以下几点结论： 1) 当一阶弯矩最大处与二阶弯矩最大处相重合时，弯矩增加的最多，即临界截面上的弯矩最大； 2) 当两个端弯矩值不相等但符号相同时，弯矩仍将增加较多； 3) 当构件两端弯矩值不相等且符号相反时，沿构件产生一个反弯点，弯矩增加很少，考虑二阶效应后的最大弯矩值不会超过构件端部弯矩或有一定增大。 对上述图所示压弯构件，弹性稳定理论分析结果表明，考虑 二阶效应的构件临界截面的最大挠度 y 和弯矩 M 可分别表示为 构件临界截面弯矩的增大取决于两端弯矩的相对值，另外上 式是假定材料为完全弹性而得，而承载能力极限状态的混凝土偏 心受压构件具有显著的非弹性性能，故上式应修正为 考虑构件挠曲二阶效应的条件 弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯 矩 不大于0.9 且设计轴压比不大于0.9 时，若构件的长细比满足下式的 要求，可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响；否则应 按截面的两个主轴方向分别考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响 。 5.2.5 构件截面承载力计算中二阶效应的考虑 小结 “二阶效应”增大了柱中某截面弯矩( 效应 )或柱端弯矩(P－Δ效应) 考虑方法 P－Δ 效应：有限元法(计算机计算)或增大系数法(手算) 效应： 5.3.2 大、小偏心受压破坏的设计判别（界限偏心距） 有两套公式，对于具体问题，用哪一套进行计算？ 受拉和受压钢筋面积未知→无法用基本公式计算受压区高度 思路：找界限偏心距 取界限状态 → 取最小配筋率 受压构件的性能与设计 轴心受压：普通箍筋和螺旋箍筋柱 偏心受压性能 两种破坏形态：受拉破坏（大偏