建筑力学与结构基础课件.ppt

* 第九章 钢筋砼轴向受力构件 9.1 钢筋砼轴心受压构件的承载力计算 ◆ 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 ◆ 通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 ◆ 但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、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。 普通钢箍柱：箍筋的作用？ 纵筋的作用？ 螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用？ 纵筋的作用： ◆ 协助混凝土受压 受压钢筋最小配筋率：0.4% (单侧0.2%) ◆ 承担弯矩作用 ◆ 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。 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。 第九章 钢筋砼轴向受力构件 第九章 钢筋砼轴向受力构件 普通钢箍柱 轴心受压短柱 轴心受压长柱 稳定系数 稳定系数j 主要与柱的长细比l0/b有关 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。 9.2 偏心受压构件的破坏形态 压弯构件 偏心受压构件 第九章 钢筋砼轴向受力构件 压弯构件 偏心受压构件 偏心距e0=0时 当e0→∞时，即N=0 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。 第九章 钢筋砼轴向受力构件 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 1.受拉破坏 第九章 钢筋砼轴向受力构件 M较大，N较小 偏心距e0较大 As配筋合适 第九章 钢筋砼轴向受力构件 ◆ 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展较快，首先达到屈服。 ◆ 此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。 ◆ 最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。 ◆ 这种破坏具有明显预兆，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。 ◆ 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。 受拉破坏 2.受压破坏 产生受压破坏的条件有两种情况： ⑴当相对偏心距e0/h0较小 第九章 钢筋砼轴向受力构件 ⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时 As太多 第九章 钢筋砼轴向受力构件 ◆ 截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。 ◆ 而受拉侧钢筋应力较小。 ◆ 当相对偏心距e0/h0很小时，‘受拉侧’还可能出现受压情况。 ◆ 截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 ◆ 承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，受拉侧钢筋未达到受拉屈服，破坏具有脆性性质。 ◆ 第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。 受压破坏 产生受压破坏的条件 有两种情况： ⑴当相对偏心距e0/h0较小。 ⑵或虽然相对偏心距e0/h0较 大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时。 As太多 第九章 钢筋砼轴向受力构件 二、偏心受压构件正截面承载力计算 ◆ 偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采用以平截面假定为基础的计算理论。 ◆ 根据混凝土和钢筋的应力-应变关系，即可分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过程。 ◆ 对于正截面承载力的计算，同样可按受弯情况，对受压区混凝土采用等效矩形应力图。 ◆ 等效矩形应力图的强度为a fc，等效矩形应力图的高度与中和轴高度的比值为b 。 第九章 钢筋砼轴向受力构件 1.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，相对界限受压区高度仍为。 第九章 钢筋砼轴向受力构件 当x ≤xb时 当x xb时 第九章 钢筋砼轴向受力构件 —受拉破坏(大偏心受压) —受压破坏(小偏心受压) 2.受拉一侧的钢筋应力ss 由平截面假定可得 第九章 钢筋砼轴向受力构件 x=b xn ss=Eses 受拉一侧的钢筋应力ss x=b xn ss=Eses 为避免采用上式出现 x 的三次方程 考虑：当x =xb，ss=fy； 第九章 钢筋砼轴向受力构件 当x =b，ss=0 第九章 钢筋砼轴向受力构件 3.附加偏心距和偏心距增大系数 由于施工误差、计算偏差及材料的不均匀等原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因素的不利影响，引入附加偏心距，即在正截面压弯承载力计算中，偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距ea之和，称为初始偏心距ei。 参考以往工程经