河北工业大学混凝土结构基本原理课件 第六章.ppt

第六章受压构件的截面承载力 6.1受压构件的一般构造要求 6.1受压构件的一般构造要求 6.2轴心受压构件正截面受压承载力 轴心受压构件按受力性能分为： 短柱： 构件极限承载力只取决于构件的截面尺寸和材料强度。 长柱： 构件极限承载力受到侧向变形产生的附加弯矩的影响而降低。 按照配置箍筋方式的不同： 1普通箍筋柱：配有纵向钢筋和普通箍筋 纵筋的作用： （1）提高柱的承载力，以减小截面尺寸； （2）防止因偶然偏心产生的破坏； （3）改善破坏时构件的延性； （4）减小混凝土的徐变变形。 箍筋的作用：箍筋能与纵筋形 成骨架；防止纵筋受力后向外凸。 6.2.1轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力 一、配有纵筋和箍筋的轴心受压短柱的破坏形态和受力性能 1试验研究 （1）破坏过程：荷载较小，弹性变形——荷载较大，变形较荷载增长速度快——随荷载继续增大，出现细微裂缝——临近破坏荷载，出现明显的纵向裂缝，纵筋压屈，向外凸出，砼保被压碎——柱子破坏 2.轴心受压短柱的承载力由砼压碎控制 构件破坏时，一般中等强度的钢筋均能达到抗压屈服强度，砼达到轴心抗压强度。若采用高强钢筋，钢筋可能达不到屈服强度。 计算时，以构件的压应变等于0.002为控制条件，此时砼达到轴心抗压强度。 相应的纵向钢筋的应力值为 二、配有纵筋和箍筋的轴心受压长柱的破坏形态和受力性能 1.初始偏心对受压长柱承载力的影响 构件从轴心受压转为偏心受压。 试验结果表明，当长细比较大时，侧向挠度最初是以与轴压力成正比的缓慢方式增长，但当压力达到破坏压力的60%~70%时，挠度增长速度加快，最后构件在轴向压力和附加弯矩的作用下破坏。 3.破坏过程 首先在凹边产生纵向裂缝，然后混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯向外鼓出，侧向挠度急速增大，凸边混凝土开裂，柱子破坏。 4.失稳破坏：对于长细比很大的长柱，由于失去稳定平衡而破坏。 5.稳定系数：长柱的承载力低于其他条件相同的短柱，规范用稳定系数来表示长柱承载力的降低。 主要与长细比有关。（P129表6-1） 三、配有纵筋和箍筋柱的正截面承载力计算公式 6.2.2配有纵筋和螺旋箍筋柱的承载力 一、什么情况采用 当柱承受很大的轴向压力，而柱的截面尺寸由于建筑及使用上的要求受到限制，若按普通钢筋柱配置纵筋和横向箍筋，即使提高混凝土强度等级，增加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。 二、截面形式：圆形或多边形。 三、螺旋箍筋、焊接环筋的横向约束作用 对于配有螺旋筋柱或焊接环筋柱的核芯砼，相当于受到一个套箍作用，有效地限制了横向变形，使核芯砼在三向压应力作用下工作，提高了轴心受压构件正截面承载力。 四、承载力计算公式 6.3偏心受压构件正截面受压破坏形态 一、受压构件正截面破坏形态 1.受拉破坏：相对偏心距较大且受拉筋配置较少（又称大偏心受压破坏） 2.受压破坏：相对偏心距较小或相对偏心距较大但远侧钢筋配置较多（又称小偏心受压破坏） 3.界限破坏：介于“受拉破坏”和“受压破坏”之间 二、长细比对偏压构件承载力的影响 1． 偏压构件的纵向弯曲 （1）定义：两端铰支柱，在柱端部作用有偏心距为ei的轴向力由于在弯矩平面内将产生弯曲变形，在临界截面处产生挠度因而临界截面上轴向力的实际偏心距将由ei增大为ei+f，其最大弯矩也将由Nei增大为N（ei+f） ，这种现象称为纵向弯曲。 （2）偏压构件的破坏类型与长细比的关系：见书P139图6-16 M－N关系线：截面尺寸、配筋、材料强度、支承情况和轴向力偏心距相同，长细比不同 随长细比增大有三种破坏类型： 短柱破坏：构件在偏心压力下产生的纵向弯曲很小，附加弯矩可忽略不计。弯矩与轴向压力成比例增长。 3.偏心矩增大系数 对长细比较大的偏心受压构件，采用把初始偏心矩ei乘以一个偏心矩增大系数η来考虑二阶弯矩对构件的影响。 6.4矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力基本计算公式 一、计算基本假定 同受弯构件正截面承载力计算的假定 二、区分大、小偏压破坏形态的界限 三、基本计算公式 1.矩形截面大偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式 2.矩形截面小偏心受压构件正截面的受压承载力计算公式 6.5矩形截面不对称配筋偏压构件正截面承载力的计算方法 一、截面设计题 在一般情况下，当 时，截面属于小偏心受压状态，按小偏压破坏的情况进行计算； 当 时，大多属于大偏心受压，也有属于小偏心受压的可能性。 可先按大偏压计算，然后再判断其适用条件是否满足。 二、承载力复核题 6.5矩形截面对称配筋偏压构件