昆明理工大学建筑工程学院混凝土结构设计原理课件第6章 受压构件 轴心受压构件的承载力计算.ppt

* ⑴在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 ⑵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。 ⑶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。 6.2 轴心受压构件的承载力计算 轴心受压承载力是正截面受压承载力 的上限。 先讨论轴心受压构件的承载力计算，然后重点讨论单向偏心受压的正截面承载力计算。注意： 混凝土结构设计原理 6.受压构件 混凝土结构设计原理 6.受压构件 普通钢箍柱 螺旋钢箍柱 1、普通钢箍柱：配有纵筋和一般箍筋，截面多为矩形，纵筋对称布置，沿柱高设普通箍筋，构件主要承载力由砼提供。 2、螺旋钢箍柱：（焊环柱）配有纵筋和螺旋箍筋，纵筋沿周边均匀对称布置，箍筋的形状为圆形，且间距较密，柱截面多为圆形和多边形，承载力高，延性好。 6.2.1 轴心受压构件的配筋方式 轴心受压构件的配筋方式有两种，“普通钢箍柱”和“螺旋钢箍柱”。 箍筋的作用？ 纵筋的作用？ 混凝土结构设计原理 6.受压构件 混凝土结构设计原理 6.受压构件 3、箍筋的作用： ⑴与纵筋共同形成钢筋骨架； ⑵约束纵筋，防止纵筋的侧向压曲； ⑶改善混凝土的脆性破坏性质。 4、纵筋的作用： ⑴ 协助混凝土受压，可减小构件截面尺寸； 全部受压钢筋最小配筋率：0.6% (一侧0.2%) 《规范》9.5.1 ⑵承担可能存在的弯矩作用 ⑶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。 混凝土结构设计原理 6.受压构件 6.2.2普通钢箍柱1、长、短柱的划分 短柱： l0 /b≤8 l0—构件计算长度， 《规范》7.3.1 b —矩形截面短边； l0 /d≤7 d—圆形截面直径； l0 /i≤28 i—截面的最小回转半径。 轴心受压柱可分为短柱和长柱两类，当柱子的长细比满足以下要求是可认为是短柱，否则为长柱。 长柱在荷载作用下会产生侧向变形，柱的极限承载能力将受此侧向变形所产生的附加弯矩影响而降低。 短柱的极限承载力取决于构件的横截面和材料强度。 混凝土结构设计原理 6.受压构件 ⑴矩形截面轴心受压短柱试验 N 2、 轴心受压构件的受力性能 Behavior of Axial Compressive Member ①试验表明：短柱在荷载作用下，截面上各处的应变均匀分布，因钢筋与砼的良好粘接，两者的压应变相同。 ②荷载较小时：轴向压力与压缩量基本成正比增长； ③荷载较大时：由于砼的塑性变形，轴向压力与压缩量不再成正比怎长；变形增加快于荷载增加，当达轴向力的90%，柱出现纵向裂缝，保护层剥落，纵筋压屈，砼被压碎而柱破坏。 混凝土结构设计原理 6.受压构件 混凝土结构设计原理 6.受压构件 ②变形条件： ③物理关系： ①平衡条件： ⑵截面分析的基本方程 N As’ Ac ◆钢筋受压的应力—应变关系 ◆砼受压的应力—应变关系 对于普通砼，峰值应变 ε0=0.002，n=2。 σc es’ =ec’ =e ’ 混凝土结构设计原理 6.受压构件 ⑶钢筋的受压强度取值： 轴心受压构件的受力过程是非线性的，且随材料性能的不同而有所变化。因砼的破坏导致整个柱子承载力下降，故受压承载力极限状态是以砼达到峰值应变（ε0=0.002）为标志的。 配置高强度钢筋不能充分发挥其受压强度！ 混凝土结构设计原理 6.受压构件 ⑷长期荷载作用下的徐变影响 由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变性质，而钢筋没有徐变。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。 0 50 100 150 200 250 300/天 σc/N·mm2 7.5 5.0 2.5 0 50 100 150 200 250 300/天 σc/N·mm2 150 100 50 ρ=0.5% ρ=2% ρ=0.5% ρ=2% 卸荷 再加荷 卸荷 再加荷 钢筋 混凝土 混凝土结构设计原理 6.受压构件 由前已知，徐变随时间的增长而增大，钢筋的压应力ss不断增大，混凝土中的压应力sc则不断减小。这种应力的变化是在外荷载没有变化