《建筑结构基本原理课件7、8-4.2+4.3钢筋混凝土受压受拉构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构基本原理课件7、8-4.2+4.3钢筋混凝土受压受拉构（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,4.2 钢筋混凝土受压构件,4.2.1 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
2、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。,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。,4.2.2 偏心受压构件的破坏形态,压弯构件 偏心受压构件,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
3、和受弯构件。,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,M较大，N较小,偏心距e0较大,As配筋合适, 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： 当相对偏心距e0/h0较小,或虽然相对偏心距e0/
4、h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时,As太多, 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： 当相对偏心距e0/h0较小。,或虽然相对偏心距e0/h0较 大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时。,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
5、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 。,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。,当x xb时,当x xb时,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,受拉一侧的钢筋应
6、力ss,为避免采用上式出现 x 的三次方程,考虑：当x =xb，ss=fy；,当x =b，ss=0,3.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。,参考以往工程经验和国外规范，附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值，此处h是指偏心方向的截面尺寸。,（1）附加偏心距,（2）偏心距增大系数, 由于侧向挠曲变形，轴向力将产生二阶效应，引起附加弯矩。 对于长细比较大的构件，二阶效应引起
7、附加弯矩不能忽略。 图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠度为 f 。 对跨中截面，轴力N的偏心距为ei + f ，即跨中截面的弯矩为 M =N ( ei + f )。 在截面和初始偏心距相同的情况下，柱的长细比l0/h不同，侧向挠度 f 的大小不同，影响程度会有很大差别，将产生不同的破坏类型。, 对于长细比l0/h8的短柱。 侧向挠度 f 与初始偏心距ei相比很小。 柱跨中弯矩M=N(ei+f ) 随轴力N的增加基本呈线性增长。 直至达到截面承载力极限状态产生破坏。 对短柱可忽略挠度f影响。, 长细比l0/h =830的中长柱。 f 与ei相比已不能忽略。 f 随轴力增大而增大，柱跨中弯矩M = N
8、 ( ei + f ) 的增长速度大于轴力N的增长速度。 即M随N 的增加呈明显的非线性增长。, 虽然最终在M和N的共同作用下达到截面承载力极限状态，但轴向承载力明显低于同样截面和初始偏心距情况下的短柱。 因此，对于中长柱，在设计中应考虑附加挠度 f 对弯矩增大的影响。,长细比l0/h 30的长柱 侧向挠度 f 的影响已很大 在未达到截面承载力极限状态之前，侧向挠度 f 已呈不稳定发展 即柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承载力Nu-Mu相关曲线相交之前 这种破坏为失稳破坏，应进行专门计算,偏心距增大系数,，,，,取h=1.1h0,l0,4.对称配筋截面 实际工程中，受压构件常承受变号
9、弯矩作用，当弯矩数值相差不大，可采用对称配筋。 采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为方便施工或对于装配式构件，也采用对称配筋。 对称配筋截面，即As=As，fy = fy，a = a，其界限破坏状态时的轴力为Nb=a fcbxbh0。,因此，除要考虑偏心距大小外，还要根据轴力大小（N Nb）的情况判别属于哪一种偏心受力情况。,(1)当heieib.min=0.3h0，且N Nb时，为大偏心受压 x=N /a fcb,若x=N /a fcb2a，可近似取x=2a，对受压钢筋合力点取矩可得,e = hei - 0.5h + a,(2)当heieib.min=0.3h0，为小偏心受压 或hei
10、eib.min=0.3h0，但N Nb时，为小偏心受压,由第一式解得,代入第二式得,这是一个x 的三次方程，设计中计算很麻烦。为简化计算，如前所说，可近似取as=x(1-0.5x)在小偏压范围的平均值，,代入上式,由前述迭代法可知，上式配筋实为第二次迭代的近似值，与精确解的误差已很小，满足一般设计精度要求。 对称配筋截面复核的计算与非对称配筋情况相同。,（一）截面设计 1、大、小偏心受压的判断 界限破坏时的轴力：Nb=1bfcbh0 。当b ，为大偏心受压；当b ， 为小偏心受压。 2、大偏心受压（公式简化为6-15和6-12） 计算步骤: 1）计算相对受压区高度； 2）计算钢筋面积并验算配筋
11、率。 注：若第一步求出的2as/h0，则假定受压区重心在近侧钢筋重心处。 3、小偏心受压（公式为6-11和6-12、6-13） 计算步骤: 1）计算相对受压区高度（公式6-19a、6-19b或6-20） ； 2）计算钢筋面积并验算配筋率。,三、矩形截面对称配筋的计算方法,已知偏心矩e0或已知M，求受压承载力N。 计算步骤：先假定为大偏压，采用大偏压计算公式计算。 （1）若计算2as/h0 b ，假定正确，按公式计算N。 （2）若计算2as/h0 ，说明受压钢筋不屈服，按公式计算N （3）若计算 b ，说明假定不正确，按小偏压公式计算N 注：求偏心矩增大系数时，采用保守公式6-20计算1。,（二
12、）受压承载力复核,对称配筋计算公式,大偏压计算公式,小偏压计算公式,对受压钢筋重心求矩,（一）材料选择： 1、混凝土：选择强度等级较高的混凝土，C20C50。 2、钢筋：不宜选择高强钢筋，HRB335、HRB400。 （二）截面形式和截面尺寸 1、形式：矩形、圆形、I形。 2、尺寸：最小高度、刚度要求。 （三）纵向钢筋：钢筋直径及间距、布置、配筋率等。 （四）箍筋：钢筋直径及间距、布置、配箍率等。,受压构件的一般构造,4.3 钢筋混凝土受拉构件,第一节 轴心受拉构件的受力特点,一、混凝土开裂前 （一）弹性状态 （二）弹塑性状态 （三）即将开裂状态,N=cAc+ sAs c=s s=Ess c=
13、Ecc N=(EAs+Ac)c E= Es/Ec,Ncr=(2EAs+Ac)c,N=(EAs+Ac)c E= Es/Ec,二、混凝土开裂后 1、开裂处混凝土退出工作，为开裂处混凝土和钢筋共同受力。 2、当裂缝间混凝土的拉应力无法达到抗拉强度时，裂缝间距基本稳定，随外力的增大，裂缝宽度加大。 三、破坏阶段 钢筋承担所有的拉力。 Nu= fykAs,第二节 轴心受拉构件的承载力计算,一、计算公式 N fy As 式中 N轴向拉力设计值； fy钢筋抗拉强度设计值； As纵向受拉钢筋截面面积 二、构造要求 1. 纵向受力钢筋的配置 2. 箍筋,第三节 轴心受拉构件的裂缝宽度验算,一、裂缝宽度计算公式 二、裂缝宽度验算 wmax wlim,The End,下一节,
