《2011年版混凝土结构基本原理课件第四章轴心受力构件的性能与计算》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2011年版混凝土结构基本原理课件第四章轴心受力构件的性能与计算(31页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、,同济大学土木工程学院 顾祥林,第四章 轴心受力构件性能与计算,混凝土结构基本原理,一、工程实例,纵筋,纵筋,箍筋,二、轴心受拉构件的受力分析,1. 受拉构件的配筋形式,钢筋屈服,混凝土开裂,二、轴心受拉构件的受力分析,2. 试验研究,二、轴心受拉构件的受力分析,2. 试验研究,结论,三个工作阶段:开裂前,线弹性;开裂至钢筋屈服,裂缝不断发展;钢筋屈服后,Nt基本不增加,首根裂缝出现后还会继续出现裂缝,但裂缝增至一定数量后便不在增加,极限承载力取决于钢筋的用量和强度,二、轴心受拉构件的受力分析,2. 试验研究,混凝土,钢筋,二、轴心受拉构件的受力分析,3. 混凝土和钢筋的应力-应变关系,二、轴
2、心受拉构件的受力分析,4. 混凝土开裂前拉力与变形关系,二、轴心受拉构件的受力分析,5. 混凝土开裂荷载,混凝土退出工作,二、轴心受拉构件的受力分析,6. 极限承载力,验算Ntu Ntcr,若成立,可以;否则取Ntu=Ntcr,三、极限承载力公式的应用,1. 既有构件轴心抗拉承载力计算,设计原则是:NtNtu,为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂荷载,避免脆性破坏,三、极限承载力公式的应用,2. 基于承载力的构件截面设计,最小配筋率的确定原则是:Ntu= Ntcr,不同规范可能还会对上述值进行调整,作为实例见附表4-1,三、极限承载力公式的应用,2. 基于承载力的构件截面设计,第一阶段:
3、加载至钢筋屈服,第二阶段:钢筋屈服至混凝土压碎,四、轴心受压短柱的受力分析,1. 试验研究,平衡方程,变形协调方程,物理方程(以fcu50Mpa为例),四、轴心受压短柱的受力分析,2. 截面分析的基本方程,第一阶段,非线性关系,四、轴心受压短柱的受力分析,3. 荷载-变形关系,第二阶段,当0=0.002时,混凝土压碎,柱达到最大承载力,若 s=0=0.002,则,轴心受压短柱中,当钢筋的强度超过400N/mm2时,其强度得不到充分发挥,四、轴心受压短柱的受力分析,3. 荷载-变形关系,Nc施加后的瞬时,四、轴心受压短柱的受力分析,4. 长期荷载下徐变的影响,经历徐变后,四、轴心受压短柱的受力分
4、析,4. 长期荷载下徐变的影响,Nc撤去后,四、轴心受压短柱的受力分析,4. 长期荷载下徐变的影响,长柱的承载力短柱的承载力(相同材料、截面和配筋),原因:长柱受轴力和弯矩(二次弯矩)的共同作用,五、轴心受压长柱的受力分析,1. 试验研究,和长细比l0/b(矩形截面)直接相关,混凝土结构设计规范中,为安全计,取值小于上述结果,详见教材表4-1,五、轴心受压长柱的受力分析,2. 稳定系数,稳定系数,实际应用中,不同规范还会对上式做必要的调整。如混凝土结构设计规范就在上式的右端乘以0.9的系数,五、轴心受压长柱的受力分析,3. 承载力,由l0/b查表4-1求,验算fy400N/mm2,若As/bh
5、3%,则A=bh;若As/bh3%,则A=bh- As,六、轴心受压承载力公式应用,1. 既有构件轴心承载力计算,由l0/b查表4-1求,验算fy400N/mm2,若As/bh3%,则A=bh;若As/bh3%,则A=bh- As ,重新计算,验算最小配筋率,六、轴心受压承载力公式应用,2. 基于承载力的构件截面设计,七、配有螺旋筋柱的受力分析,1. 配筋形式,荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几乎相同,保护层剥落使柱的承载力降低,螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高,七、配有螺旋筋柱的受力分析,2. 试验研究,约束混凝土的抗压强度,当箍筋屈服时r达最大值,核心区混凝土的截面积,间接钢筋的换算面积,七、配有螺旋筋柱的受力分析,3. 承载力计算,混凝土强度不超过50MPa时,=1.0;混凝土强度为80MPa时,=0.85;其间按线性插值。,七、配有螺旋筋柱的受力分析,3. 承载力计算,算得的承载力不宜大于普通箍柱承载力的1.5倍,以免保护层过早脱落,当l0/dc12时,不考虑箍筋的有利作用,当按上式算得的承载力小于普通箍柱承载力时,取后者,Ass0 小于As的25%时,不考虑箍筋的有利作用,40s 80和dcor/5,不同规范还会对上式做必要的调整。如混凝土结构设计规范就在上式的右端乘以0.9的系数,七、配有螺旋筋柱的受力分析,3. 承载力计算,谢谢!,