第四章軸心受力構(gòu)件的受力性能課件

1、第四章 軸心受力構(gòu)件性能與計(jì)算同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林一、工程實(shí)例壓壓壓拉拉柱 下 基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻 下 基礎(chǔ)地下室底板二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 1. 受拉構(gòu)件的配筋形式縱筋縱筋箍筋bh00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均應(yīng)變 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.鋼筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.152NtNt915152二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究鋼筋屈服混凝土開(kāi)裂二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2

2、. 試驗(yàn)研究NtNtNtcrNtcrNtNt二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究NtNt結(jié)論結(jié)論三個(gè)工作階段：開(kāi)裂前，線(xiàn)彈性；三個(gè)工作階段：開(kāi)裂前，線(xiàn)彈性；開(kāi)裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；開(kāi)裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，鋼筋屈服后，Nt基本不增加基本不增加首條裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加首條裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 3. 混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土混凝土鋼筋鋼筋二、軸心

3、受拉構(gòu)件的受力分析 4. 混凝土開(kāi)裂前拉力與變形的關(guān)系bhAsAAs/A3%時(shí)，A=bhllNtNtNttAs sll st0cscscscscsscsstt)1 ()()(AEAAEEAEAEEAEAEAEAAN 二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 5. 混凝土開(kāi)裂荷載Ntt=ftAs ssstcrct0ccEt0(1)(1)E ANE AEAE A tto t0ftt=Ectt0 二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 6. 極限承載力sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作混凝土退出工作ssstAEN sytuAfN 三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 既有構(gòu)件

4、軸心抗拉承載力計(jì)算sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt驗(yàn)算驗(yàn)算Ntu Ntcr，若成立，可以；否則取，若成立，可以；否則取Ntu=NtcrsytuAfN t0Ect0scsccrt)1 ()1 ( AEAAEEAEN三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì)Ass（As fy）Nt設(shè)計(jì)原則是：設(shè)計(jì)原則是：Nt NtusytutAfNN 為了保證設(shè)計(jì)截面的極限承載力大于截面的開(kāi)裂荷為了保證設(shè)計(jì)截面的極限承載力大于截面的開(kāi)裂荷載，避免脆性破壞載，避免脆性破壞mins bhA三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì)Ass（As f

5、y）Nt最小配筋率的確定原則是：最小配筋率的確定原則是：Ntu= NtcrysmincEmint0t(1)f AE AAf ，不同規(guī)范可能還會(huì)對(duì)上述值進(jìn)行調(diào)整，作為實(shí)例見(jiàn)不同規(guī)范可能還會(huì)對(duì)上述值進(jìn)行調(diào)整，作為實(shí)例見(jiàn)附表附表4-1ytminsminffAA ，四、軸心受壓短柱的受力分析 1. 試驗(yàn)研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎土壓碎四、軸心受壓短柱的受力分析 2. 截面分析的基本方程N(yùn)ccAs ssss=Essys,hfyccc20ccc)2501(10001

6、1ff 0=0.002ocfcc平衡方程平衡方程ssccAAN 變形協(xié)調(diào)方程變形協(xié)調(diào)方程sc 物理方程物理方程(以以fcu50Mpa為例為例)四、軸心受壓短柱的受力分析 3. 荷載-變形關(guān)系NccAs s第一階段第一階段)2501 (1000sscssccAEAfAAN 非線(xiàn)性關(guān)系ccEE引入割線(xiàn)模量) 1 (Ecsscc AEAEAEN)1 () 1 (sEcsEccANAN 四、軸心受壓短柱的受力分析 3. 荷載-變形關(guān)系NccAs fy第二階段第二階段)2501 (1000syccAfAfN 當(dāng)當(dāng) 0=0.002時(shí)，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力時(shí)，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力yccusA

7、fAfN 若若 s=0=0.002，則則2ssN/mm400200000002. 0002. 0 E軸心受壓短柱中，當(dāng)軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度超過(guò)鋼筋的強(qiáng)度超過(guò)400N/mm2時(shí)，其強(qiáng)時(shí)，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮度得不到充分發(fā)揮四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響Nc施加后的瞬時(shí)施加后的瞬時(shí))1 () 1 (sEcs1Ecc1ANAN NcAslNcAs s1c1l i四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）經(jīng)歷徐變后經(jīng)歷徐變后)1 () 1 (sEcs1Ecc1ANAN iCtcr iiC)

8、1 (tcr ss2c2cAAN s2stts1ctsE(1)(1)(1)(1)iECCNCA c1tEcEstEc2)1 () 1 ()1 (1CANAAC 四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響Nc撤去后撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr（壓）crss3E （拉）crss3s3c3EAAs 五、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析 1. 試驗(yàn)研究長(zhǎng)柱的承載力長(zhǎng)柱的承載力3%，則則A=b h- As 六、軸心受壓承載力公式應(yīng)用 2. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì)) (ssyccucAAfAfNN 由由l0/b查表查表4-1求求

9、 驗(yàn)算驗(yàn)算fy 400N/mm2 若若As /b h3%，則，則A=b h；若；若As /b h3%，則則A=b h- As ，重新計(jì)算重新計(jì)算驗(yàn)算最小配筋率驗(yàn)算最小配筋率七、配有螺旋筋柱的受力分析 1. 配筋形式ssdcordcor七、配有螺旋筋柱的受力分析 2. 試驗(yàn)研究Nc素混凝土柱普通鋼筋混凝土柱螺旋箍筋鋼筋混凝土柱荷載不大時(shí)螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾乎相同保護(hù)層剝落使柱的承載力降低螺旋箍筋的約束使柱的承載力提高標(biāo)距NcNc七、配有螺旋筋柱的受力分析 3. 承載力計(jì)算dcorrfyAss1fyAss1約束混凝土的抗壓強(qiáng)度約束混凝土的抗壓強(qiáng)度rccc4 ff當(dāng)箍筋屈服時(shí)當(dāng)箍筋屈服時(shí) r達(dá)最大值達(dá)最大值corss0y2corcorss1ycorss1yr24422AAfsddAfsdAf 核心區(qū)混凝土的截面積間接鋼筋的換算面積七、配有螺旋筋柱的受力分析 3. 承載力計(jì)算dcorrfyAss1fyAss1ss0ysycorcsycorrcsycorcccu2)4(AfAfAfAfAfAfAfN 算得的承載力不宜大于普通箍柱承載力的算得的承載力不宜大于普通箍柱承載力的1.5倍，以免保護(hù)倍，以免保護(hù)層過(guò)早脫落