第四轴心受力构件.ppt
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1、第四章 轴心受力构件,4.1 受压构件概述,第四章 轴心受力构件,4.1 受压构件概述,按受力情况不同分类:,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。,第四章 轴心受力构件,4.1 受压构件概述, 在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 通常由于施工的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性、钢筋可能不对称布置等原因,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。,如:,可视为双向受压构件,其余可视为双向受压构件,第四章 轴心受力构件,4.1
2、受压构件概述,普通箍筋柱:纵筋的作用? 箍筋的作用?,螺旋箍筋柱:箍筋的形状为圆形,且间距较密,其作用?,轴心受压柱根据其构造的不同又可分为: 普通箍筋柱、螺旋箍筋柱、钢管混凝土柱及钢骨混凝土柱四大类。 本课程只介绍普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两类。,箍筋,纵筋的作用: 协助混凝土受压,以提高构件正截面受压承载力; 受压钢筋最小配筋率:0.6% (单侧0.2%) 提高构件的变形能力,改善受压破坏的脆性; 试验表明素混凝土棱柱体构件达到最大应力值时的压应变值一般在0.00150.002之间,而钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在0.00250.0035之间。 承担可能产生的偏心弯矩作用; 减小持
3、续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。,第四章 轴心受力构件,4.1 受压构件概述,箍筋的作用: 与纵筋形成钢筋骨架,防止纵筋受力后压屈和固 定纵筋的位置; 减小受压纵筋的支承长度,增强钢筋骨架的稳定性; 对于承受较大横向剪力的构件,箍筋可以协同混凝土 抗剪,提高构件的抗剪强度; 使核心混凝土处于三向受压状态,使其强度和延性有所提高,从而改善构件破坏时的脆性。,第四章 轴心受力构件,4.1 受压构件概述,混凝土的作用: 承受压力; 形成足够的截面尺寸,保证构件不失稳。,第四章 轴心受力构件,4.1 受压构件概述,螺旋钢箍柱中箍筋的作用: 箍筋形状为螺旋形或焊接圆环形,又称为“间接钢筋”; “间接钢
4、筋”间距小,配箍率大,因而能通过使核心混 凝土三向受压而提高其抗压强度和变形能力,从而提 高了柱子的承载能力。,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,4.2 轴心受压构件的承载力计算,一、柱的分类,其中:l0为柱的计算长度; b为矩形截面短边尺寸; d为圆截面直径; i为圆截面的最小回转半径。,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,柱的计算长度l0与柱的实际长度l及其端部的支撑条件有关。,在工程设计时,柱的计算长度应按混凝土结构设计规范的 规定取值。,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,二、普通箍筋柱轴心受压的受力机理,短柱,由各种偶然因
5、素造成初始偏心距和附加弯矩,但很小,可略 去。在轴向压力的作用下,整个截面上的应力、应变基本上是 均匀分布的。 如图所示:,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,构件的破坏过程:,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,当混凝土压应力达到峰值所对应的应变值时,构件上的纵向裂 缝继续发展,箍筋间的纵筋发生压屈向外凸出,混凝土被压碎而 使整个构件破坏。此阶段是计算轴心受压构件极限强度的依据。,第一阶段:弹性阶段,第二阶段:弹塑性阶段,在相同的荷载增量下,钢筋的压应力比混凝土压应力增加得 快,截面上的钢筋和混凝土应力的比值不断调整,这种现象称 为钢筋和混凝土之间的应
6、力重分布,是由混凝土的塑性性质引 起的。,第三阶段:破坏阶段,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,极限破坏状态时截面的应力分析:,混凝土,混凝土达到极限压应变,被压碎。 即 ,,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,钢筋的受压强度,当采用 的一般钢筋时,钢筋首先屈服, 最后,混凝土达到极限压应变,构件破坏,钢筋抗拉 强度和混凝土抗压强度都能得到充分利用; 当采用 的高强钢筋时,则纵筋不屈 服,,当混凝土应变达到极限压应变时,受压纵筋屈服强度约为:,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算
7、,长柱,由各种偶然因素造成初始偏心距不可忽略,加载后将产生附加弯矩和相应的侧向挠度,使长柱最终在轴力和弯矩的共同作用下发生破坏,因此,长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱的破坏荷载。长细比越大,承载能力降低越多。 如图所示:,y,e,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,长柱的破坏形态:,材料破坏:对长细比较大的长柱,在轴力和弯 矩共同作用 下,首先在凹侧出现纵向裂缝,随后混凝土被压碎,纵筋被压 屈向外凸出;凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝,侧 向挠度急剧增大,柱子破坏。 短柱的破坏也属于材料破坏。 材料破坏即构件破坏时,钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度 都能得到充分利
8、用的破坏。,失稳破坏:对长细比很大的细长柱,会发生失稳破坏。,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,稳定系数:,混凝土结构设计规范采用稳定系数来表示长柱承载力的 降低,即为长柱受压承载力 和短柱受压承载力 的 比值。,稳定系数j 主要与柱的长细比l0/b有关,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,三、普通箍筋柱轴心受压正截面承载力,如图所示:,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,轴心受压短柱,轴心受压长柱,折减系数 (可靠度协调系数)0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心
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