受压构件承载力计算.pptVIP

第6章 受压构件的截面承载力,6.1 受压构件的分类及构造要求 6.2 轴心受压构件正截面受压承载力 6.3 偏心受压构件正截面受压破坏形态 6.4 偏心受压长柱的二阶弯矩 6.5 矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算公式 6.6 不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法 6.7 对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法 6.8 对称配筋工形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算 6.9 正截面承载力N-M相关曲线及其应用,6.1 受压构件的分类及构造要求,一、受压构件的分类,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。,二、受压构件的一般构造,（一）材料选择：,1、混凝土：选择强度等级较高的混凝土，C25C40,2、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、工形,2、尺寸：最小高度、刚度要求,（四）箍筋,（三）纵向钢筋,（1）最小直径：12mm，并优先选用较大直径的钢筋,（2）配筋率：轴心受压构件全部钢筋的最小配筋率为0.6。全部钢筋的最大配筋率不宜大于5。,（3）钢筋间距：纵向钢筋中距不大于300mm，净距不小于 50mm,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,概述,1、轴心受压构件分类：,普通箍筋柱：纵筋+普通箍筋（矩形箍筋）；,螺旋箍筋柱：纵筋+螺旋式箍筋；,2、轴压构件中纵筋和箍筋的作用,纵筋：承受压力,箍筋：和纵筋形成骨架，防止纵筋压屈；约束核心混凝土变形,1、柱的分类：短柱（对一般截面L0/i 28；对矩形截面L0/b 8）、长柱,6.2.1 配有普通箍筋的轴压构件,（一）试验研究分析,2、短柱的试验研究：,当构件的压应变达到0.002时，混凝土达到轴心抗压强度值，构件宣告破坏。,钢筋是否屈服？,钢筋不宜采用高强钢筋！,短柱破坏形态,3、长柱的试验研究:,轴向压力使柱产生侧向弯曲，从而增大了初始偏心矩。这使得长柱的承载力较同等截面和配筋的短柱承载力小，规范中采用承载力降低系数（称为稳定系数）考虑这种影响。,（二）正截面承载力计算公式,系数0.9-为了和偏压构件具有相近的可靠度,螺旋箍筋通过约束混凝土的横向变形提高了混凝土的抗压强度，从而间接提高构件的抗压承载力称为“间接钢筋”,6.3 轴心受压螺旋式箍筋柱的正截面 受压承载力计算,（一）试验研究分析,1、螺旋式箍筋柱的受力特点：,轴向压力较小时，混凝土和纵筋分别受压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不明显；接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混凝土产生较大的横向约束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载能力。,（二）截面承载力计算,1、约束混凝土的抗压强度：,约束应力？,2、受压承载力计算公式,6.3-6.4 偏心受压构件的受力性能,一 、试验研究 二、大、小偏压的分界 三、偏压构件纵向弯曲（二次弯矩）,一、试验研究分析,1、大偏心受压破坏（受拉破坏形态）,发生条件：相对偏心距e0/h0较大，受拉钢筋配置适量,N较小时远侧受拉，近侧受压；N增加后远侧产生横向缝；随后远侧纵筋受拉屈服，然后近侧混凝土压碎，构件破坏。,大偏压破坏,破坏特点：,6.3.1 偏心受压短柱正截面破坏特征,2、小偏心受压破坏（受压破坏形态）,发生条件：偏心矩很小，或者偏心矩较大且受拉钢筋配置过量,破坏特点：,(1)当偏心矩较小时，截面存在受拉区和受压区，远侧钢筋受拉，近侧钢筋受压，由于远侧钢筋拉应力较小，当受压区混凝土被压碎时，远侧钢筋仍然未屈服。,(2)当偏心矩很小时，全截面受压，远侧钢筋和近侧钢筋均受压，由于远侧钢筋压应力较小，当受压区混凝土被压碎时，远侧钢筋仍然未屈服。,小偏压破坏,2、判断方法,二、大、小偏压的分界,1、大小偏压的根本区别：,（1）两者的根本区别在于：远侧的钢筋是否受拉且屈服； （2）前者远侧钢筋受拉屈服，破坏前有预兆，属“延性破坏”； （3）后者远侧钢筋不能受拉屈服，破坏时取决于混凝土的抗压强度且无预兆，属“脆性破坏”； （4）存在界限破坏（类似受弯构件正截面）：远侧钢筋屈服的同 时，近侧混凝土压碎。,分界,6.4 偏心受压构件的纵向弯曲,一、概述,短柱,中长柱,长柱,二、偏心矩增大系数 计算,如何求解f,界限破坏时的f,根据实际破坏形式将公式予以修正,根据材料力学，两端铰接的压杆，假定变形符合正弦曲线,界限破坏,考虑偏心距和构件长细比对界限曲率的影响,偏心矩增大系数 计算,x,y,偏心矩增大系数,新规范：,6.5 矩形偏心受压构件正截面 受压承载力基本计算公式,一、矩形截面大偏心受压构件正截面承载力计算公式 二、矩形截面小偏心受压构件正截面承载力计算公式,1、偏压构件正截面受压破坏类型（回顾）： 大偏压破坏：远侧钢筋受拉屈服，受压区混凝土压碎。 小偏压破坏：受压区混凝土达到极限压应变时，远侧钢筋可能受拉或者受压，均不屈服。 2、建立偏压构件正截面承载力计算公式 (1)计算图形简化（将截面应力图形进行简化，同受弯构件） 大偏压 小偏压,(1)大偏压构件正截面承载力计算公式建立,适用条件：,（2）小偏压正截面承载力计算公式建立,适用条件：,小偏压正截面异常破坏情况的承载力计算,6.6 不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法,6.6.1 截面设计,1、偏心受压构件类型的判断,（1）已知截面尺寸、材料强度、内力设计值N和M，长细比，求钢筋截面面积As和As,再代入公式（1）求,（2）已知截面尺寸、材料强度、内力N和M，长细比，受压钢筋面积As，求受拉钢筋截面面积As,大偏压计算公式, 若,，则加大截面尺寸或按As未知重新计算, 若,，说明受压钢筋不屈服，则假定相对受压区高度为 ，并对受压区重心求矩。,远侧钢筋As不屈服,（1）,（2）,已知截面尺寸、材料强度、内力设计值N和M，长细比，求钢筋截面面积As和As,小偏压计算公式,检验异常受压破坏情况,情况一 已知：轴向力设计值N 混凝土和钢筋强度等级 截面尺寸b，h(h0)，长细比lo/h0 钢筋截面面积As及As 求： 弯矩设计值M,4 承载力复核,4、截面复核,情况二：已知 截面尺寸、材料强度、偏心矩e0、截面配筋 求：,计算公式,1、计算步骤,（1）不能直接判断大小偏压，可先假定为大偏压,（2）根据计算结果判断偏压类型，并求解N,计算公式,5、垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算,垂直于弯矩作用平面按轴心受压构件验算,（1）计算初始偏心距ei,（2）大小偏心受压情况的判别,（3）求受压侧钢筋,（4）求受拉侧钢筋,（5）配筋及检验,（1）计算初始偏心距ei,（2）大小偏心受压情况的判别,（3）求混凝土受压高度,（4）求受拉侧钢筋,受压钢筋As合力点取矩,大偏心承载力复核（情况一）,（1）大小偏心受压情况的判别,（2）受压钢筋受否屈服,大偏心承载力复核（情况一）,（3）求初始偏心距,（4）求弯矩设计值,大偏心承载力复核（情况一）,（1）初始偏心距,大偏心承载力复核（情况二）,（2）求偏心距增大系数,大偏心承载力复核（情况二）,（3）受压高度计算及大小偏心受压情况的判别,大偏心承载力复核（情况二）,（4）求轴向力设计值,大偏心承载力复核（情况二）,（5）检验1,小偏心截面设计,（1）计算初始偏心距ei,小偏心截面设计,（2）大小偏心受压情况的判别,（3）受压高度计算,小偏心截面设计,（4）求受压钢筋,（5）求远离偏心力一侧的钢筋,小偏心截面设计,（6）防止反向破坏,小偏心截面设计,（7）配钢筋,（8）验算偏心受压,小偏心截面设计,（9）验算轴心受压,（1）大小偏心受压情况的判别,小偏心承载力复核（情况一）,（2）轴心受压承载力验算,小偏心承载力复核（情况一）,（3）调整截面,小偏心承载力复核（情况一）,（4）重新计算受压高度计算及大小偏心受压情况的初步判别,（按大偏心计算受压高度）,（5）小偏心受压高度的计算,小偏心承载力复核（情况一）,（6）e的计算,小偏心承载力复核（情况一）,（7）初始偏心距的计算,小偏心承载力复核（情况一）,6.7 对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算方法,1、大、小偏心受压的判断,界限破坏时：,已知：截面尺寸，材料强度，初始偏心矩，轴力N 求：,计算步骤:（1）计算相对受压区高度；,2、大偏心受压,（2）计算钢筋面积并验算配筋率。,注：若求出的2as/h0,大偏压计算公式,则假定受压区重心在近侧钢筋重心处。,3、小偏心受压,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率。,小偏压计算公式,总 结,偏压构件正截面受压承载力计算,弯矩作用平面内的偏压计算,垂直于弯矩作用平面的轴压验算,大偏压,小偏压,适用条件：,适用条件：,6.9 正截面承载力Nu-Mu相关曲线及其应用,Nu-Mu相关曲线（最危险截面）,根据试验测得的曲线,6.9.1-2 对称截面大小偏压构件Nu-Mu相关曲线,偏压计算公式,1、大偏压计算公式,2、小偏压计算公式,Mu随Nu的增大而增大,公式（5-60）和（5-63）,Mu随Nu的增大而减小,3、界限破坏,Nu与配筋无关,6.9.3 Nu-Mu相关曲线特点及应用,1、特点,（1）Mu=0，Nu最大；Nu=0时，Mu不是最大；界限破坏时，Mu最大 （2）小偏压时，Nu随Mu增大而减小；大偏压时，Nu随Mu增大而增大 （3）对称配筋时，界限破坏时Nu与配筋量无关,2、应用-利用计算