《钢筋混凝土柱》PPT课件.ppt

4 4ReinforcedConcreteColumn 4 4钢筋混凝土柱 AxialCompression 轴向受压 承受压力的构件被称作柱子 Columnsaredefinedasmembersthatcarryloadschieflyincompression Inadditiontothecommontypeofcompressionmember i e verticalelementsinstructures compressionmembersincludearchribs rigidframemembersinclinedorotherwise compressionelementsintrussesorshell 除了一般的受压构件 即结构中的竖向构件 受压构件还包括拱肋 斜的刚架构件 桁架或壳结构中的受压构件 Compositecompressionmembersreinforcedlongitudinallywithstructuralsteelshapes pipe ortubing withorwithoutadditionallongitudinalbars andvarioustypesoflateralreinforcement 配置纵向结构型钢 钢管或管形材料并配有各种类型横向钢筋的复合受压构件 无论是否配置附加的纵向钢筋 steelshapes型钢 Themainreinforcementincolumnsislongitudinal paralleltothedirectionoftheload andconsistsofbarsarrangedinasquare rectangular orcircularpattern 柱中的主要受力筋为纵向钢筋 与荷载作用方向平行 沿正方形 矩形或环形布置 Lateralreinforcement intheformofindividualrelativelywidelyspacedtiesoracontinuouscloselyspacedspiral servesseveralfunctions 横向钢筋为具有较大间距单个箍筋或连续的近间距的螺旋箍 它具有若干功能 forone作为其中一个 举例来说 Forthispurpose longitudinalandtransversesteeliswiredtogethertoformcages whicharethenmovedintotheformsandproperlypositionedbeforeplacingtheconcrete 因此 将纵向钢筋和箍筋绑扎在一起 形成钢筋骨架 然后将其移入模板中 在浇筑混凝土前正确摆放 Foranother transversereinforcementisneededtopreventthehighlystressed slenderlongitudinalbarsfrombucklingoutwardbyburstingthethinconcretecover 另外 箍筋能够防止应力较大的 细长纵筋向外弯曲 崩裂单薄的混凝土保护层 BehaviorofAxiallyLoadedShortColumn 轴心受压短柱的特性 Whenanaxialloadisappliedtoareinforcedconcreteshortcolumn theconcretecanbeconsideredtobehaveelasticallyuptoalowstressofabout 1 3 当荷载作用在钢筋混凝土短柱形心时 应力低于 混凝土被认为具有弹性特性 Atthisloadtheconcretefailsbycrushingorshearingoutwardalonginclinedplanes andthelongitudinalsteelbarsfailbybucklingoutwardbetweenties asshowninFigure4 26 a 普通箍筋柱在荷载Na作用下破坏 在此荷载下 由于混凝土压碎或向外沿斜面受剪破坏 纵筋由于在箍筋之间向外弯曲而破坏 如图 4 26a 所示 Itisatthisstagethattheconfiningactionofthespiralhasasignificanteffect andifsizablespiralsteelisprovided theloadwillultimatelyfailthecolumnbycausingthespiralsteeltoyield 正是在这个阶段 螺旋箍发挥着重要的约束作用 如果配置大量的螺旋箍 当荷载使螺旋筋屈服时 柱子发生破坏 Na load a Unsupportedbarsbuckle b ConcreteshellspallsoffFailureoftiedandspirallyreinforcedconcretecolumn ShortColumnsunderCombinedAxialForceandMoment 轴力及弯矩共同作用下的短柱 WhenamemberissubjectedtocombinedaxialcompressionNandmomentM suchasinFigure4 28 a itisusuallyconvenienttoreplacetheaxialloadandmomentwithanequalloadNappliedateccentricity asinFigure4 28 b 当柱子承受轴力N以及弯距M的共同作用时 如图4 28a 通常用轴力N作用在距离轴心e M N处取代构件承受的轴力和弯矩 如图4 28b所示 是一种很简便的方法 Balancedfailure 界限破坏 Underthismodeoffailure yieldingofthetensilesteelonthefarsideoftheloadingpointoccurssimultaneouslywiththeattainmentoflimitcompressivestrainof0 0033inconcrete 在这种破坏方式下 远离轴向力作用点一侧的受拉钢筋屈服 同时受压区混凝土达到0 0033的极限压应变 Compressionfailureofthecolumnoccurswhen a therelativeeccentricity issmall or b althoughtherelativeeccentricity islarge butthetensionreinforcementratioislarge 当相对偏心距e0 h0较小时 或尽管相对偏心距e0 h0较大 但受拉钢筋配置较多时 柱子会发生受压破坏 Columnsofthistypefailbycrushingoftheconcreteandcompressiveyieldingofthesteelonthesideneartheload whilethereinforcementonthesidefarthestfromtheloaddoesnotyield 这种破坏表现为离荷载作用点近的一侧混凝土压碎钢筋受压屈服 而另一侧钢筋没有屈服 如图4 29b所示 Capacityofshortcolumnsundercombinedaxialforceandmoment 短柱抵抗弯压共同作用的能力 Thestrengthinteractiondiagramdefinesthefailureloadandfailuremomentforagivencolumnforthefullrangesofeccentricityfromzerotoinfinity 强度相关图给出了某一柱子偏心距从零到无穷大时的破坏荷载与弯距 Theextremeconcretefiberstrainreachesultimatestrain 0 003 simultaneouslywithyieldingoftheextremelayerofsteelontheoppositeside fy Es 0 002 混凝土的最大应变达到极限应变 0 0033 另一侧的最外层钢筋同时达到屈服应变 fy Es 0 002 TheinteractiondiagramfurtherrevealsthatastheaxialforceNubecomeslargerthesectioncancarrysmallerMubeforefailinginthecompressionzone 相关曲线进一步显示 在受压破坏区 构件破坏前 随着轴力增大 截面所承受的弯距越来越小 Thelargeaxialforceproduceshighcompressivestrainofconcretekeepingsmallermarginavailableforadditionalcompressivestrainduetobending 轴力大 混凝土产生压应变就大 从而无法承受更多的由弯曲引起的附加压应变 Thistensileyieldstressreduceswiththeadditionalcompressivestressduetoadditionalaxialload 随着附加轴力引起附加的压应力增大 这种受拉钢筋拉应力降低 Justasforsimplebending theactualconcretecompressivestressdistributionisreplacedbyanequivalentrectangulardistributionhavingdepthx 仅对单纯的受弯而言 采用受压区截面高度为x的等效矩形应力分布图替代实际混凝土压应力分布 Actualandequivalentrectangularstressdistributionofeccentricallyloadedcolumnatultimatestrength 另外 混凝土压应力 钢筋作用力以及外力N关于受拉钢筋合力中心线的弯距和必须等于0 Inaddition sumofthemomentsoftheconcretecompressivestress reinforcementforceandtheexternalforceNaboutthecenterlineoftheresultantforceinthetensionreinforcementmustequalzero Additionaleccentricity 附加偏心距 SlenderColumns 长柱 Ontheotherhand theslenderorlongcolumnsmayfailatamuchlowervalueoftheloadwhensuddenlateraldisplacementofthemembertakesplacebetweentheends 另一方面 当构件在两支承端之间突然发生横向侧移 长柱会在非常低的荷载作用下破坏 CapacityofAxiallyLoadedSlenderColumn 轴心受压长柱承载力 stabilityreductioncoefficient 稳定系数 Thelowerratiolimitisnecessarytoensureresistancetobendingmomentnotaccountedintheanalysisandtoreducetheeffectsofcreepandshrinkageoftheconcreteundersustainedcompression 为了确保抵抗分析中没有考虑的弯矩以及减少混凝土在持续荷载压力作用下混凝土徐变和收缩的影响 必须设置配筋下限 Spacingbetweenlongitudinalbarsmeasuredalongthecentroidshouldnotexceed300mm 纵筋净间距不超过300mm Whenthedepthoftheeccentricallyloadedcolumnisgreaterthan600mm additionallongitudinalbarswithadiameterof10 16mmshouldbeplacedonthelateralsides 当偏心受压柱的截面高度大于600mm时 沿两侧向应该各增加一根直径10 16的附加纵筋 Thetiesshallbesoarrangedthateverycornerandalternatelongitudinalbarshallhavelateralsupportprovidedbythecornerofatiehavinganincludedangleofnotmorethan andnolongitudinalbarshallbefartherthan300mmoneithersidefromsuchalaterallysupportedbar 箍筋应该如此布置 柱的