同济大学《混凝土》第四章 轴心受力构件的受力性能.ppt

第四章轴心受力构件性能与计算 同济大学土木工程学院 混凝土结构基本原理 一 工程实例 二 轴心受拉构件的受力分析1 受拉构件的配筋形式 纵筋 纵筋 箍筋 二 轴心受拉构件的受力分析2 试验研究 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3 混凝土和钢筋的应力 应变关系 混凝土 钢筋 二 轴心受拉构件的受力分析4 混凝土开裂前拉力与变形的关系 二 轴心受拉构件的受力分析5 混凝土开裂荷载 二 轴心受拉构件的受力分析6 极限承载力 混凝土退出工作 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 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 基于承载力的构件截面设计 设计原则是 Nt Ntu 为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂弯矩 避免脆性破坏 三 极限承载力公式的应用1 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 四 轴心受压短柱的受力分析1 试验研究 第一阶段 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2 截面分析的基本方程 平衡方程 变形协调方程 物理方程 以fcu 50Mpa为例 四 轴心受压短柱的受力分析3 荷载 变形关系 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4 长期荷载下徐变的影响 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析4 长期荷载下徐变的影响 Nc撤去后 五 轴心受压长柱的受力分析1 试验研究 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2 稳定系数 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3 承载力 稳定系数 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fy 400N mm2 若As b h 3 则A b h 若As b h 3 则A b h As 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 由l0 b查表4 1求 验算fy 400N mm2 若As b h 3 则A b h 若As b h 3 则A b h As 重新计算 验算最小配筋率 七 配有螺旋筋柱的受力分析1 配筋形式 七 配有螺旋筋柱的受力分析2 试验研究 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3 承载力计算 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 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 dc 12