《国家将会给》PPT课件

钢筋砼受压构件承载力计算,受压构件是钢混结构中最常见的构件之一。如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。受压构件除需满足承载力计算要求外，还应满足相应的构造要求。,一、概述,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。,实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范对偏心很小可略去不计，构件按轴心受压计算。,受压构件分为：轴心受压构件、偏心受压构件。偏压构件分为：单向偏压构件、双向偏压构件,水电站厂房柱,工作桥的支承排架,一、截面形式和尺寸采用方形或矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，长短边比值1.52.5。也可采用T形、工字形截面。桩常用圆形截面。截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长300mm。截面边长800mm，50mm为模数，边长800mm，以100mm为模数。,二、砼受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度等级较高的砼，如C20、C25、C30或更高。,二、受压构件的构造要求,三、纵向钢筋作用：协助砼受压；承担弯矩。常用II级、III级。不宜用高强钢筋，不宜用冷拉钢筋。直径12mm，常用直径1232mm。现浇时纵筋净距50mm，最大间距350mm。长边600mm，中间设1016mm纵向构造钢筋，间距500mm。,受压钢筋数量不能过少。规范规定：I级钢：偏压构件受压或受拉筋配筋率0.25(柱)或0.20(墙)；II、III级、LL550级钢：偏压构件受压或受拉筋配筋率0.20(柱)或0.15(墙)；轴心受压构件：全部纵筋配筋率0.4。纵筋不宜过多，合适配筋率0.82.0。,四、箍筋作用：阻止纵筋受压向外凸，防止砼保护层剥落；约束砼；抗剪。箍筋应为封闭式。纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密。,箍筋直径和间距,截面有内折角时箍筋的布置,基本箍筋和附加箍筋,当b400mm，且纵筋不多于4根时，可不设置复合箍筋；当b400mm且纵筋多于3根时，应设置复合箍筋。,在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，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。,三、轴心受压构件的承载力计算,轴心受压柱分为短柱和长柱；影响两者承载力的因素不一样，两者的破坏形态也有所不同。满足下列关系式的为短柱：,（一）试验结果与分析,轴心受压短柱的破坏特征结果表明，在轴压力的作用下，截面上的应变分布是均匀的，即钢筋与混凝土有相同的变形；但因二者弹性模量值相差较大，因此钢筋的应力较混凝土的应力高出较多。在混凝土达到极限压应变前，钢筋先达到抗压屈服强度；,此后，随荷载的增大，混凝土应力快速增长至其抗压强度（或极限压应变cu），而钢筋应力保持不变；柱子四周逐渐出现明显的纵向裂缝，混凝土保护层开始脱落，受压钢筋产生凸出的压屈现象，中间部分混凝土被压碎导致构件破坏。,不同箍筋短柱的荷载应变图,A不配筋的素砼短柱；B配置普通箍筋的钢筋砼短柱；C配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。,承载力,长柱的受力特点和破坏特征（失稳破坏）,长柱不仅发生压缩变形，还发生纵向弯曲。,长柱破坏荷载小于短柱，柱子越细长小得越多。,用稳定系数表示长柱承载力较短柱的降低。,实际工程构件计算长度l0取值可参考规范(如表5-2)。长细比限制在l0/b30，l0/h25。,影响值的主要因素为长细比l0/b。,基本公式：,N轴力设计值(包括和值在内)；A构件截面面积；全部纵筋的截面面积；轴压构件的稳定系数。,（二）普通箍筋柱的计算,四、偏心受压构件正截面承载力计算,A.第一类破坏情况受拉破坏偏心距较大，As配筋合适。破坏特征是受拉钢筋应力先达到屈服，然后压区砼被压碎，受压筋应力一般也达到屈服，与配筋量适中的双筋受弯构件的破坏相类似。破坏有预兆，属延性破坏。也称为大偏心受压破坏。,偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关。,（1）试验结果,B.第二类破坏情况受压破坏产生小偏心受压破坏的条件有两种情况：相对偏心距e0/h0较小时。相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵筋配置较多时。,破坏过程:截面受拉侧混凝土先出现裂缝，但As的应力增加很缓慢，受压区混凝土的应变逐渐加大，最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。受压侧钢筋As同时达到抗压屈服强度；受拉侧钢筋As均未达到抗拉屈服强度;,破坏特点:破坏预兆不明显；受压侧混凝土和钢筋的应力较大，而受拉侧钢筋应力（受拉或受压）较小。截面承载力主要由压区混凝土和受压侧钢筋控制。破坏条件：偏心距e0较小时或受拉侧纵筋配置较多时。当相对偏心距e0/h0很小时，受拉侧可能先产生受压破坏。,注意,破坏特征是受压砼先达到极限应变而压坏，As未达到屈服，破坏具有脆性性质，也称为“小偏心受压破坏”。,由偏心受压界限破坏的定义,有下列截面应变分布图形,构件受拉侧钢筋达到抗拉屈服强度fy时，受压区边缘处混凝土的应变达到极限压应变cu，这样的破坏称为偏心受压的界限破坏。,C.大、小偏心受压构件的界限,若b构件受拉破坏（大偏心受压构件）若b构件受压破坏（小偏心受压构件）,二、构件的偏心距增大系数试验表明设构件的侧向挠曲变形满足：,因此，构件中部（x=l0/2）的曲率为：,由平截面假定可得出截面为界限破坏时的曲率为：,由于柱混凝土长期处于高应力状态下，其应变较正常情况大很多，因此混凝土压应变取c=1.25cu=0.00413；钢筋应变取s=fy/Es0.0017，所以：,试验结果表明:轴压力N的偏心距e0和柱的长细比l0/h对界限破坏时的截面曲率有较大的影响,因此需引进系数12对计算结果进行修正。大偏心受压破坏时，偏心距e0对截面曲率的影响有限；但小偏心受压破坏时，偏心距e0对截面曲率的影响较大，由于偏心距e0对承载力的影响为偏心距e0增大，承载力降低，偏心距e0减小，承载力提高；因此修正系数1取为：,若11.0，取1=1.0,柱的长细比l0/h对界限破坏截面曲率的影响为：长细比l0/h增大，截面曲率减小，长细比l0/h减小，截面曲率增大；,若l0/hxb，ssh，取x=h；（2）如xxbh0，按大偏心受压重算；（3）若x1.6-xb，取ss=-fy及x=1.6-xb，再计算。,当As一侧砼可能先达到受压破坏。对As取矩，可得