物理钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算PPT课件

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章第 3 章 轴心受力构件正截面承载力 第1页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章本章重点 了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程； 掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截 面承载力的计算方法； 了解建筑工程轴心受力构件与公路桥涵 工程轴心受力构件设计计算方法的相同 与不 同之处； 熟悉轴心受力构件的构造要求。第2页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章 理想的轴心受力构件在实际工程中其实并不存在。(轴压)轴线NN轴线(轴拉

2、)NN3.1概 述概念：纵向拉压力作用线与构件截面形心线重合的的构件，拉力重合，轴心受拉构件；反之，轴心受压构件第3页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章工程实例压压压拉拉第4页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章1. 受拉构件的配筋形式纵筋箍筋纵筋bh3.2轴心受拉构件3.2.1轴心受拉构件一般分析第5页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章 2. 试验研究NtNtNtcrNtcrNtNt第6页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3

3、 章主 页目 录上一章帮 助下一章NtNt3、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第7页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章4 受力过程及破坏特征第8页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土钢筋sss=Essys,hfy5. 混凝土和钢筋的应力-应变关系第9页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结

4、构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章bhAsAAs/A3%时，A=bhllNtNtNttAs sllst0)1 ()()(AEAAEEAEAEEAEAEAEAANcscscscscsscsstt6.混凝土开裂前拉力与变形的关系第10页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章Ntt=ftAs s00)1 ()1 (tEctscsccrtAEAAEEAENtto t0ftt=Ect0t7.混凝土开裂荷载第11页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章sss=Essys,hfytto t0ftt

5、=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作ssstAENsytuAfN应用：设计、截面复核 8.极限承载力第12页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章建筑工程中的轴拉构件1. 计算公式 0X3-1syAfN N 拉力的组合设计值；fy 钢筋抗拉强度设计值， fy 300 N/mm2 ；As 纵向钢筋面积。第13页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章2. 构造要求v 箍筋直径 d6mm, 间距s 200mm (腹杆中 s 150mm)。 v 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先 采用直径较小

6、的钢筋。 v 钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连 接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不 得采用绑扎的搭接接头。 v 纵筋一侧配筋率 ，且 。 （ 为混凝土轴心抗拉强度设计值）0.2% yt45ff tf第14页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章桥梁工程中的轴拉构件0NdsdfAs 0X3-2ssddoAfN Nd 拉力的组合设计值；fsd 钢筋抗拉强度设计值， fsd 330 N/mm2 ；第15页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章9.例题1例3-1 某钢筋混凝土屋架下弦的拉力设计值N=

7、700kN,采用HRB335级钢筋配筋，试求所需钢筋面积，并为其选用钢筋。解：查附表2-3，可知HRB335的抗拉强度设计值2300N/mmf y（fy 300 N/mm2）syAfN 有公式：可得：22sy/700 1000N/(300N/mm )2333mmAN f查参数代公式第16页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章配筋：经济安全实际配筋面积接近计算配筋面积，误差以控制在左右5%以内就本题而言：233395%=2116.35(mm2)实配钢筋面积 2333105%=2449.65(mm2)因此，根据11-1表，考虑方便形成钢筋骨架，选用

8、4 28，纵向受力钢筋 ，与实际计算面积接近 第17页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章验算：1、单侧配筋率是否满足要求v 纵筋一侧配筋率 ，且 。 （ 为混凝土轴心抗拉强度设计值）0.2% yt45ff tf2、钢筋能否沿周边均匀对称分布第18页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章轴心受拉构件设计计算步骤：1、查参数，如：钢筋抗拉强度设计值，混凝土抗拉强度设计值，结构重要性系数，求截面特征参数（面积）；2、代入建筑工程或桥梁工程轴心受拉强度承载力计算公式，求受力钢筋面积；3、检验：配筋率要求

9、是否满足，是否能均匀对称分布第19页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章9.例题2例3-2 某钢筋混凝土屋架下弦（受拉）的截面尺寸为300mm300mm，混凝土采用C35,拉力设计值N=580kN,配置4 25钢筋，箍筋采用 8，s=150mm，请问是否安全?解：（1）查附表2-3，1-2，11-1及计算可知：2300N/mmfy，As=1964mm2，A=9104mm2ft=1.57（2）验算配筋率：4tys0.2%,451964100%1.09%2 9 101.57MAX(45%0.24%300/2ffAA 第20页/共51页混凝土结构设计

10、原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章所以，配筋率满足要求，此外，箍筋及间距也符合要求。（3）验算承载力：580kNkN2 .5891000/1964300syAfor22y/580 1000/300 1933mm1964mmN f 且（1964-1933）/1933=1.6%5%所以，承载力也满足要求。所以，结构按题中设计是安全的。第21页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章轴心受拉构件截面校核步骤：1、查参数，如：钢筋抗拉强度设计值，混凝土抗拉强度设计值，结构重要性系数，求截面特征参数（面积）；2、验算配筋率；3、验

11、算承载力，代入承载力计算公式， 看看材料提供的承载力是否大于承载力设计值。第22页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章3.3轴心受压构件概述第23页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章配有普通箍筋的轴心受压构件1. 受力分析及破坏特征短柱：混凝土压碎，钢筋压屈 长柱：构件压屈 l0 /i28 ( (l0 为柱计算长度， i为回转半径。) ) 矩形截面柱， l0 /b8 第24页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章2、轴心受压短柱的受力分析 A.

12、试验研究bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎第25页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章 B. 截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfyccccccff)2501(100011200=0.002ocfcc平衡方程ssccAAN变形协调方程sc物理方程(以fcu50Mpa为例)第26页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章NccAs s第一阶段)2501 (1000sscssccAEAfAAN非线性关系

13、ccEE引入割线模量)1 (EcssccAEAEAEN)1 ()1 (sEcsEccANAN C. 荷载-变形关系第27页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章NccAs fy第二阶段)2501 (1000syccAfAfN当0=0.002时，混凝土压碎，柱达到最大承载力syccuAfAfN若 s=0=0.002，则2/400200000002. 0002. 0mmNEss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第28页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章 D. 承

14、载力计算公式的应用NccAs fysyccuAfAfN应用：设计、截面复核 截面复核：400Mpa 第29页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章 E. 长期荷载下徐变的影响Nc施加后的瞬时)1 ()1 (11sEcsEccANANNcAslNcAs s1c1l i第30页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）经历徐变后)1 ()1 (11sEcsEccANANicrtCicritC)1 ( 22ssccAAN)1 ()1 ()1

15、 ()1 (12sEtcstitssACNCCE12)1 ()1 ()1 (1ctEcEstEcCANAAC第31页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr（压）3crssE（拉）333crsssscEAA第32页/共51页四、轴心受压长柱的受力分析四、轴心受压长柱的受力分析 1. 试验研究试验研究长柱的承载力12时，不考虑箍筋的有利作用当按上式算得的承载力小于普通箍柱承载力时，取后者Ass0 小于As的25%时，不考虑箍筋的有利作用40 s

16、80和dcor/5第39页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章2. 建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算3-3)(9 . 0AfAfNcsy 稳定系数； 钢筋抗压强度设计值；yf 混凝土轴心抗压强度设计值；cf当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于300mm时，混凝土强度设计值应乘以系数0.8。第40页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章 全部纵向受压钢筋面积；sAA 构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于scAAA0.03时，A采用 ； 为了保持与偏心受压构件正截面承载力计算9 . 0具有相近的

17、可靠度而引进的系数。第41页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章3. 桥涵工程中配有普通箍筋的轴压柱承载力3-4)(9 . 00ssdcddAfAfN 稳定系数； 混凝土抗压强度设计值；cdfsdf 纵向受压钢筋抗压强度设计值。4. 构造要求v 材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用HRB400级。v 截面： b250mm, l0 /b30 。v 纵筋： d12mm, 圆柱中根数 6， 5； 50mm 350mm, c25mm。第42页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章v 箍筋：封闭式 d6mm ,

18、d纵 /4； s400mm , 15d纵 。 （每边4 4根） （每边多于4 4根） （每边3 3根） （每边多于3 3根）3.3.3 配有螺旋箍筋的轴心受压构件1. 受力分析及破坏特征螺旋箍筋对混凝土变形产生约束，使其承载力提高。第43页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章2.建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力 当螺旋筋屈服时，s2可由隔离体平衡条件求得：以（3-6）代入（3-5），得： 3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsAfdsAf2222第44页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章3-7corss1ycc1sdAfff8根据轴向力平衡条件可得：3-8ssoysycorcAfAfAf2AfAfNycorc1sAfAsdAfAfycorcorss1ycorc8s第45页/共51页混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 3 章主 页目 录上一章帮 助下一章规范从提高安全度考虑，采用下式设计：3-9)2(9.0ssoysyco