4 第四章 軸心受力構(gòu)件的受力性能

1、第四章 軸心受力構(gòu)件性能與計(jì)算,同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林,混凝土結(jié)構(gòu)基本原理,一、工程實(shí)例,,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 1. 受拉構(gòu)件的配筋形式,,縱筋,縱筋,箍筋,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究,鋼筋屈服,混凝土開裂,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究,,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究,結(jié)論,三個(gè)工作階段：開裂前，線彈性；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，Nt基本

2、不增加,首根裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加,極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 3. 混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,混凝土,鋼筋,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4. 混凝土開裂前拉力與變形的關(guān)系,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 5. 混凝土開裂荷載,二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 6. 極限承載力,,混凝土退出工作,三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 既有構(gòu)件軸心抗拉承載力計(jì)算

3、,,驗(yàn)算Ntu> Ntcr，若成立，可以；否則取Ntu=Ntcr,三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)原則是：Nt?Ntu,,為了保證設(shè)計(jì)截面的極限承載力大于截面的開裂彎矩，避免脆性破壞,,三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì),最小配筋率的確定原則是：Ntu= Ntcr,,不同規(guī)范可能還會(huì)對(duì)上述值進(jìn)行調(diào)整，作為實(shí)例見附表4-1,,四、軸心受壓短柱的受力分析 1. 試驗(yàn)研究,

4、第一階段：加載至鋼筋屈服,第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎,四、軸心受壓短柱的受力分析 2. 截面分析的基本方程,平衡方程,變形協(xié)調(diào)方程,物理方程(以fcu?50Mpa為例),四、軸心受壓短柱的受力分析 3. 荷載-變形關(guān)系,第一階段,,非線性關(guān)系,,,四、軸心受壓短柱的受力分析 3. 荷載-變形關(guān)系,第二階段,當(dāng)?0=0.002時(shí)，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力,若? s=?0=0.002，則,,軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度超

5、過400N/mm2時(shí)，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮,四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響,Nc施加后的瞬時(shí),,,四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響,,,經(jīng)歷徐變后,四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響,Nc撤去后,,,五、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析 1. 試驗(yàn)研究,長(zhǎng)柱的承載力<短柱的承載力（相同材料、截面和配筋）,,原因：長(zhǎng)柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用,五、軸心

6、受壓長(zhǎng)柱的受力分析 2. 穩(wěn)定系數(shù),,和長(zhǎng)細(xì)比l0/b（矩形截面）直接相關(guān),《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，為安全計(jì)，取值小于上述結(jié)果，詳見教材表4-1,,,五、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析 3. 承載力,,穩(wěn)定系數(shù),六、軸心受壓承載力公式應(yīng)用 1. 既有構(gòu)件軸心承載力計(jì)算,由l0/b查表4-1求?,驗(yàn)算fy??400N/mm2,若As?/b?h?3%，則A=b?h；若As?/b?h>3%，則A=b?h- As?,六、軸心受壓承載

7、力公式應(yīng)用 2. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì),由l0/b查表4-1求?,驗(yàn)算fy??400N/mm2,若As?/b?h?3%，則A=b?h；若As?/b?h>3%，則A=b?h- As? ，重新計(jì)算,驗(yàn)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. 試驗(yàn)研究,,荷載不大時(shí)螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾乎相同,,保護(hù)層剝落使柱的承載力降低,,螺旋箍筋的約束使柱的承載力提高,七、配有螺