混凝土结构基本原理 第四章 轴心受力构件的受力性能.ppt

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1、第四章轴心受力构件性能与计算同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林混凝土结构基本原理一、工程实例压压压拉拉柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板二、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bh00.0010.0020.0030.00420010050150N(kN)平均应变混凝土：fc=30.8MPa;ft=1.97MPa;Ec=25.1103MPa.钢筋：fy=376MPa;fsu=681MPa;Es=205103MPa;As=284mm2.152NtNt915152二、轴心受拉构件的受力分析2.试验研究钢筋屈服混凝土

2、开裂二、轴心受拉构件的受力分析2.试验研究NtNtNtcrNtcrNtNt二、轴心受拉构件的受力分析2.试验研究NtNt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基本不增加首条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sss=Essys,hfyttot0ftt=Ect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bhAsAAs/A3%时，A=bhl

3、lNtNtNttAss二、轴心受拉构件的受力分析5.混凝土开裂荷载Ntt=ftAssttot0ftt=Ect二、轴心受拉构件的受力分析6.极限承载力sss=Essys,hfyttot0ftt=EctAss（Asfy）Nt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sss=Essys,hfyttot0ftt=EctAss（Asfy）Nt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Ass（A

4、sfy）Nt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荷载，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Ass（Asfy）Nt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bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl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四、轴心受压短柱的受力分析2.截面分析的基本方程NccAs’s’sss=Essys,hfy0=0.002o

5、cfcc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NccAs’s’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NccAs’fy’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NcAs’lNcAs‘s1’c1li四、轴心受压短柱的受力分析4.长期荷载下徐变的影响NcAs’lNcAs

6、’s1’c1lic2As‘s2’Ncl（i+cr）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NcAs’lNcAs’s1’c1lic2As‘s2’Ncl（i+cr）NcAs’s3’c3lcr’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

7、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ssdcordcor七、配有螺旋筋柱的受力分析2.试验研究Nc素混凝土柱普通钢筋混凝土

8、柱螺旋箍筋钢筋混凝土柱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标距NcNc七、配有螺旋筋柱的受力分析3.承