钢筋混凝土结构原理3轴心受力构件课件.ppt

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1、混凝土结构设计原理第3章轴心受力构件第3章轴心受力构件主要内容：轴心受压构件承载力计算轴心受拉构件承载力计算重点：轴心受压构件承载力计算第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算1轴心受压构件的实际应用多高层建筑中的框架柱，单层工业厂房中屋架的上弦杆，桥梁结构中的桥墩，拱、桩等均属于受压构件。利用混凝土构件承受以轴向压力为主的内力，可以充分发挥混凝土材料的强度优势，因而在工程结构中混凝土受压构件应用比较普遍。建筑实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的，这是因为：通常施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不

2、均匀性等，使得上述构件存在一定的初始偏心距。第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算框架结构中的柱(ColumnsofFrameStructure)第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算屋架结构中的上弦杆(TopChordofRoofTrussStructure)第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算桩基础(PileFoundation)第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算2普通箍筋柱与螺旋箍筋柱实际工程结构中，一般把承受轴向压力的钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式分为两种：普通箍筋柱（Tied

3、Columns）配有纵向钢筋和普通箍筋的柱螺旋箍筋柱（SpiralColumns）配有纵向钢筋和螺旋箍筋的柱纵筋的作用：提高承载力，减小截面尺寸提高混凝土的变形能力抵抗构件的偶然偏心减小混凝土的收缩与徐第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算普通钢箍柱TiedColumns螺旋钢箍柱SpiralColumns2/2第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算3短柱与长柱短柱（ShortColumns）是如何形成的？我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为短柱。在实际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及

4、楼梯间处的柱都容易形成短柱。窗间墙的短柱第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算受压短柱的破坏过程在开始加载时，混凝土和钢筋都处于弹性工作阶段，钢筋和混凝土的应力基本上按弹性模量的比值来分配。随着荷载的增加，混凝土应力的增加愈来愈慢，而钢筋的应力基本上与其应变成正比增加，柱子变形增加的速度就快于外荷增加的速度。随着荷载的继续增加，柱中开始出现微小的纵向裂缝。应力轴力混凝土的应力增长钢筋应力增长第四章受弯构件3.1轴心受压构件承载力计算在临近破坏荷载时，柱身出现很多明显的纵向裂缝，混凝土保护层剥落，箍筋间的纵筋被压曲向外鼓出

5、，混凝土压碎。柱子发生破坏时，混凝土的应变达到其抗压极限应变，而钢筋的应力一般小于其屈服强度。第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算什么是长柱（SlenderColumns）我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。在实际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳破坏在长柱计算中必须考虑。第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算轴心受压长柱的破坏过程由于初始偏心距的存在，构件受荷后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。构件破坏时，首先在靠近凹边出现

6、大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将凸边的混凝土拉断。《混凝土结构设计规范》采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度。轴心受压长柱稳定系数φ主要与柱的长细比l0/b有关，稳定系数的定义如下：3.1轴心受压构件承载力计算l0/bl0/dl0/iφl0/bl0/dl0/iφ≤8≤728≤1.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311

7、250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.6546401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19《规范》给出的稳定系数与长细比的关系第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算4普通箍筋柱受压承载力的计算计算简图fcf’yA’sNf’yA’sA’s计算公式第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算核心区

8、混凝土三轴受压状态的产生5轴心受压螺旋式箍筋柱正截面承载力计算fyAss1dcorfyAss1S第3章轴心受力构件3.1轴心受压构件承载力计算f——为被约束后混凝土的轴心抗压强度;β——为系数。混凝土受到的径向压应力值的计算方法螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承载力