建筑结构5受压构件概要优秀PPT.ppt
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1、建筑结构 主讲老师:卢书楠4受压构件1概述2轴心受压构件3偏心受压构件4.1 概述概述 主要以承受主要以承受轴向向压力力为主主,通常通常还有有弯矩弯矩和剪力和剪力作用作用 受受压构件(柱)构件(柱)往往在往往在结构中具有重要作用,一旦构中具有重要作用,一旦产生破生破坏,往往坏,往往导致整个致整个结构的构的损坏,甚至倒塌。坏,甚至倒塌。轴心受心受压构件构件纵筋的主要作用筋的主要作用:帮助混凝土受帮助混凝土受压 箍筋的主要作用箍筋的主要作用:防止防止纵向受力向受力钢筋筋压屈屈 偏心受偏心受压构件构件 纵筋的主要作用筋的主要作用:一部分一部分纵筋帮助混凝土受筋帮助混凝土受压 另一部分另一部分纵筋反抗
2、由偏心筋反抗由偏心压 力力产生的弯矩生的弯矩 箍筋的主要作用箍筋的主要作用:反抗剪力反抗剪力 受受压构件一般构造要求构件一般构造要求1截面型式及尺寸截面型式及尺寸 轴轴心受心受压压:一般接受方形、矩形、:一般接受方形、矩形、圆圆形和形和 正多正多边边形形 偏心受偏心受压压构件:一般接受矩形、工字形、构件:一般接受矩形、工字形、T形和形和环环形形2材料材料强强度要求度要求 混凝土:混凝土:C25 C30 C35 C40 等等 钢钢筋:筋:纵纵筋:筋:HRB400级级、HRB335级级和和 RRB400级级 箍筋:箍筋:HPB235级级、HRB335级级 也可接受也可接受HRB400级级 3 纵筋
3、筋 全部全部纵筋配筋率不筋配筋率不应小于小于0.6%;不宜大于不宜大于5%一一侧钢筋配筋率不筋配筋率不应小于小于0.2%直径不宜小于直径不宜小于12mm,常用,常用1632mm,宜用粗,宜用粗钢筋筋纵筋筋净距:距:不不应小于小于50mm;预制柱,不制柱,不应小于小于30mm和和1.5d(d为钢筋的最大直径筋的最大直径)纵筋中距不筋中距不应大于大于350mm。纵筋的筋的连接接接接头:(宜:(宜设置在受力置在受力较小小处)可接受机械可接受机械连接接接接头、焊接接接接头和搭接接和搭接接头 对对于直径大于于直径大于28mm的受拉的受拉钢钢筋和直径大于筋和直径大于32mm的受的受压钢压钢筋,筋,不宜接受
4、不宜接受绑绑扎的搭接接扎的搭接接头头。4箍筋箍筋 箍筋形式箍筋形式:封:封闭式式 箍筋箍筋间距距:在:在绑扎骨架中不扎骨架中不应大于大于15d;在;在焊接骨接骨 架中架中则不不应大于大于20d(d为纵筋最小直筋最小直 径),且不径),且不应大于大于400mm,也不大于,也不大于 构件横截面的短构件横截面的短边尺寸尺寸 箍筋直径箍筋直径:不:不应小于小于 d4(d为纵筋最大直径筋最大直径),且,且 不不应小于小于 6mm。当当纵筋配筋率超筋配筋率超过 3时,箍筋直径不,箍筋直径不应小于小于8mm,其,其间距不距不应大于大于10d,且不,且不应大于大于200mm。当截面短当截面短边不大于不大于40
5、0mm,且,且纵筋不多于四根筋不多于四根时,可不,可不设置复置复合箍筋;合箍筋;当截面短当截面短边大于大于400mm且且纵筋多于筋多于3根根时,应设置复合置复合箍筋。箍筋。在在纵筋搭接筋搭接长度范度范围内内:箍筋的直径箍筋的直径:不宜小于搭接:不宜小于搭接钢筋直径的筋直径的0.25倍;倍;箍筋箍筋间距:距:当搭接当搭接钢筋筋为受拉受拉时,不,不应大于大于5d,且不且不应大于大于100mm;当搭接当搭接钢筋筋为受受压时,不,不应大于大于10d,且不且不应大于大于 200mm;(d为受力受力钢筋中的最小直径)筋中的最小直径)当搭接的受当搭接的受压钢筋直径大于筋直径大于25mm 时,应在搭接接在搭接
6、接头两个端面外两个端面外50mm 范范围内各内各设置两根箍筋置两根箍筋。4.2 4.2 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算 在在在在实际结实际结实际结实际结构构构构中,志向的中,志向的中,志向的中,志向的轴轴轴轴心受心受心受心受压压压压构构构构件几乎是不存在的。件几乎是不存在的。件几乎是不存在的。件几乎是不存在的。通常由于施工制造的通常由于施工制造的通常由于施工制造的通常由于施工制造的误误误误差、荷差、荷差、荷差、荷载载载载作用位置的不确定性、混凝土作用位置的不确定性、混凝土作用位置的不确定性、混凝土作用位置的不确定性、混凝土质质质质量的不量的不量的不量的不匀匀匀匀整性等整性等整
7、性等整性等缘缘缘缘由,往往存在确定的初始偏心距。由,往往存在确定的初始偏心距。由,往往存在确定的初始偏心距。由,往往存在确定的初始偏心距。但有些但有些但有些但有些构构构构件,如以恒件,如以恒件,如以恒件,如以恒载为载为载为载为主的等跨多主的等跨多主的等跨多主的等跨多层层层层房屋的房屋的房屋的房屋的内内内内柱、桁架中的受柱、桁架中的受柱、桁架中的受柱、桁架中的受压压压压腹杆等,腹杆等,腹杆等,腹杆等,主要承受主要承受主要承受主要承受轴轴轴轴向向向向压压压压力,可近似按力,可近似按力,可近似按力,可近似按轴轴轴轴心受心受心受心受压压压压构构构构件件件件计计计计算。算。算。算。一般钢箍柱:箍筋的作用
8、?一般钢箍柱:箍筋的作用?纵筋的作用?纵筋的作用?螺旋钢箍柱:箍筋的形态为螺旋钢箍柱:箍筋的形态为圆形,且间距较密,其作用圆形,且间距较密,其作用?纵筋的作用:筋的作用:帮帮助混凝土受助混凝土受压受受压钢筋最小配筋率:筋最小配筋率:0.4%(0.4%(单侧0.2%)0.2%)担担当弯当弯矩作用矩作用 减减小持小持续压应力下混凝土收力下混凝土收缩和徐和徐变的影的影响响。试验表明,收表明,收缩和徐和徐变能把柱截面中的能把柱截面中的压力由混凝力由混凝土向土向钢筋筋转移,移,从从而使而使钢筋筋压应力不力不断断增增长。压应力的增力的增长幅度幅度随随配筋率的配筋率的减减小而增大。假如不小而增大。假如不给配
9、配筋率筋率规定一定一个个下限,下限,钢筋中的筋中的压应力就可能在持力就可能在持续运运用荷用荷载下增下增长到屈服到屈服应力水准。力水准。一一 一般箍筋柱一般箍筋柱1.短柱的受力特点和破坏形短柱的受力特点和破坏形态 钢筋混凝土短柱破坏筋混凝土短柱破坏时 压应变在在0.00250.0035 之之间,规范取范取为0.002 相相应地,地,纵筋的筋的应力力为 弹塑性塑性阶段段用用表示表示钢钢筋的抗筋的抗压压强强度度设计值设计值2瘦瘦长轴长轴心受心受压压构件的承构件的承载载力降低力降低现现象象 初始偏心距初始偏心距附加弯矩和附加弯矩和侧向向挠度度加大了原来的初始偏心距加大了原来的初始偏心距构件承构件承载力
10、降低力降低3 3一般钢箍柱承载力计算一般钢箍柱承载力计算轴心受心受压短短柱柱轴心受心受压长柱柱稳定系定系数数稳定系定系数数j j 主要主要与与柱的柱的长细比比l l0 0/b b有有关关牢靠度牢靠度调整系整系数数 0.9 0.9是考是考虑初始偏心的影初始偏心的影响响,以及主要承受,以及主要承受恒恒载作用的作用的轴心受心受压柱的牢靠性。柱的牢靠性。稳定系数4.设计方法方法 (1)截面)截面设计 已知:已知:轴心心压力力设计值N,材料,材料强度等度等级 、构件构件计算算长度度 ,截面面,截面面积bxh 求:求:纵向受向受压钢筋面筋面积 (2)截面复核)截面复核 二、螺旋箍筋柱二、螺旋箍筋柱混凝土混
11、凝土圆柱体三向受柱体三向受压状状态的的纵向抗向抗压强度强度4.3 偏心受压构件的截面受力性能压弯构件 偏心受压构件偏心距偏心距e e0 0=0=0时,轴心受心受压构构件件当当e e0 0时,即,即N N=0=0时,受,受弯构弯构件件偏心受偏心受压构构件的受力性能和破坏形件的受力性能和破坏形态界于界于轴心受心受压构构件和件和受受弯弯构构件件。一、破坏特征一、破坏特征偏心受偏心受压构构件的破坏形件的破坏形态与与偏心距偏心距e e0 0和和纵向向钢筋配筋率筋配筋率有有关关1 1、受拉破坏、受拉破坏MM较大,大,N N较小小偏心距偏心距e e0 0较大大A As s配筋合适配筋合适一、破坏特征一、破坏
12、特征偏心受偏心受压构构件的破坏形件的破坏形态与与偏心距偏心距e e0 0和和纵向向钢筋配筋率筋配筋率有有关关1 1、受拉破坏、受拉破坏 截面受拉截面受拉截面受拉截面受拉侧侧侧侧混凝土混凝土混凝土混凝土较较较较早出早出早出早出现现现现裂裂裂裂缝缝缝缝,AsAsAsAs的的的的应应应应力力力力随随随随荷荷荷荷载载载载增加增加增加增加发发发发展展展展较较较较快,首先快,首先快,首先快,首先达达达达到屈服强度。到屈服强度。到屈服强度。到屈服强度。此后,裂此后,裂此后,裂此后,裂缝缝缝缝快速快速快速快速开开开开展,受展,受展,受展,受压压压压区区区区高度高度高度高度减减减减小。小。小。小。最最最最终终终
13、终受受受受压侧钢压侧钢压侧钢压侧钢筋筋筋筋As As As As 受受受受压压压压屈服,屈服,屈服,屈服,压压压压区区区区混凝土混凝土混凝土混凝土压压压压碎而碎而碎而碎而达达达达到破坏。到破坏。到破坏。到破坏。这这这这种种种种破坏具有明破坏具有明破坏具有明破坏具有明显预显预显预显预兆,兆,兆,兆,变变变变形形形形实实实实力力力力较较较较大,破坏特征大,破坏特征大,破坏特征大,破坏特征与与与与配有受配有受配有受配有受压钢压钢压钢压钢筋的适筋的适筋的适筋的适筋梁相像,承筋梁相像,承筋梁相像,承筋梁相像,承载载载载力主要取力主要取力主要取力主要取决决决决于受拉于受拉于受拉于受拉侧钢侧钢侧钢侧钢筋。筋
14、。筋。筋。形成形成形成形成这这这这种种种种破坏的破坏的破坏的破坏的条条条条件是:偏心距件是:偏心距件是:偏心距件是:偏心距e0e0e0e0较较较较大,且受拉大,且受拉大,且受拉大,且受拉侧纵侧纵侧纵侧纵向向向向钢钢钢钢筋配筋率合适,筋配筋率合适,筋配筋率合适,筋配筋率合适,通常通常通常通常称称称称为为为为大偏心受大偏心受大偏心受大偏心受压压压压。受拉破坏受拉破坏时的截面的截面应力和受拉破坏形力和受拉破坏形态(a a)截面)截面应力力 (b b)受拉破坏形)受拉破坏形态 2 2、受、受压压破坏破坏产产生受生受压压破坏的破坏的条条件有件有两种状况两种状况:当当相相对对偏心距偏心距e0/h0e0/h
15、0较较小,截面全部受小,截面全部受压压或大部分或大部分受受压压或或虽然相然相对偏心距偏心距e e0 0/h h0 0较大,但受拉大,但受拉侧纵向向钢筋配置筋配置较多多时A As s太太多多 截面受截面受截面受截面受压侧压侧压侧压侧混凝土和混凝土和混凝土和混凝土和钢钢钢钢筋的受力筋的受力筋的受力筋的受力较较较较大。大。大。大。而受拉而受拉而受拉而受拉侧钢侧钢侧钢侧钢筋筋筋筋应应应应力力力力较较较较小。小。小。小。当当当当相相相相对对对对偏心距偏心距偏心距偏心距e0/h0e0/h0e0/h0e0/h0很小很小很小很小时时时时,受拉受拉受拉受拉侧侧侧侧 还还还还可能出可能出可能出可能出现现现现“反向
16、破坏反向破坏反向破坏反向破坏”状况状况状况状况。截面最截面最截面最截面最终终终终是由于受是由于受是由于受是由于受压压压压区区区区混凝土首先混凝土首先混凝土首先混凝土首先压压压压碎而碎而碎而碎而达达达达到破坏。到破坏。到破坏。到破坏。承承承承载载载载力主要取力主要取力主要取力主要取决决决决于于于于压压压压区区区区混凝土和受混凝土和受混凝土和受混凝土和受压侧钢压侧钢压侧钢压侧钢筋,破坏筋,破坏筋,破坏筋,破坏时时时时受受受受压压压压区区区区高度高度高度高度较较较较大,大,大,大,远侧钢远侧钢远侧钢远侧钢筋可能受拉也可能受筋可能受拉也可能受筋可能受拉也可能受筋可能受拉也可能受压压压压,破坏具有脆性性
17、,破坏具有脆性性,破坏具有脆性性,破坏具有脆性性质质质质。其次其次其次其次种状况种状况种状况种状况在在在在设计应设计应设计应设计应予避予避予避予避开开开开,因此受,因此受,因此受,因此受压压压压破坏一般破坏一般破坏一般破坏一般为为为为偏心距偏心距偏心距偏心距较较较较小的小的小的小的状况状况状况状况,故常故常故常故常称称称称为为为为小偏心受小偏心受小偏心受小偏心受压压压压。2 2、受、受压压破坏破坏产产生受生受压压破坏的破坏的条条件有件有两种状况两种状况:当当相相对对偏心距偏心距e0/h0e0/h0较较小。小。或或虽然相然相对偏心距偏心距e e0 0/h h0 0较大,大,但受拉但受拉侧纵向向钢
18、筋配置筋配置较多多时。A As s太太多多受受压破坏破坏时的截面的截面应力和受力和受压破坏形破坏形态(a a)、()、(b b)截面)截面应力力 (c c)受)受压破坏形破坏形态 二、正截面承载力计算二、正截面承载力计算 偏心受压正截面受力分析方法与受弯状况是偏心受压正截面受力分析方法与受弯状况是相同的,即仍接受以平截面假定为基础的计相同的,即仍接受以平截面假定为基础的计算理论。算理论。依据混凝土和钢筋的应力依据混凝土和钢筋的应力-应变关系,即可应变关系,即可分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过程。程。对于正截面承载力的计算,同样可按受弯状对于正截面承载
19、力的计算,同样可按受弯状况,对受压区混凝土接受等效矩形应力图。况,对受压区混凝土接受等效矩形应力图。等效矩形应力图的强度为等效矩形应力图的强度为a fca fc,等效矩形应,等效矩形应力图的高度与中和轴高度的比值为力图的高度与中和轴高度的比值为b b。受拉破坏和受压破坏的界限受拉破坏和受压破坏的界限 即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变应变ecuecu同时达到。同时达到。与适筋梁和超筋梁的界限状况类似。与适筋梁和超筋梁的界限状况类似。因此,相对界限受压区高度仍为因此,相对界限受压区高度仍为:当当x x x xb b时当当x x x xb b时受受拉拉
20、破坏破坏(大偏心受大偏心受压)受受压破坏破坏(小偏心受小偏心受压)“受拉受拉侧”钢筋筋应力力s ss s由平截面假定可得x=b xnss=Eses“受拉受拉侧”钢筋筋应力力s ss sx=b xnss=Esesecueyxnbh0考考虑:当当x x=x xb b,s ss s=f fy y;“受拉受拉侧”钢筋筋应力力s ss sx=b xnss=Eses考考虑:当当x x=x xb b,s ss s=f fy y;当当x x=b b,s ss s=0=0附加偏心距和偏心距增大系数附加偏心距和偏心距增大系数 由于施工误差、荷载作用位置的不确定性及材料的不匀整等缘由,实际工程中不存在志向的轴心受压
21、构件。为考虑这些因素的不利影响,引入附加偏心距ea,即在正截面受压承载力计算中,偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距ea之和,称为初始偏心距ei参参考以往工程考以往工程阅历和和国国外外规范,附加偏心距范,附加偏心距eaea取取20mm20mm与与h/30 h/30 两两者中的者中的较大大值,此,此处h h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的截面尺寸。一、附加偏心距一、附加偏心距二、偏心距增大系二、偏心距增大系数数 由于由于由于由于侧侧侧侧向向向向挠挠挠挠曲曲曲曲变变变变形,形,形,形,轴轴轴轴向力向力向力向力将将将将产产产产生生生生二二二二阶阶阶阶效效效效应应应应,引起附加,引起附加,
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