建筑结构偏心受力构件.ppt

1 受压构件的分类及构造要求 CH 6钢筋混凝土受压构件及偏心受拉构件 2 轴心受压构件正截面受压承载力 6 偏心受拉构件承载力 3 偏心受压构件的受力性能 4 矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力计算 5 偏心受压构件斜截面受剪承载力及裂缝宽度验算 一 受压构件的分类 轴心受压 主要以承受轴向压力为主 通常还有弯矩和剪力作用的构件 1 受压构件的定义 2 受压构件分类 在实际结构中 理想的轴心受压构件几乎是不存在的 通常由于施工制造的误差 荷载作用位置的偏差 混凝土的不均匀性等原因 往往存在一定的初始偏心距 但有些构件 主要承受轴向压力 可近似按轴心受压构件计算 a 轴心受压构件 6 1受压构件的分类及构造要求 3 受压构件实例 偏心受压构件 外力的作用线不与构件的轴线相重合的受压构件 b 偏心受压构件 偏心受压构件 轴心受压构件 框架柱压坏 二 受压构件的一般构造要求 一 材料选择 混凝土抗压强度较高 为了减小柱截面尺寸 节约钢筋 宜采用强度等级较高的混凝土 一般不宜低于C20 不宜选用高强度钢筋 因在受压构件中使用高强度钢筋 其强度不能充分发挥作用 一般选用HRB335 HRB400 二 截面形式及尺寸 一般采用正方形 轴心受压 或矩形 偏心受压 截面 截面尺寸不宜过小 边长尺寸一般不小于300mm 而且构件的长细比取l0 b 30 l0 h 25 h柱长边尺寸 b柱短边尺寸 并要符合相应模数 800mm以下 50mm 800mm以上 100mm 材料强度等级 平衡方程 变形协调方程 第二阶段 柱达到最大承载力 由于 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 当 0 0 002时 混凝土压碎 纵筋直径不宜小于12mm 通常选用16mm 28mm 钢筋中距不应大于300mm 纵筋的净距一般不小于50mm 混凝土保护层厚度根据环境类别选取 1 直径 间距 混凝土保护层厚度 三 纵向钢筋 轴心受压构件 纵筋要沿截面周边均匀布置 并不少于4根 矩形 或8根 圆形 偏心受压构件 纵向受力钢筋应沿截面短边设置 弯矩作用方向的两对边 当偏心受压柱截面高度h 600mm时 在柱侧面应设置直径为10 16mm的纵向构造钢筋 并相应设置复合箍筋或拉筋 2 钢筋布置 全部受压钢筋的最小配筋率为0 6 一侧钢筋的配筋率不应小于0 2 最大一般不宜大于5 3 纵向受力钢筋配筋率 四 箍筋 1 应当采用封闭式箍筋 2 对于普通钢箍柱 箍筋间距应满足 不大于400mm 不大于构件截面的短边尺寸 不大于15d d为纵筋的最小直径 4 对于截面形状复杂的柱 箍筋形式不可采用具有内折角的箍筋 3 箍筋直径不应小于d 4 d为纵筋的最大直径 且不应小于6mm 当柱中全部纵向受力钢筋配筋率大于3 时 箍筋直径不应小于8mm 箍筋间距不应大于200mm 且不大于10d d为纵筋的最小直径 5 当b 400mm 且各边的纵向钢筋多于3根时 或柱短边尺寸b 400mm但各边纵筋多于4根时 则应设置复合箍筋 一 试验研究分析 1 按构件长细比分为短柱和长柱 l0为构件的计算长度 一 配有普通箍筋的轴心受压构件 6 2轴心受压构件正截面受压承载力 2 轴心受压短柱的破坏特征 钢筋受压先达到抗压屈服强度 然后混凝土压碎 受压构件的破坏以混凝土压坏作为衡量依据 平衡方程 变形协调方程 第二阶段 柱达到最大承载力 由于 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 当 0 0 002时 混凝土压碎 3 轴心受压长柱的破坏特征 附加弯矩和侧向挠度 加大了原来的初始偏心距 构件承载力出现降低现象 初始偏心距 在M N的共同作用下破坏 4 受压构件的稳定系数j 稳定系数j 主要与柱的长细比l0 i有关 表示承载力的降低程度 5 构件的计算长度l0 二 正截面受压承载力计算公式 1 轴心受压短柱 承载力计算公式 系数0 9是可靠度调整系数 2 轴心受压长柱 三 设计计算 1 选用正方形截面尺寸 2 确定稳定系数 3 计算As 4 验算配筋率 压弯构件偏心受压构件 偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯构件 6 3偏心受压构件的受力性能 一 偏心受压构件的两种破坏形式 偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关 一 试验研究分析 1 大偏心受压破坏 破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似 承载力主要取决于受拉钢筋 eo较大 且受拉配筋适当 M较大 N较小 偏心距e0较大 2 小偏心受压破坏 承载力取决于压区混凝土和受压钢筋 eo小 受压区高度较大 离纵向轴力钢筋较远一侧钢筋未达到屈服 脆性破坏 As太多 两类破坏的本质区别就在于破坏时受拉钢筋能否达到屈服 3 纵向弯曲 挠曲 的影响 钢筋混凝土柱承受偏心受压荷载 纵向弯曲变形 侧向挠度 附加弯矩 1 短柱 不考虑附加弯矩的影响 2 中长柱 3 细长柱 a 考虑附加弯矩的影响 b 长细比较大的柱 正截面承载力与短柱相比降低越多 构件的破坏为材料破坏 构件的破坏为材料破坏 构件的破坏为失稳破坏 构件纵向弯曲失去平衡引起破坏 4 弯矩和轴心压力对偏心受压构件正截面承载力的影响 随着偏心矩e0增加 截面的破坏形态由受压破坏转化为受拉破坏 1 受压破坏 小偏心破坏 2 受拉破坏 大偏心破坏 二 大 小偏心受压的分界 当时 受拉钢筋将先达到屈服强度 属于大偏心受压构件 当时 混凝土先于钢筋达到屈服应变 属于小偏心受压构件 大 小偏心受压构件破坏的根本区别就在于破坏时受拉钢筋应力是否达到屈服强度 考虑中长柱的侧向挠曲变形 产生附加弯矩 引起受压承载力的降低 三 偏心距增大系数 对形心轴的偏心距 当 考虑挠曲影响的方法 偏心距增大系数 附加偏心距 取20mm与h 30两者中的较大值 轴向力对截面重心的偏心距 一 基本计算公式 6 4矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算 1 大偏心受压构件 受拉破坏 式中 偏心距增大系数 初始偏心距 附加偏心距 取20mm与h 30两者中的较大值 轴向力对截面重心的偏心距 适用条件 且 2 小偏心受压构件 受压破坏 适用条件 三 矩形截面对称配筋的计算方法 1 对于大偏心受压构件 可近似取x 2as 对受压钢筋合力点取矩可得 b h fy M N eo ea ei eo ea 是 否 5 1 是 输出结果 否 2 实用计算步骤 否 否 3 例题 一 偏心受压构件斜截面受剪承载力 一 计算公式 6 6偏心受压构件斜截面受剪承载力及裂缝宽度验算 二 截面尺寸要求及构造 二 大偏心受压构件的裂缝宽度验算 一 概述 一 工程实例 6 7偏心受拉构件承载力 1 大偏心受拉破坏 N位于As和As 之外时 部分混凝土受拉 部分混凝土受压 开裂后 截面的受力情况和大偏压类似 最终受拉钢筋屈服 压区混凝土压碎 截面达最大承载力 二 偏心受拉构件的分类及破坏特征 偏心受拉构件可直接按照偏心拉力的作用位置分类 2 小偏心受拉破坏 N位于As和As 之间时 混凝土全截面受拉 或开始时部分混凝土受拉 部分混凝土受压 随着N的增大 混凝土全截面受拉 开裂后 拉力全部由钢筋承担 最终钢筋屈服 截面达到最大承载力 混凝土不参加工作 一 小偏心受拉构件 二 偏心受拉构件正截面承载力计算公式 二 大偏心受拉构件 三 计算例题 。