第四章 轴心受力构件的性能与计算

,同济大学土木工程学院顾祥林gxl,第四章轴心受力构件性能与计算,混凝土结构基本原理,一、工程实例,纵筋,纵筋,箍筋,二、轴心受拉构件的受力分析,1.受拉构件的配筋形式,钢筋屈服,混凝土开裂,二、轴心受拉构件的受力分析,2.试验研究,二、轴心受拉构件的受力分析,2.试验研究,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,首根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,2.试验研究,混凝土,钢筋,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,二、轴心受拉构件的受力分析,4.混凝土开裂前拉力与变形关系,二、轴心受拉构件的受力分析,5.混凝土开裂荷载,混凝土退出工作,二、轴心受拉构件的受力分析,6.极限承载力,验算NtuNtcr，若成立，可以；否则取Ntu=Ntcr,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,设计原则是：NtNtu,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,2.基于承载力的构件截面设计,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4-1,三、极限承载力公式的应用,2.基于承载力的构件截面设计,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,1.试验研究,平衡方程,变形协调方程,物理方程(以fcu50Mpa为例),四、轴心受压短柱的受力分析,2.截面分析的基本方程,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,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,3.荷载-变形关系,Nc施加后的瞬时,四、轴心受压短柱的受力分析,4.长期荷载下徐变的影响,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,四、轴心受压短柱的受力分析,4.长期荷载下徐变的影响,长柱的承载力3%，则A=bh-As,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fy400N/mm2,若As/bh3%，则A=bh；若As/bh3%，则A=bh-As，重新计算,验算最小配筋率,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,七、配有螺旋筋柱的受力分析,1.配筋形式,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,七、配有螺旋筋柱的受力分析,2.试验研究,约束混凝土的抗压强度,当箍筋屈服时r达最大值,核心区混凝土的截面积,间接钢筋的换算面积,七、配有螺旋筋柱的受力分析,3.承载力计算,混凝土强度不超过50MPa时，=1.0；混凝土强度为80MPa时，=0.85；其间按线性插值。,七、配有螺旋筋柱的受力分析,3.承载力计算,算得的承载力不宜大于普通箍柱承载力的1.5倍，以免保护层过早脱落,当l0/dc12时，不考虑箍筋的有利作用,当按上式算得的承载力小于普通箍柱承载力时，取后者,Ass0小于As的25%时，不考虑箍筋的有利作用,40s80和d