受压构件PPT学习教案

1、会计学1受压构件受压构件采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。截面。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及及l0/h25。当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为模为模数，边长在数，边长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。 6.2 受压构件构造要求第1页/共34页 6.2 受压构件构造要求第2页/共34页 6.2 受压构件构造要求第3页/共34页

2、6.2 受压构件构造要求第4页/共34页 6.2 受压构件构造要求第5页/共34页。 6.2 受压构件构造要求第6页/共34页复杂截面的箍筋形式 6.2 受压构件构造要求第7页/共34页6.3 6.3 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实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。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、荷载作用位置的不确定性、混凝土通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架

3、中的但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱螺旋钢箍柱普通钢箍柱：普通钢箍柱：箍筋的作用？箍筋的作用？ 纵筋的作用？纵筋的作用？螺旋钢箍柱：螺旋钢箍柱：箍筋的形箍筋的形状为圆形，且间距较密，状为圆形，且间距较密，其作用？其作用？ 6.3轴心受压构件承载力计算第8页/共34页 6.3轴心受压构件承载力计算第9页/共34页 6.3轴心受压构件承载力计算第10页/共34页轴心受压短柱轴心受压短柱sycsuAfAfN轴心受压长柱轴心受压长柱suluNN suluNN稳

4、定系数稳定系数稳定系数稳定系数 主要与柱的长细主要与柱的长细比比l0/b有关（表有关（表4-1）)(9 . 0sycuAfAfNN可靠度调整系数可靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。恒载作用的轴心受压柱的可靠性。2、计算公式 6.3轴心受压构件承载力计算第11页/共34页二、配有纵筋和间接钢筋（螺旋式）的柱二、配有纵筋和间接钢筋（螺旋式）的柱 1、受力性能、受力性能 螺旋箍约束混凝土横向变形螺旋箍约束混凝土横向变形 核心混凝土处三向受压状态核心混凝土处三向受压状态 混凝土强度提高混凝土强度提高 结论：采用螺旋箍筋

5、可有效提高柱的轴心受压构件承载力结论：采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压构件承载力 2、相关规定、相关规定 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达 到极限承载力之前保护层剥落到极限承载力之前保护层剥落，从而影响正常使用从而影响正常使用。规范规范 规定：规定： 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力 的的50%。 6.3轴心受压构件承载力计算第12页/共34页 6.3轴心受压构件承载力计算第13页/共34页6.4 矩形截面偏心受压构件正截面承载能力计算=M=N e0

6、NAssANe0AssA压弯构件 偏心受压构件偏心距偏心距e0=0时，轴心受压构件时，轴心受压构件当当e0时，即时，即N=0时，受弯构件时，受弯构件偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压轴心受压构件和构件和受弯受弯构件。构件。AssAh0aab6.4偏心受压构件正截面承载力计算第14页/共34页一、破坏特征一、破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心距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和纵向钢筋配筋率有关1、大偏心受压破坏、大偏心受压破坏形成条件：形成条件：偏心距偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适

7、 fyAs fyAsNMM较大，较大，N较小较小偏心距偏心距e0较大较大 fyAs fyAsN6.4偏心受压构件正截面承载力计算第15页/共34页截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝， As的应力随荷载增加发展较快，的应力随荷载增加发展较快， 首先达到屈服强度。首先达到屈服强度。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似

8、，承载力主要取决于受拉侧钢筋。压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。因此，当偏心距因此，当偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常称为大偏心受压（受拉破坏）。常称为大偏心受压（受拉破坏）。 fyAs fyAsN6.4偏心受压构件正截面承载力计算第16页/共34页大偏压破坏时的截面应力和受拉破坏形态大偏压破坏时的截面应力和受拉破坏形态（a a）受拉破坏形态受拉破坏形态（b b）截面应力截面应力 6.4偏心受压构件正截面承载力计算第17页/共34页2、小偏心受压破坏、小偏心受压破坏产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当

9、相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小，截面全部受压或大部分受压较小，截面全部受压或大部分受压 sAs fyAsN或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时 sAs fyAsNAs太太多多6.4偏心受压构件正截面承载力计算第18页/共34页 截面受压侧混凝土和截面受压侧混凝土和 钢筋的受力较大。钢筋的受力较大。而受拉侧钢筋应力较小。而受拉侧钢筋应力较小。当相对偏心距当相对偏心距e0/h0很小时，很小时， 受拉侧受拉侧还可能出现还可能出现“反向破坏反向破坏”情况。情况。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。截面最后是由于受压区

10、混凝土首先压碎而达到破坏。承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性质。质。第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏偏心距较小或虽第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏偏心距较小或虽然偏心距较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时，常称为小偏然偏心距较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时，常称为小偏心受压（受压破坏）。心受压（受压破坏）。 sAs fyAsN sAs fyAsNAs太太多多6.4偏心受压构件正截面承载力计算第19页/共34页小偏压

11、破坏时的截面应力和受压破坏形态小偏压破坏时的截面应力和受压破坏形态受压破坏形态受压破坏形态 和和 截面应力截面应力6.4偏心受压构件正截面承载力计算第20页/共34页3 3、受拉破坏和受压破坏的界限、受拉破坏和受压破坏的界限两类破坏的根本区别：距两类破坏的根本区别：距N较远一侧钢筋是否屈服。较远一侧钢筋是否屈服。受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘达极限压应变受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘达极限压应变e ecu同时达同时达到到“界限状态界限状态”。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。因此，因此，相对界限受压区高度相对界限受压区高度仍为仍为b 判断判断 b：大偏心受压：大偏

12、心受压 b：小偏心受压：小偏心受压 6.4偏心受压构件正截面承载力计算第21页/共34页二、偏心受压构件正截面承载力计算理论二、偏心受压构件正截面承载力计算理论1、基本假定、基本假定偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采用以用以平截面假定平截面假定为基础的计算理论。为基础的计算理论。根据混凝土和钢筋的应力根据混凝土和钢筋的应力-应变关系，即可分析截面在压力应变关系，即可分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过程。和弯矩共同作用下受力全过程。对于正截面承载力的计算，同样可按受弯情况，对受压区混对于正截面承载力的计算，同样可按受弯情况

13、，对受压区混凝土采用等效矩形应力图。凝土采用等效矩形应力图。等效矩形应力图等效矩形应力图的强度为的强度为a a fc，等效矩形应力图的高度与中，等效矩形应力图的高度与中和轴高度的比值为和轴高度的比值为b b 。6.4偏心受压构件正截面承载力计算第22页/共34页6.4偏心受压构件正截面承载力计算第23页/共34页 由于施工误差、荷载作用位置的不确定性及材料的不均匀由于施工误差、荷载作用位置的不确定性及材料的不均匀等原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这等原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因素的不利影响，引入附加偏心距些因素的不利影响，引入附加偏心距ea，即在正截面

14、受压承载即在正截面受压承载力计算中，偏心距取计算偏心距力计算中，偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距与附加偏心距ea之和，之和，称为初始偏心距称为初始偏心距eiaieee0附加偏心距附加偏心距ea取取20mm与与h/30 两者中的较大值，两者中的较大值， 此处此处h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的截面尺寸。3、附加偏心距、附加偏心距6.4偏心受压构件正截面承载力计算第24页/共34页4、偏心距增大系数、偏心距增大系数由于侧向挠曲变形，轴向力将产生由于侧向挠曲变形，轴向力将产生二阶效应，引起附加弯矩。二阶效应，引起附加弯矩。对于长细比较大的构件，二阶效应对于长细比较大的构件，二阶效应

15、引起附加弯矩不能忽略。引起附加弯矩不能忽略。图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠度为度为 f 。对跨中截面，轴力对跨中截面，轴力N的偏心距为的偏心距为ei + f ，即跨中截面的弯矩为，即跨中截面的弯矩为 M =N ( ei + f )。在截面和初始偏心距相同的情况下在截面和初始偏心距相同的情况下，柱的长细比，柱的长细比l0/h不同，侧向挠度不同，侧向挠度 f 的大小不同，影响程度会有很大差的大小不同，影响程度会有很大差别，将产生不同的破坏类型。别，将产生不同的破坏类型。对短柱可忽略侧向挠度对短柱可忽略侧向挠度f影响。影响。对于中长柱，在设计中应考虑侧向对于中长柱，在设

16、计中应考虑侧向挠度挠度 f 对弯矩增大的影响。对弯矩增大的影响。 +f）elxfysin f y xeieiNNN eiN ( ei+ f )le6.4偏心受压构件正截面承载力计算第25页/共34页21200140011hlhei0 . 17 . 22 . 01iehl0201. 015. 1， 1截面曲率对ei影响系数，10.5fcA/N1 2构件长细比对ei影响系数，21.150.01lo/h1规范：对于长细比小于5的短柱可不考虑挠度影响，取=1.06.4偏心受压构件正截面承载力计算第26页/共34页当当x x x xb时时 sysycuAfAfbxfNa fyAs fyAsNM当当x x

17、 x xb时时 sAs fyAsNM sssycuAAfbxfNa)22(xhbxfMcua)2(ahAfsy)2(ahAfsy)22(xhbxfMcua)2(ahAss)2(ahAfsy受拉破坏受拉破坏(大偏心受压大偏心受压)受压破坏受压破坏(小偏心受压小偏心受压)5、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算公式及适用条件6.4偏心受压构件正截面承载力计算第27页/共34页三、对称配筋截面三、对称配筋截面实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相差不大，可采用对称配筋。差不大，可采用对称配筋。采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为

18、方便施工或采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为方便施工或对于装配式构件，也采用对称配筋。对于装配式构件，也采用对称配筋。对称配筋截面，即对称配筋截面，即As=As，fy = fy，a = a，其界限破坏状态，其界限破坏状态时的轴力为时的轴力为Nb=a a fcbx xbh0。)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa因此，除考虑偏心距大小外，还要根据轴力大小（N Nb）的情况判别属于哪一种偏心受力情况。6.4偏心受压构件正截面承载力计算第28页/共34页1、当、当 eieib.min=0.3h0，且，且N Nb时，为大偏心受压时，为大偏心受压 x=N /a a fcb)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa)()5 . 0(00ahfxhbxfNeAAycssa若若x=N /a a fcbeib.min=0.3h0，但，但N Nb时，为小偏心受压时，为小偏心受压bcbcscbbhfahbhfNebhfNxaxbaaaxx00200)(需从新计算)()5 . 01 (020ahfbhfNeAAycssxxa得例题讲解6.4偏心受压构件正截面承载力计算第30页/共34页6.5 受压构件的斜截面受剪承载力一、单向受剪承载力一、单向受剪承载