第四章軸心受力構(gòu)件的性能與計(jì)算

1、第四章 軸心受力構(gòu)件 的性能與計(jì)算第四章 軸心受力構(gòu)件的性能與計(jì)算 4-1 工程實(shí)例及構(gòu)件的配筋形式 4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-3 軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算公式的應(yīng)用 4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-5 軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析 4-6 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式的應(yīng)用 4-7 配有縱筋和螺旋筋的軸心受壓柱的受力分析4-1 工程實(shí)例及構(gòu)件的配筋形式壓壓壓拉拉1. 工程實(shí)例4-1 工程實(shí)例及構(gòu)件的配筋形式2. 配筋形式縱筋縱筋箍筋bh4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-1 軸心受拉構(gòu)件試驗(yàn)研究00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均應(yīng)變

2、 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.鋼筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.152NN915152鋼筋屈服混凝土開(kāi)裂4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-1 軸心受拉構(gòu)件試驗(yàn)研究NtNtNtcrNtcrNtNt4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-1 軸心受拉構(gòu)件試驗(yàn)研究結(jié)結(jié) 論論1.三個(gè)工作階段：開(kāi)裂前，線(xiàn)彈性；開(kāi)裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，Nt基本不增加2.首根裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加3.極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度NtNt4

3、-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-2 軸向拉力與變形的關(guān)系1. 混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土鋼筋4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-2 軸向拉力與變形的關(guān)系2. 混凝土開(kāi)裂前拉力與變形的關(guān)系bhAsAAs/A3%時(shí)，A=bhllNtNtNttAs sllst0)1 ()()(AEAAEEAEAEEAEAEAEAANcscscscscsscsstt4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-2 軸向拉力與變形的關(guān)系3. 混凝土開(kāi)裂荷載Ntt=ftAs stto t0ftt=Ect00)1 ()1 (tEctscsccrtAEAAEEA

4、EN0t4-2 軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4-2-2 軸向拉力與變形的關(guān)系4. 極限承載力sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作ssstAENsytuAfN應(yīng)用：設(shè)計(jì)、截面復(fù)核 4-3軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算公式的應(yīng)用 4-3-1 既有構(gòu)件軸心抗拉承載力計(jì)算 解題：N=maxNtcr ，Ntu 4-3-2 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì) 解題：N=Ntu=fyAs以及配筋率要大于最小配筋率。4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-1 短柱的試驗(yàn)研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至

5、混凝土壓碎4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-2 短柱壓力與變形的關(guān)系1. 鋼筋與砼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系NccAs s平衡方程ssccAAN變形協(xié)調(diào)方程sc物理方程(以fcu50Mpa為例)4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-2 短柱壓力與變形的關(guān)系sss=Essys,hfyccccccff)2501 (100011200=0.002ocfcc鋼筋與混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-2 短柱壓力與變形的關(guān)系2. 軸向壓力與變形的關(guān)系NccAs s第一階段第一階段)2501 (1000sscssccAEAfAAN非線(xiàn)性關(guān)系ccEE引入割線(xiàn)模量)1 (Ecss

6、ccAEAEAEN)1 ()1 (sEcsEccANAN4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-2 短柱壓力與變形的關(guān)系NccAs fy第二階段第二階段)2501 (1000syccAfAfN當(dāng)0=0.002時(shí)，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力syccuAfAfN若 s=0=0.002，則2/400200000002. 0002. 0mmNEss軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度超過(guò)400N/mm2時(shí)，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-2 短柱壓力與變形的關(guān)系3. 承載力計(jì)算公式的應(yīng)用NcfcAs fysyccuAfAfN應(yīng)用：設(shè)計(jì)、 截面復(fù)核 截面復(fù)核：400Mpa 4-4

7、軸心受壓短柱的受力分析 4-4-3 荷載長(zhǎng)期作用下短柱的受力性能Nc施加后的瞬時(shí)施加后的瞬時(shí))1 ()1 (11sEcsEccANANNcAslNcAs s1c1l i4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-3 荷載長(zhǎng)期作用下短柱的受力性能NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）經(jīng)歷徐變后經(jīng)歷徐變后icrtCicritC)1 ( 22ssccAAN4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-3 荷載長(zhǎng)期作用下短柱的受力性能)1 ()1 (11sEcsEccANAN)1 ()1 ()1 ()1 (12sEtcstitssACNCCE12)1 ()1 ()1 (1ctEcEstEcCANAAC4-4 軸心受壓短柱的受力分析 4-4-3 荷載長(zhǎng)期作用下短柱的受力性能Nc撤去后撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr（壓）3crssE（拉）333crsssscEAA4-5