第三章軸心受力構(gòu)件性能

第三章

軸心受力構(gòu)件的受力性能同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林一、工程實(shí)例壓壓壓拉拉二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析1.

受拉構(gòu)件的配筋形式縱筋縱筋箍筋bh00.0010.0020.0030.00410050150平均應(yīng)變N

(kN)200混凝土：fc=30.8MPa;ft=1.97MPa;Ec=25.1·103MPa.鋼筋：

fy=376MPa;

fsu=681MPa;Es=205·103MPa;

As=284mm2.152NN915152二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析2.

試驗(yàn)研究鋼筋屈服混凝土開裂二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析2.

試驗(yàn)研究NtNtNtcrNtcrNt?Nt?二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析2.

試驗(yàn)研究NtNt結(jié)論三個(gè)工作階段：開裂前，線彈性；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，Nt基本不增加首根裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析3.

混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系ssesss=Eseseyes,hfystetoet0ftst=Ecet混凝土鋼筋二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析4.

混凝土開裂前拉力與變形的關(guān)系bhAsAAs/A￡3%時(shí)，

A=b·hDllNtNtNtstAs

ssle

=

et

=

es

=

DlE

AEAs

)ecscAs

)eEcEs=

Ec

A0e=

E

A(1+=

Ec

(

A

+Nt

=

st

A

+ss

As=

(Ec

A

+

Es

As

)e二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析5.

混凝土開裂荷載Ntst=ftAs

sscEs

As=

EcA(1+a

E

r)et

0Nt

cr

=

Ec

A(1+

E A

)et

0stetoet0ftst=Ecete

=

et

0二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析6.

極限承載力ssesss=Eseseyes,hfystetoet0fts

=E

et c

tAsss（As

fy）Nt混凝土退出工作Nt

=

Es

Asesy

stuN

=

f

A應(yīng)用：設(shè)計(jì)、截面復(fù)核三、軸心受壓短柱的受力分析1.

試驗(yàn)研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcDl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎三、軸心受壓短柱的受力分析2.

截面分析的基本方程N(yùn)cscAs’ss’ssesss=Eseseyes,hfy2ce0e

=

1000

ec

(1

-

250

ec

)

f

c

s

c

=

f

c

1

-

1

-e0=0.002oscfcec平衡方程N(yùn)c

=

sc

A

+ss

'

As

'變形協(xié)調(diào)方程e

=

ec

=

es物理方程(以fcu￡50Mpa為例)三、軸心受壓短柱的受力分析NcscAs’ss’非線性關(guān)系3.

荷載-變形關(guān)系第一階段Nc

=

sc

A

+ss

'

As

'=1000e(1-

250e)

fc

A

+

EseAs

'引入割線模量Ec

'=nEcr)naEccA(1+=nE

eN

=nEceA

+

EseAs'sEsc)

A

'NcNca

r

na

E(1+s

'

=A(1+

r)ns

=三、軸心受壓短柱的受力分析Ncscs

yA

’f

’3.

荷載-變形關(guān)系第二階段Nc

=1000e(1-

250e)

fc

A

+

f

y

'

As

'當(dāng)e0=0.002時(shí)，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力Ncu

=

fc

A

+

f

y

'

As

'若es=e0=0.002，則2s

s

'

=

0.002Es

=

0.002

·

200000

=

400N

/

mm軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度超過

400N/mm2時(shí)，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮三、軸心受壓短柱的受力分析3.

承載力計(jì)算公式的應(yīng)用Ncscs

yA

’f

’cuN

=

fc

A

+

f

y

'

As

'應(yīng)用：設(shè)計(jì)、截面復(fù)核截面復(fù)核：￡400Mpa三、軸心受壓短柱的受力分析4.

長(zhǎng)期荷載下徐變的影響Nc施加后的瞬時(shí)sEs1c1)

A

'NcNca

rnr)na

E(1+s

'

=A(1+s

=NcAs’lNcAs

‘ss1’sc1l

ei三、軸心受壓短柱的受力分析NcAs’lNcAs’ss1’sc1l

eisc2As

‘ss2’Ncl

（ei+

ecr）4.

長(zhǎng)期荷載下徐變的影響經(jīng)歷徐變后sEs1cc1)

A

'Nc

N

a

r

n

a

E(1+s

'

=A(1+

r)ns

=tecr

=

C

eiii

crte

=

e

+

e

=

(1+

C

)eNc=

sc

2

A

+ss

2

'

As

'sEa

r(1+

n

)

A

'N

(1+

C

)=

c

t

s

s

2

'

=

Es

(1+

Ct

)ei

=

(1+

Ct

)s

s1

'c1tcE

t

sc

2rC

)sEnaEna=

(1-r)nA

A(1+a

(1+

C

)

A

'

Ns

=

1-三、軸心受壓短柱的受力分析4.

長(zhǎng)期荷載下徐變的影響Nc撤去后NcAs’lNcAs’ss1’sc1l

eisc2As

‘ss2’Ncl

（ei+

ecr）NcAs’ss3’sc3crl

e

’（壓）s

s3

'

=

Esecr'（拉）s

crs3s3c3A'

As=

s

'

r

=

E

e

'

rs

=

s四、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析1.

試驗(yàn)研究長(zhǎng)柱的承載力<短柱的承載力（相同材料、截面和配筋）原因：長(zhǎng)柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用四、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析2.

穩(wěn)定系數(shù)N

短N(yùn)

長(zhǎng)j

=

cu

cu和長(zhǎng)細(xì)比l0/b（矩形截面）直接相關(guān)試驗(yàn)研究表明：l0

/b

<8時(shí)，j

=1l0

/b

=4

~

34時(shí)，j

=1.177

-0.021l0

/bl0

/b

=35

~

50時(shí)，j

=0.87

-0.012l0

/b《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，為安全計(jì)，取值小于上述結(jié)果，詳見教材表3-1l

=

l0

/

ii

=

I

/

A四、軸心受壓長(zhǎng)柱的受力分析3.

承載力Ncu

=

j

(

fc

A

+

f

y

'

As

')穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)用：設(shè)計(jì)、截面復(fù)核五、配有螺旋筋柱的受力分析1.

配筋形式ssdcordcor五、配有螺旋筋柱的受力分析2.

試驗(yàn)研究Nce素混凝土柱普通鋼筋混凝土柱螺旋箍筋鋼筋混凝土柱荷載不大時(shí)螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾乎相同保護(hù)層剝落使柱的承載力降低螺旋箍筋的約束使柱的承載力提高標(biāo)距NcNc五、配有螺旋筋柱的受力分析dcorsrfyAss1fyAss13.

承載力計(jì)算約束混凝土的抗壓強(qiáng)度fcc

=

fc

+

4s

r當(dāng)箍筋屈服時(shí)sr達(dá)最大值corcorrsd2

A44

cor

spd

22

f

y

Ass1

2

f

y

Ass1dcorp

f

y

Ass

0s

=

=

=核心區(qū)混凝土的截面積間接鋼筋的換算面積五、配有螺旋筋柱的受力分析dcorsrfyAss1fyAss1=

fc

Acor

+

f

y

'

As

'+2

f

y

Ass

03.

承載力計(jì)算Ncu

=

fcc