建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu) 第5版 課件 項(xiàng)目12設(shè)計(jì)柱任務(wù)3 設(shè)計(jì)偏心受壓柱

項(xiàng)目12設(shè)計(jì)柱建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)BuildingMechanicsandStructures任務(wù)3設(shè)計(jì)偏心受壓柱CONTENTS目錄N-M相關(guān)曲線02長細(xì)比對承載力的影響03計(jì)算中的兩個問題04偏心受壓承載力計(jì)算05偏心受壓構(gòu)件的受力性能01對稱配筋承載力計(jì)算06教學(xué)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的規(guī)范意識、標(biāo)準(zhǔn)意識、質(zhì)量意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。2.培養(yǎng)學(xué)生精益求精的職業(yè)操守和法律意識。

1.能判斷偏心受壓構(gòu)件。2.能驗(yàn)算偏心受壓柱的承載力。

1.了解偏心受壓柱的工作機(jī)理。2.了解偏心受壓柱承載力計(jì)算公式。知識目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)PART01偏心受壓構(gòu)件的受力性能1.受拉破壞

當(dāng)軸向壓力偏心距較大，且受拉鋼筋配置不太多時，構(gòu)件發(fā)生受拉破壞。在這種情況下，構(gòu)件受軸向壓力N后，離N較遠(yuǎn)一側(cè)的截面受拉，另一側(cè)截面受壓，如圖12-15（a）。當(dāng)N增加到一定程度，首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，隨著荷載的增加，裂縫不斷發(fā)展和加寬，裂縫截面處的拉應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān)。荷載繼續(xù)加大，受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，并形成一條明顯的主裂縫，隨后主裂縫明顯加寬并向受壓一側(cè)延伸，受壓區(qū)高度迅速減小。最后，受壓區(qū)邊緣出現(xiàn)縱向裂縫，受壓區(qū)混凝土被壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破壞。此時，受壓鋼筋一般也能屈服，如圖12-15（b）。2.受壓破壞

當(dāng)構(gòu)件的軸向壓力的偏心距較小，或偏心距較大且配置的受拉鋼筋過多時，就發(fā)生受壓破壞。當(dāng)偏心距較大，但縱筋的配筋率很高時，雖然同樣是部分截面受拉，但受拉區(qū)裂縫出現(xiàn)后，受拉鋼筋應(yīng)力增長緩慢。破壞是由于受壓區(qū)混凝土到達(dá)其抗壓強(qiáng)度被壓碎，破壞時受壓鋼筋到達(dá)屈服，而受拉一側(cè)鋼筋應(yīng)力未達(dá)到其屈服強(qiáng)度，破壞形態(tài)與超筋梁相似，如圖(a)。

當(dāng)偏心距較小，加荷后整個截面全部受壓或大部分受壓，如圖(b)。3.兩類偏心受壓破壞的界限大小偏心受壓破壞的界限大偏心受壓小偏心受壓界限破壞

大、小偏心受壓破壞的界限，可采用受彎構(gòu)件正截面中的超筋與適筋的界限予以劃分。PART02N-M相關(guān)曲線N-M相關(guān)曲線

對于給定截面、配筋及材料強(qiáng)度相同但偏心距e0不同的偏心受壓構(gòu)件，進(jìn)行試驗(yàn)得到破壞時每個構(gòu)件所承受的不同軸向力和彎矩。圖12-17所示，到達(dá)承載能力極限狀態(tài)時，截面承受的內(nèi)力設(shè)計(jì)值N、M并不是獨(dú)立的，而是相關(guān)的。軸向力與彎矩對于構(gòu)件的作用效應(yīng)存在著疊加和制約的關(guān)系。PART03

長細(xì)比對偏心受壓構(gòu)件承載力的影響長細(xì)比對偏心受壓構(gòu)件承載力的影響

在截面和初始偏心距相同的情況下，長柱、短柱、細(xì)長柱側(cè)向撓度的大小不同，影響程度會有很大差別，將產(chǎn)生不同的破壞類型，如圖。

對于短柱，屬于材料破壞。因此，對于短柱，可以忽略側(cè)向撓度的影響。

對于長柱，側(cè)向撓度與附加偏心距相比已不能忽略，長柱是在側(cè)向撓度引起的附加彎矩作用下發(fā)生的材料破壞。PART04

偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算中的兩個問題1.附加偏心距

由于混凝土的非均勻性及施工偏差等原因，實(shí)際偏心受壓構(gòu)件軸向力的偏心距有可能增大或減小，即使軸心受壓構(gòu)件也不存在。顯然，偏心距的增加會使截面的偏心彎矩增大，考慮這種不利影響，現(xiàn)取式中：——實(shí)際的初始偏心距；——軸向力的偏心距，——附加偏心距，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中的較大值。

2.彎矩增大系數(shù)

對于短柱，可以忽略側(cè)向撓度的影響。故《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對于彎矩作用平面內(nèi)截面對稱的偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比不大于0.9且設(shè)計(jì)軸壓比不大于0.9時，若構(gòu)件的長細(xì)比滿足下式的要求，可不考慮該方向構(gòu)件自身撓曲產(chǎn)生的附加彎矩影響；當(dāng)不滿足下式時，需按截面的兩個主軸方向分別考慮構(gòu)件自身撓曲產(chǎn)生的附加彎矩影響。

對于長柱、細(xì)長柱在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮附加撓度對彎矩增大的影響，故引入偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)和彎矩增大系數(shù)來表示柱端附加彎矩?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：除排架結(jié)構(gòu)柱以外的偏心受壓構(gòu)件，在其偏心方向上考慮構(gòu)件自身撓曲影響（附加彎矩）的彎矩設(shè)計(jì)值取為：PART05

矩形截面偏心

受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式1.矩形截面大偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式2.矩形截面小偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算公式PART06

對稱配筋矩形

截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算分對稱配筋：

對稱配筋構(gòu)造簡單，施工方便，尤其適用于構(gòu)件在承受不同荷載時可能產(chǎn)生不同符號彎矩的情況，是偏心受壓柱最常用的配筋形式。但對稱配筋用鋼量大，不經(jīng)濟(jì)。偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的基本假定與受彎構(gòu)件相同根據(jù)基本假定可畫出偏心受壓構(gòu)件的應(yīng)力圖，進(jìn)而得出正截面承載力計(jì)算公式。對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算分–––大偏心受壓（1）大小偏心受壓的判別–––小偏心受壓