【學(xué)習(xí)】第4章軸心受力構(gòu)件的受力性能混凝土結(jié)構(gòu)基本（設(shè)計）原理教學(xué)

1、.第四章 軸心受力構(gòu)件性能與計算同濟大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系顧祥林.一、工程實例壓壓壓拉拉柱 下 基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻 下 基礎(chǔ)地下室底板.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bh.00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均應(yīng)變 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.鋼筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.152NtNt915152二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗研究鋼筋屈服混凝土開裂.二、軸心受拉構(gòu)件的受

2、力分析 2. 試驗研究NtNtNtcrNtcrNtNt.二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗研究NtNt結(jié)論結(jié)論三個工作階段：開裂前，線彈性；三個工作階段：開裂前，線彈性；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，鋼筋屈服后，Nt基本不增加基本不增加首條裂縫出現(xiàn)后還會繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加首條裂縫出現(xiàn)后還會繼續(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度極限承載力取決于鋼筋的用量和強度.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sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土混凝土鋼

3、筋鋼筋.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/A3%時，A=bhllNtNtNttAs sll st0cscscscscsscsstt)1 ()()(AEAAEEAEAEEAEAEAEAAN .二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 5. 混凝土開裂荷載Ntt=ftAs ssstcrct0ccEt0(1)(1)E ANE AEAE A tto t0ftt=Ectt0 .二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 6. 極限承載力sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作混凝土退出工作ssstAEN sytuAfN .三、極限承載力公式

4、的應(yīng)用 1. 既有構(gòu)件軸心抗拉承載力計算sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt驗算驗算Ntu Ntcr，若成立，可以；否則取，若成立，可以；否則取Ntu=NtcrsytuAfN t0Ect0scsccrt)1 ()1 ( AEAAEEAEN.三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計Ass（As fy）Nt設(shè)計原則是：設(shè)計原則是：Nt NtusytutAfNN 為了保證設(shè)計截面的極限承載力大于截面的開裂荷為了保證設(shè)計截面的極限承載力大于截面的開裂荷載，避免脆性破壞載，避免脆性破壞mins bhA.三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)

5、件截面設(shè)計Ass（As fy）Nt最小配筋率的確定原則是：最小配筋率的確定原則是：Ntu= NtcrysmincEmint0t(1)f AE AAf ，不同規(guī)范可能還會對上述值進行調(diào)整，作為實例見不同規(guī)范可能還會對上述值進行調(diào)整，作為實例見附表附表4-1ytminsminffAA ，.四、軸心受壓短柱的受力分析 1. 試驗研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎土壓碎.四、軸心受壓短柱的受力分析 2. 截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfyccc2

6、0ccc)2501(100011ff 0=0.002ocfcc平衡方程平衡方程ssccAAN 變形協(xié)調(diào)方程變形協(xié)調(diào)方程sc 物理方程物理方程(以以fcu50Mpa為例為例).四、軸心受壓短柱的受力分析 3. 荷載-變形關(guān)系NccAs s第一階段第一階段)2501 (1000sscssccAEAfAAN 非線性關(guān)系ccEE引入割線模量) 1 (Ecsscc AEAEAEN)1 () 1 (sEcsEccANAN .四、軸心受壓短柱的受力分析 3. 荷載-變形關(guān)系NccAs fy第二階段第二階段)2501 (1000syccAfAfN 當(dāng)當(dāng) 0=0.002時，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力時，混凝土

7、壓碎，柱達(dá)到最大承載力yccusAfAfN 若若 s=0=0.002，則則2ssN/mm400200000002. 0002. 0 E軸心受壓短柱中，當(dāng)軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強度超過鋼筋的強度超過400N/mm2時，其強時，其強度得不到充分發(fā)揮度得不到充分發(fā)揮.四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長期荷載下徐變的影響Nc施加后的瞬時施加后的瞬時)1 () 1 (sEcs1Ecc1ANAN NcAslNcAs s1c1l i.四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長期荷載下徐變的影響NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）經(jīng)歷徐變后經(jīng)歷徐變后)1 () 1 (sEcs1

8、Ecc1ANAN iCtcr iiC)1 (tcr ss2c2cAAN s2stts1ctsE(1)(1)(1)(1)iECCNCA c1tEcEstEc2)1 () 1 ()1 (1CANAAC .四、軸心受壓短柱的受力分析 4. 長期荷載下徐變的影響Nc撤去后撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr（壓）crss3E （拉）crss3s3c3EAAs .五、軸心受壓長柱的受力分析 1. 試驗研究長柱的承載力長柱的承載力3%，則則A=b h- As .六、軸心受壓承載力公式應(yīng)用 2. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計) (ssyccucA

9、AfAfNN 由由l0/b查表查表4-1求求 驗算驗算fy 400N/mm2 若若As /b h3%，則，則A=b h；若；若As /b h3%，則則A=b h- As ，重新計算重新計算驗算最小配筋率驗算最小配筋率.七、配有螺旋筋柱的受力分析 1. 配筋形式ssdcordcor.七、配有螺旋筋柱的受力分析 2. 試驗研究Nc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螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾乎相同保護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.七、配有螺旋筋柱的受力分析 3. 承載力計算dcorrfyAss1fyAss1約束混凝土的抗壓強度約束混凝土的抗壓強度rccc4 ff當(dāng)箍筋屈服時當(dāng)箍筋屈服時 r達(dá)最大值達(dá)最大值corss0y2corcorss1ycorss1yr24422AAfsddAfsdAf 核心區(qū)混凝土的截面積間接鋼筋的換算面積.七、配有螺旋筋柱的受力分析 3. 承載力計算dcorrfyAss1fyAss1ss0ysycorcsycorrcsycorcccu2)4(AfAfAfAfAfAfAfN 算得的承載力不宜大于普通箍柱承載力的倍，以免保護層算得的承載力不宜大于普通箍柱承載力的倍，以免保護層過早