第三章軸心受力構(gòu)件性能

第三章

軸心受力構(gòu)件的受力性能同濟大學土木工程學院建筑工程系顧祥林一、工程實例壓壓壓拉拉二、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.

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

試驗研究NtNt結(jié)論三個工作階段：開裂前，線彈性；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，Nt基本不增加首根裂縫出現(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二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析3.

混凝土和鋼筋的應力-應變關(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，

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應用：設計、截面復核三、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NcscAs’ss’ssesss=Eseseyes,hfy2ce0e

=

1000

ec

(1

-

250

ec

)

f

c

s

c

=

f

c

1

-

1

-e0=0.002oscfcec平衡方程Nc

=

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e0=0.002時，混凝土壓碎，柱達到最大承載力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，當鋼筋的強度超過

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

承載力計算公式的應用Ncscs

yA

’f

’cuN

=

fc

A

+

f

y

'

As

'應用：設計、截面復核截面復核：￡400Mpa三、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、軸心受壓長柱的受力分析1.

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

穩(wěn)定系數(shù)N

短N

長j

=

cu

cu和長細比l0/b（矩形截面）直接相關(guān)試驗研究表明：l0

/b

<8時，j

=1l0

/b

=4

~

34時，j

=1.177

-0.021l0

/bl0

/b

=35

~

50時，j

=0.87

-0.012l0

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

=

l0

/

ii

=

I

/

A四、軸心受壓長柱的受力分析3.

承載力Ncu

=

j

(

fc

A

+

f

y

'

As

')穩(wěn)定系數(shù)應用：設計、截面復核五、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距NcNc五、配有螺旋筋柱的受力分析dcorsrfyAss1fyAss13.

承載力計算約束混凝土的抗壓強度fcc

=

fc

+

4s

r當箍筋屈服時sr達最大值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.

承載力計算Ncu

=

fcc