智能建造工程專業(yè)06課件講解

智能建造工程專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土受壓構(gòu)件

主講人：孔德明知識(shí)目標(biāo)了解矩形截面偏心構(gòu)件受力性能和承載能力計(jì)算的相關(guān)知識(shí)。技能目標(biāo)掌握鋼筋混凝土受壓構(gòu)件分析。思政目標(biāo)引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。建筑結(jié)構(gòu)02偏心受壓柱的受力特點(diǎn)01矩形截面偏心構(gòu)件受力性能建筑結(jié)構(gòu)目錄SmartConstructionPart01矩形截面偏心構(gòu)件受力性能建筑結(jié)構(gòu)1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)偏心受壓構(gòu)件根據(jù)軸向力的作用位置不同可分為單向偏心受壓構(gòu)件和雙向偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)壓力的作用位置在矩形截面的某一條形心軸上稱為單向偏心受壓構(gòu)件，反之為雙向偏心受壓構(gòu)件，工程中的偏心受壓構(gòu)件大部分都是按單向偏心受壓來進(jìn)行截面設(shè)計(jì)的，接下來我們來學(xué)習(xí)單向偏心受壓構(gòu)件。壓彎構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)偏心受壓通常沿著偏心軸方向的兩邊配置縱向受力鋼筋，離偏心壓力N較近一側(cè)的縱向鋼筋為受壓鋼筋，其截面面積用As表示；另一側(cè)的縱向鋼筋則根據(jù)軸向壓力偏心距的大小，可能受拉也可能受壓，其截面面積用As’表示。1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)偏心受壓短柱的受力特點(diǎn)和破壞特征σN+σMNMσM-σNNMσN-σMσN+σM構(gòu)件上同時(shí)受到軸向壓力N和彎矩M的作用，等效于偏心距為e=M/N的偏心壓力N的作用。從正截面受力性能來看，偏心距為0時(shí)為軸壓構(gòu)件，偏心距e＝∞時(shí)為受彎構(gòu)件。所以可以把偏心受壓構(gòu)件看作是軸心受壓與受彎之間的過渡狀態(tài)，所以偏心受壓截面中的應(yīng)變和應(yīng)力分布特征將隨著M/N變化而變化。1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)隨著軸向壓力的偏心距及縱向鋼筋配筋率的變化，偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)，可分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞。偏心受壓短柱的受力特點(diǎn)和破壞特征1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)截面相對(duì)偏心矩e0/h較大，而且配置的受拉鋼筋A(yù)s合適時(shí)，發(fā)生的破壞稱為大偏心受壓破壞。大偏心受壓破壞1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)由于偏心矩較大，離偏心力N較遠(yuǎn)一側(cè)的截面受拉，離偏心力N較近一側(cè)的截面受壓。受拉一側(cè)混凝土較早出現(xiàn)橫向裂縫，并隨的增加裂縫不斷開展而退出工作，拉力全部由受拉縱筋承擔(dān);而受壓一側(cè)的壓力則由混凝土與該側(cè)的受壓鋼筋共同承擔(dān)。隨著受拉裂縫的出現(xiàn)并不斷開展，受拉縱筋應(yīng)力先達(dá)到屈服強(qiáng)度，裂縫向受壓一側(cè)延伸，使受壓區(qū)高度急劇減小，受壓混凝土壓應(yīng)變急劇增長(zhǎng)，當(dāng)受壓邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變被壓碎，導(dǎo)致構(gòu)件破壞，此時(shí)受壓鋼筋也達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度fy‘。大偏心受壓破壞1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)總結(jié)：大偏心受壓構(gòu)件破壞特征是受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，然后受壓區(qū)混凝土壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破壞，受壓鋼筋也能達(dá)到屈服。在構(gòu)件破壞前受拉裂縫開展充分，有較明顯的預(yù)兆，屬于延性破壞。大偏心受壓破壞M較大，N較小偏心距e0較大1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)截面相對(duì)偏心矩e0/h較小，或相對(duì)偏心矩e0/h雖然較大，但配置的受拉鋼筋A(yù)s較多時(shí)，發(fā)生的破壞稱為小偏心受壓破壞。小偏心受壓破壞1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)相對(duì)偏心矩較小時(shí)，構(gòu)件全截面呈不均勻受壓，距偏心力N較近一側(cè)壓應(yīng)力較大，較遠(yuǎn)一側(cè)壓應(yīng)力較小。破壞時(shí)，壓應(yīng)力較大一側(cè)的混凝土被壓碎，同側(cè)的受壓鋼筋應(yīng)力也達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度，壓應(yīng)力較小一側(cè)的鋼筋及混凝土均未達(dá)到其抗壓強(qiáng)度。當(dāng)相對(duì)偏心矩雖然較大，但距偏心力N較遠(yuǎn)一側(cè)配置的受拉鋼筋較多時(shí)，距偏心力N較遠(yuǎn)一側(cè)的部分截面受拉，距偏心力N較近一側(cè)的截面受壓。破壞時(shí)，受壓一側(cè)邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變被壓壞，受壓鋼筋也達(dá)屈服強(qiáng)度;而距偏心力N較遠(yuǎn)一側(cè)的受拉區(qū)，由于配置了較多數(shù)量的鋼筋，致使鋼筋應(yīng)力很小而未達(dá)其屈服強(qiáng)度。小偏心受壓破壞1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)總結(jié)：小偏心受壓破壞形態(tài)的特點(diǎn)是距偏心力N較近一側(cè)受壓混凝土先被壓碎，而距偏心力N較遠(yuǎn)一側(cè)，無論是受拉或受壓，其鋼筋強(qiáng)度均未達(dá)到屈服強(qiáng)度。這種破壞沒有明顯的預(yù)兆，裂縫開展不充分，屬于脆性破壞。小偏心受壓破壞e0/h0較小1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)通過上面的學(xué)習(xí)我們知道，大小偏心受壓破壞的共同點(diǎn)是受壓區(qū)鋼筋屈服，混凝土達(dá)到而被壓碎；不同點(diǎn)是距離壓力較遠(yuǎn)的一側(cè)鋼筋是否屈服。和受彎構(gòu)件類似，必然存在一種界限狀態(tài)，使受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土被壓碎，受壓區(qū)的相對(duì)受壓區(qū)高度達(dá)到受。所以我們可參照受彎構(gòu)件的判別方法來判斷：ξ≤ξb：大偏心受壓ξ＜ξb：小偏心受壓1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)由于荷載作用位置的不確定性；砼質(zhì)量的不均勻性；配筋的不對(duì)稱性；施工偏差等原因，會(huì)使構(gòu)件偏心距增加而導(dǎo)致承載力降低，所以我們?cè)谶M(jìn)行承載力計(jì)算時(shí)，需要考慮附加偏心距的不利影響。《混標(biāo)》規(guī)定，附加偏心距取20mm和偏心方向截面尺寸1/30的較大值。偏心方向一般為矩形截面的長(zhǎng)邊方向，即h/30。計(jì)算時(shí)，以ei＝e0＋ea代替e0SmartConstructionPart02偏心受壓柱的受力特點(diǎn)建筑結(jié)構(gòu)1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)大量試驗(yàn)表明，偏心受壓構(gòu)件混凝土柱會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲，當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比較小時(shí)，偏心受壓構(gòu)件的縱向彎曲變形很小，附加彎矩的影響可忽略。但當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，附加彎矩值Nf使得構(gòu)件的承載力顯著降低，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須予以考慮。yxeiNNeil0N(ei+f）Neiyf1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)《規(guī)標(biāo)》規(guī)定:彎矩作用平面內(nèi)截面對(duì)稱的偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比M/M2不大于0.9且設(shè)計(jì)軸壓比不大于0.9時(shí)，若構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比滿足的要求，可不考慮附加彎矩影響，若不滿足這三個(gè)條件，均須考慮附加彎矩的影響。i為截面回轉(zhuǎn)半徑，軸壓比，M1，M2為偏心受壓構(gòu)件兩端截面按結(jié)構(gòu)分析確定的對(duì)同一主軸的組合彎矩設(shè)計(jì)值，絕對(duì)值較大端為M2，絕對(duì)值較小端為M1，當(dāng)構(gòu)件按單曲率彎曲時(shí)，M/M。為正，雙曲率彎曲時(shí)為負(fù)。1.基本建設(shè)的概念建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際工程中最常遇到的是長(zhǎng)柱，一般不滿足上述要求，在確定偏心受壓構(gòu)件的內(nèi)力設(shè)計(jì)值時(shí)，需考慮構(gòu)件的側(cè)向撓度引起的附加彎矩的影響《規(guī)標(biāo)》中采用增大系數(shù)

法計(jì)算附加彎矩。柱端的附加彎矩用偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)和彎