西南科技大学结构力学6.ppt

本章重点 1.概述（轴心受压构件、偏心受压构件、双向偏心受压构件） 2.配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算（轴心受压短柱、长柱的受力特点和破坏形态，柱的计算长度，稳定系数，计算公式） 3.配有螺旋式（或焊接环式）箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算（箍筋的横向约束作用、承载力公式计算原理及适用条件） 4.偏心受压构件正截面承载力计算的有关原理 (1)偏心受压构件正截面的破坏形态和机理（大偏心受压破坏、小偏心受压破坏发生的条件及破坏特点，界限破坏、界限相对受压区高度）； (2)偏心受压构件的纵向弯曲、偏心距增大系数； (3)偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定、附加偏心距； 5.不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算（大、小偏心受压构件承载力计算公式，小偏心受压构件中远离纵向压力一侧纵筋应力的取值，截面的设计） 6.对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算（大、小偏心受压构件的判别、承载力计算公式，截面的设计） 7.Ⅰ形截面偏心受压构件正截面承载力计算（对称配筋构件） 8.偏心受压构件弯矩—轴力相关曲线 9.双向偏心受压构件正截面承载力计算的原理 实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。由于施工的偏差及混凝土的不均匀性和钢筋的不对称性,都将使构件产生初始偏心距,所以即时设计时理论计算是轴心受压构件, 也不一定为轴心受压构件,但对于一些偏心距较小的构件,可按轴心受压构件计算。 受压构件在实际工程中应用比较广泛,下面看几张图片实例。 偏心受压构件 偏心受压构件 偏心受压构件拱和屋架上弦杆，以及水塔、烟囱的筒壁等属于偏心受压构件 5.2.2 材料强度 混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30~C40，在高层建筑中，C50~C60级混凝土也经常使用。钢筋：纵向受力钢筋通常采用HRB400、 RRB400和HRB500级钢筋。 箍筋通常采用HRB335、 HRB400和HPB300级钢筋。 5.3 轴心受压构件的截面承载力计算 Behavior of Axial Compressive Member 5.3.1 轴心受压普通箍筋柱的正截面承载力计算 纵筋作用：纵筋帮助混凝土承受压力，以减小构件的截面尺寸；防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性；以及减小混凝土的徐变变形。箍筋作用：箍筋能与纵筋形成骨架；防止纵筋受力后外凸；提高混凝土的强度。 1．受力分析和破坏特征 矩形截面轴心受压短柱 在轴心荷载作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。 试验表明，在整个加载过程中，由于钢筋和混凝土之间存在着粘结力，两者压应变基本一致 钢筋与混凝土的应力 根据变形条件：es =ec =e，确定钢筋及混凝土的 应力及其关系 建立混凝土与钢筋间的应力关系 根据平衡条件确定混凝土应力与N的关系 受压钢筋配筋率 根据平衡条件确定钢筋应力与N的关系 ?’,?E是常数，而?是一个随着混凝土压应力的增长而不断降低的变数 荷载很小时(弹性阶段)，N与混凝土和钢筋的应力的关系基本上是线性关系。此时 钢筋应力与混凝土应力成正比。 随着荷载的增加，混凝土的塑性变形有所发展。进入弹塑性阶段(? 1)，在相同的荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快。当钢筋应力达屈服强度后，荷载再增加，钢筋应力不再增加。 曲线水平段，即表示钢筋屈服后的关系。 钢筋的受压强度 试验表明，素混凝土棱柱体构件达到最大应力值时的压应变值一般在0.0015～0.002左右，而钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在0.0025～0.0035之间。其主要原因可以认为是柱中配置了纵筋，起到了调整混凝土应力的作用，能比较好地发挥混凝土的塑性性能，使构件达到应力峰值时的应变值得到增加，改善了受压破坏的脆性性质。 混凝土徐变对轴心受压构件的影响 由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变性质，而钢筋在常温情况下没有徐变。因此，当轴心受压构件在恒定荷载的长期作用下，混凝土徐变将使构件中钢筋和混凝土的应力发生变化。 长期荷载作用下截面混凝土和钢筋的应力重分布 混凝土 长期荷载作用下截面混凝土和钢筋的应力重分布-钢筋 矩形截面轴心受压长柱 前述是短柱的受力分析和破坏特征。对于长细比较大的长柱，试验表明，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的。加载后由于有初始偏心距将产生附加弯距，这样相互影响的结果使长柱最终在弯矩及轴力共同作用下发生破坏。对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”的现象，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。 ?——稳定系数 试验表明，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短