钢筋混凝土偏心受力构件建筑土木工程科技专业资料.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第一节概述,主要以承受,轴向压力,为主,通常还有,弯矩和剪力,作用,第二节偏心受压构件的构造要求,一、截面形式和尺寸,宽度不宜小于,250mm,长细比,L/h,25,、,L/b 30,钢筋的种类、直径与间距,二、纵向钢筋,纵向钢筋的设置位置,材料强度：,混凝土：,C30C40,，高层建筑中,C50C60,级也使用。,钢筋：,通常采用,级和,级钢筋，不宜过高。,？,截面形状和尺寸：,矩形截面，单层工业厂房工字形截面。,圆形截面。,柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在,l,0,/,b,30,及,l,0,/,h,25,。,柱边长,800mm,时，以,50mm,为模数，,边长,800mm,时，以,100mm,为模数。,纵向钢筋：,纵向钢筋配筋率,最小、最大配筋率,规范,规定，偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率,0.6%,；,一侧受压钢筋的配筋率不应小于,0.2%,。,另一方面，全部纵筋配筋率不宜超过,5%,。,全部纵向钢筋的配筋率按,r,=(,A,s,+,A,s,)/,A,计算，,一侧受压钢筋的配筋率按,r,=,A,s,/,A,计算，,其中,A,为构件全截面面积。,配筋构造：,纵向直径,12mm,，选筋时宜根数少而粗，,对矩形截面根数不得少于,4,根，,圆形截面根数不宜少于,6,根，沿周边均匀布置。,纵向钢筋的保护层厚度应满足要求。,纵筋的净距不小于,50mm,；,纵筋的中距,350mm,。,当,h,600mm,，,侧面设构造钢筋，,并设复合箍或拉筋。,箍筋：,箍筋应封闭，直径,d,/4,，且,6mm,。,箍筋间距,400mm,，也不应大于截面短边尺寸。,纵筋配筋率,3%,，箍筋直径,8mm,，末端应作,135,弯钩，,箍筋间距,10,倍纵筋直径，也应,200mm,。,当柱截面短边,400mm,，各边纵筋,3,根，,或短边,400mm,，纵筋,4,根时，,应设置复合箍筋。,箍筋不得采用内折角，,避免箍筋受拉混凝土破损。,第三,五节,钢筋混凝土偏心受压构件,压弯构件 偏心受压构件,偏心距,e,0,=0,时,？,当,e,0,时，即,N,=0,，,？,偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于,轴心受压,构件和,受弯构件,。,一、破坏特征,偏心受压构件的破坏形态与,偏心距,e,0,和,纵向钢筋配筋率,有关,1,、受拉破坏,第六章 受压构件,M,较大，,N,较小,偏心距,e,0,较大,A,s,配筋合适,一、破坏特征,偏心受压构件的破坏形态与,偏心距,e,0,和,纵向钢筋配筋率,有关,1,、受拉破坏,截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，,A,s,的应力随荷载增加发展较快，,首先达到屈服,。,此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小,最后受压侧钢筋,A,s,受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。,这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，,承载力主要取决于受拉侧钢筋,。,形成这种破坏的条件是：,偏心距,e,0,较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常称为,大偏心受压。,2,、受压破坏,产生受压破坏的条件有两种情况：,当相对偏心距,e,0,/,h,0,较小,或虽然相对偏心距,e,0,/,h,0,较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时,A,s,太多,6.2,轴心受压构件的承载力计算,截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大，,而受拉侧钢筋应力较小，,当相对偏心距,e,0,/,h,0,很小时，,受拉侧,还可能出现受压情况。,截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏，,承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，受拉侧钢筋,未达到,受拉屈服,，破坏具有脆性性质。,第二种情况在设计应予避免,，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为,小偏心受压,。,2,、受压破坏,产生受压破坏的条件有两种情况：,当相对偏心距,e,0,/,h,0,较小,或虽然相对偏心距,e,0,/,h,0,较大，,但受拉侧纵向钢筋配置较多时,A,s,太多,二、正截面承载力计算,偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采用以,平截面假定,为基础的计算理论，,根据混凝土和钢筋的应力,-,应变关系，即可分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过程。,对于正截面承载力的计算，同样可按受弯情况，对受压区混凝土采用等效矩形应力图，,等效矩形应力图,的强度为,a f,c,，等效矩形应力图的高度与中和轴高度的比值为,b,。,受拉破坏和受压破坏的界限,即,受拉钢筋屈服,与,受压区混凝土边缘极限压应变,e,cu,同时达到,与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。,因此，,相对界限受压区高度,仍为：,当,x,x,b,时,当,x,x,b,时,受,拉,破坏,(,大偏心受压,),受,压,破坏,(,小偏心受压,),受拉侧钢筋应力,s,s,由平截面假定可得,x,=,b,x,n,s,s,=,E,s,e,s,受拉侧钢筋应力,s,s,x,=,b,x,n,s,s,=,E,s,e,s,为避免采用上式出现,x,的,三次方程,e,cu,e,y,x,n,b,h,0,考虑：当,x,=,x,b,，,s,s,=,f,y,；,受拉侧钢筋应力,s,s,x,=,b,x,n,s,s,=,E,s,e,s,为避免采用上式出现,x,的,三次方程,考虑：当,x,=,x,b,，,s,s,=,f,y,；,当,x,=,b,，,s,s,=0,三、相对界限偏心距,e,0b,/,h,0,偏心受压构件的设计计算中，需要判别大小偏压情况，以便采用相应的计算公式。,x,=,x,b,时为界限情况,，取,x,=,x,b,h,0,代入大偏心受压的计算公式，并取,a,=,a,，可得界限破坏时的轴力,N,b,和弯矩,M,b,，,对于给定截面尺寸、材料强度以及截面配筋,A,s,和,A,s,，界限相对偏心距,e,0b,/,h,0,为定值。,当偏心距,e,0,e,0b,时，为大偏心受压情况,；,当偏心距,e,0,e,0b,时，为小偏心受压情况。,进一步分析，当截面尺寸和材料强度给定时，,界限相对偏心距,e,0b,/,h,0,随,A,s,和,A,s,的减小而减小，,故当,A,s,和,A,s,分别取最小配筋率时，可得,e,0b,/,h,0,的最小值。,受拉钢筋,A,s,按构件全截面面积计算的最小配筋率为,0.45,f,t,/,f,y,，,受压钢筋按构件全截面面积计算的最小配筋率为,0.002,。,近似取,h,=1.05,h,0,，,a,=0.05,h,0,，代入上式可得，,相对界限偏心距的最小值,e,0b,min,/,h,0,=0.2840.322,近似取平均值,e,0b,min,/,h,0,=0.3,当偏心距,e,0,30,的长柱,侧向挠度,f,的影响已很大,在未达到截面承载力极限状态之前，侧向挠度,f,已呈,不稳定,发展,即柱的轴向荷载最大值发生在荷载增长曲线与截面承载力,N,u,-,M,u,相关曲线相交之前,这种破坏为失稳破坏，应进行专门计算,偏心距增大系数,l,0,矩形截面正截面承载力计算,一、不对称配筋截面设计,1,、大偏心受压（受拉破坏）,已知：截面尺寸,(,b,h,),、材料强度,(,f,c,、,f,y,，,f,y,),、构件长细比,(,l,0,/,h,),以及,轴力,N,和,弯矩,M,设计值，,若,h,e,i,e,ib.min,=0.3,h,0,，,一般可先按大偏心受压情况计算,A,s,和,A,s,均未知时,两个基本方程中有三个未知数，,A,s,、,A,s,和,x,，,故无唯一解,。,与双筋梁类似，为使总配筋面积（,A,s,+,A,s,）最小,?,可取,x,=,x,b,h,0,得,若,A,s,0.002,bh,则取,A,s,=0.002,bh,，然后按,A,s,为已知情况计算。,若,A,s,r,min,bh,应取,A,s,=,r,min,bh,。,A,s,为已知时,当,A,s,已知时，两个基本方程有二个未知数,A,s,和,x,，,有唯一解,。,先由第二式求解,x,，,若,x,2,a,，,则可将代入第一式得,若,x,x,b,h,0,若,A,s,r,min,bh,应取,A,s,=,r,min,bh,。,则应按,A,s,为未知情况重新计算确定,A,s,则可偏于安全的近似取,x,=2,a,，按下式确定,A,s,若,x,2,a,则可偏于安全的近似取,x,=2,a,，按下式确定,A,s,若,x,x,b,，,f,y,，,A,s,未达到受拉屈服。,如果,x,-,f,y,，则,A,s,未达到受压屈服,当,x,b,x,(2,b,-,x,b,),，,A,s,无论怎样配筋，都不能达到屈服，,为使用钢量最小，故可取,A,s,=,0.45f,t,/f,y,，,0.002,bh,二、不对称配筋截面复核,在截面尺寸,(,b,h,),、截面配筋,A,s,和,A,s,、材料强度,(,f,c,、,f,y,，,f,y,),、以及构件长细比,(,l,0,/,h,),均为已知时，根据构件轴力和弯矩作用方式，截面承载力复核分为两种情况：,1,、给定轴力设计值,N,，求弯矩作用平面的弯矩设计值,M,N,M,u,N,u,N,M,M,u,N,u,2,、给定轴力作用的偏心距,e,0,，求轴力设计值,N,三、对称配筋截面,实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相差不大，可采用对称配筋。,采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为方便施工或对于装配式构件，也采用对称配筋。,对称配筋截面，即,A,s,=,A,s,，,f,y,=,f,y,，,a,=,a,，其界限破坏状态时的轴力为,N,b,=,a f,c,bx,b,h,0,。,除考虑偏心距大小外，还要根据轴力大小（,N,N,b,）的情况判别属于哪一种偏心受力情况。,1,、当,h,e,i,e,ib.min,=0.3,h,0,，且,N,N,b,时，为大偏心受压,x,=,N,/,a,f,c,b,若,x,=,N,/,a f,c,b,e,ib.min,=0.3,h,0,，但,N,N,b,时，,为小偏心受压,由第一式解得,代入第二式得,这是一个,x,的三次方程，设计中计算很麻烦。为简化计算，如前所说，可近似取,a,s,=,x,(1-0.5,x,),在小偏压范围的平均值，,代入上式,由前述迭代法可知，上式配筋实为第二次迭代的近似值，与精确解的误差已很小，满足一般设计精度要求。,N,u,-,M,u,相关曲线,反映了在压力和弯矩共同作用下正截面承载力的规律，具有以下一些特点：,相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。,如一组内力（,N,，,M,）在曲线内侧说明截面未达到极限状态，是安全的；,如（,N,，,M,）在曲线外侧，则表明截面承载力不足；,当弯矩为零时，轴向承载力达到最大，即为轴心受压承载力,N,0,（,A,点）；,当轴力为零时，为受纯弯承载力,M,0,（,C,点）；,N,-,M,相关曲线讨论,截面受弯承载力,M,与作用的轴压力,N,大小有关；,当轴压力较小时，,M,随,N,的增加而增加（,CB,段）；,当轴压力较大时，,M,随,N,的增加而减小（,AB,段）；,截面受弯承载力在,B,点达,(,N,b,，,M,b,),到最大，,该点近似为界限破坏；,CB,段（,N,N,b,）为受拉破坏，,AB,段（,N,N,b,）为受压破坏；,对于对称配筋截面，达到界限破坏时的轴力,N,b,是一致的。,如截面尺寸和材料强度保持不变，,N,M,相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大；,第七节偏心受拉构件承载力,小偏心受拉破坏：,轴向拉力,N,在,A,s,与,A,s,之间，全截面均受拉应力，但,A,s,一侧,拉应力较大，,A,s,一侧拉应力较小。,随着拉力增加，,A,s,一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，,A,s,和,A,s,纵筋均受拉，最后,A,s,和,A,s,屈服而达到极限承载力。,大偏心受拉破坏：,轴向拉力,N,在,A,s,外侧，,A,s,一侧受拉，,A,s,一侧受压，,混凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝。,与大偏心受压情况类似，,A,s,达到受拉屈服，受压,侧混凝土受压破坏。,对称配筋时,，为达到截面内外力的平衡，远离轴向力,N,的一侧的钢筋,A,s,达不到屈服,A,s,和,A,s,应分别,r,min,bh,，,r,min,=0.45,f,t,/,f,y,。,适用条件：,x,x,b,x,2,a,N,u,-,M,u,相关关系,钢筋混凝土构件从轴心受压、受弯到轴心受拉的正截面承载力,N,M,相关关系，是一条完整的曲线。,CD,段为偏心受拉，其,N,-,M,相关关系基本接近直线,。,对称配筋矩形截面的,N,M,相关关系,