4纵向受力构件教程

,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,1,建筑力学预备知识,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,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,1,建筑力学预备知识,1,建筑力学预备知识,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,建筑力学与结构,泰州职业技术学院,建筑工程学院,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,本章主要学习,钢筋砼受压构件,构造要求,轴心受压构件承载力计算,偏心受压构件承载力计算,内力计算,截面法计算内力,绘制内力图,绘制轴力图,配筋计算,4,纵向受力构件,4.1,纵向受力构件的内力,纵向受力构件,轴心受力构件,偏心受力构件,轴心受拉构件,轴心受压构件,偏心受拉构件,偏心受压构件,4,纵向受力构件,4.1.1,轴心受力构件的内力,4.1,纵向受力构件的内力,受力特点：,外力或外力合力作用线与杆轴线重合。,变形特点：,杆件沿轴线方向伸长或缩短。,P,P,P,P,轴向拉伸,轴向压缩,拉杆,压杆,F,F,4,纵向受力构件,4.1.1,轴心受力构件的内力,m,m,N,m,m,F,第一步：截（截开）,第二步：代（代替）,内力与外力平衡,第三步：平（平衡）,内力的计算方法：截面法,轴力,N,轴力的正负号规定,拉为正,压为负,轴力图：,表示轴力随截面位置不同而变化的图形。,例题,已知：,F,1,=10kN,，,F,2,=20kN,，,F,3,=35kN,，,F,4,=25kN,。试画出图示杆件的轴力图。,例,4.1,4.1.1,轴心受力构件的内力,F,1,F,3,F,2,F,4,A,B,C,D,例题,1.,计算各段的轴力,解,4.1.1,轴心受力构件的内力,AB,段,1,1,2,2,3,3,F,1,A,1,1,N,1,N,2,N,3,F,1,F,3,F,2,F,4,A,B,C,D,2,2,F,1,A,B,C,F,2,F,3,F,1,A,2,2,B,F,2,BC,段,CD,段,2 .,绘制轴力图,N,图,(kN),10,10,25,4,纵向受力构件,作业,P129,：,4.1,4,纵向受力构件,4.1.2,偏心受力构件的内力,受力特点：,轴向力偏离截面形心作用；横向力和轴向力的作用。,变形特点：,轴向变形（拉伸或压缩）和弯曲变形，为组合变形。,e,0,F,P,F,4,纵向受力构件,4.1.2,偏心受力构件的内力,受力特点：,轴向力偏离截面形心作用；横向力和轴向力的作用。,变形特点：,轴向变形（拉伸或压缩）和弯曲变形，为组合变形。,e,0,F,F,M=F,e,0,F,M=F,e,0,4,纵向受力构件,水坝,q,F,h,g,4,纵向受力构件,单层工业厂房,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,4.2,钢筋砼受压构件,钢筋砼受压构件是工业及民用建筑中应用十分广泛。包括,轴心受压构件,和,偏心受压构件,。由于尺寸偏差等的影响，完全的轴压构件不存在。,单向偏心受压柱,N,e,0,N,轴心受压柱,双向偏心受压柱,e,x,N,e,y,4,纵向受力构件,钢筋砼桁架：,上弦杆、下弦杆和腹杆皆为轴心受力构件。,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,柱是房屋结构主要的承重构件,，一旦发生破坏，会导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,4.2,钢筋砼受压构件,材料要求,4.2.1,构造要求,砼：,受压构件的承载力主要取决于混凝土强度。宜采用,C20,，,C25,，,C30,或更高强度等级。,钢筋：,通常采用,级和,级钢筋。,HRB335,，,HRB400,，,RRB400,。,截面形式及尺寸,轴心受压：一般采用,方形,、,矩形,、,圆形,等。偏心受压：一般采用,矩形,、,工字形,等。,柱的截面尺寸不宜过小。,b,250mm,，,l,0,/,b,30,及,l,0,/,h,25,，,b,、,h,分别为截面的长边和短边，,l,0,为柱的计算长度。当柱截面的边长在,800mm,以下时，一般以,50mm,为模数；长在,800mm,以上时，以,100mm,为模数。,柱中通常配置,纵向受力钢筋,和,箍筋,等，构成钢筋骨架。,柱的配筋,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,纵向受力钢筋,4.2.1,构造要求,轴压柱：,与砼共同承担压力；提高构件的延性。,偏压柱：,与砼共同承担压力；提高构件的延性；,当偏心矩较大而出现拉力时，承担拉力。,全部纵向钢筋的配筋率不应小于,0.6%,、不宜超过,5%,。,直径不宜小于,12mm,，宜用粗钢筋。,对矩形截面根数不得少于,4,根,。,纵筋的连接接头宜设置在受力较小处，可采用机械连接接头、焊接接头和搭接接头 。,纵筋砼保护层最小厚度为,30mm,（一类环境） 。,4,纵向受力构件,焊接接头,（电渣压力焊）,4,纵向受力构件,机械连接,4,纵向受力构件,外挂砂浆块，形成砼保护层,C=30mm,4,纵向受力构件,普通钢箍柱,螺旋钢箍柱,N,N,偏压柱,N,e,0,轴心受压柱纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对称布置,偏心受压柱纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的两对边,箍筋的作用,与纵筋形成,钢筋骨架,，保证纵筋的位置，,防止纵筋压屈,。,对于承受较大横向剪力的构件，箍筋可以协同砼抗剪，提高构件的,抗剪,强度。,箍筋对核芯部分的砼有一定的约束作用，提高其强度和,延性,，当箍筋的间距较小时，约束作用比较显著。,4,纵向受力构件,箍筋应做成,封闭式,。,箍筋的构造要求,箍筋直径：,不应小于,d/4,和,6mm,（,d,为纵筋最大直径）。当柱中全部纵筋配筋率超过,3%,时，箍筋直径不应小于,8mm,。,箍筋间距：,不应大于,400mm,和截面短边尺寸，且不应大于,15d,，,d,为纵筋最小直径。,当柱中全部纵筋配筋率超过,3%,时，应不大于,10d,和,200mm,。,在纵筋搭接长度范围内，当纵筋受拉时，不应大于,5 d,和,100mm,；当纵筋受压时，不应大于,10 d,和,200mm,。,箍筋末端应做成,135,0,，弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的,5,倍。,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,复合箍筋,4,纵向受力构件,4.2,钢筋砼受压构件,4.2.2,钢筋砼轴心受压构件承载力计算,柱的长度不同，柱的破坏形态也不同。,根据长细比（柱的计算长度,l,0,与柱短边,b,或截面回转半径,i,之比），将柱分为,长柱,和,短柱,两类。,短柱：,矩形截面,l,0,/,b,8,；圆形截面,l,0,/,d,7,；任意截面,l,0,/,i,28,。,长柱：,矩形截面,l,0,/,b,8,；圆形截面,l,0,/,d,7,；任意截面,l,0,/,i,28,。,短柱的破坏特征,N,由钢筋和砼共同承担，两者共同受力，共同变形。随着,N,的增大，柱表面出现纵向裂缝，砼保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵筋压屈而向外凸出，砼被压碎而破坏。,短柱破坏时，砼达到极限压应变,0.002,，相应的纵筋应力值 ：,不宜采用高强度钢筋,，否则钢筋的强度不能充分利用。,4,纵向受力构件,长柱的破坏特征,各种偶然因素形成,初始偏心距,，产生,附加弯矩,，引起,侧向弯曲变形,。随着荷载的增加，附加弯矩和侧向弯曲变形将不断增大。使,柱的承截能力降低,。,试验表明，长细比,l,越大，承载能力降低越多。当长细比很大时，会发生失稳破坏。,规范采用,稳定系数,来表示长柱承截力降低的程度。,4,纵向受力构件,稳定系数 查下表,4,纵向受力构件,钢筋抗压强度设计值；,全部纵向受压钢筋截面面积；,A,截面面积，当,3%,时，,A,用,A, 代替；,纵向钢筋配筋率,稳定系数，由长细比 查表；,4,纵向受力构件,4.2.2,钢筋砼轴心受压构件承载力计算,截面设计,解,已知,截面尺寸,b,h,，,轴力设计值,N,，材料（ 、,f,c,）,求,截面配筋,分析,未知数,验算配筋率,求,求 ，配筋,若 ，说明截面尺寸过大，需调整截面尺寸重新计算，或按 计算。,4,纵向受力构件,4.2.2,钢筋砼轴心受压构件承载力计算,例题,某轴心受压柱截面尺寸,bh=350350mm,，计算长度,l,0,=7000mm,，砼为,C20,，钢筋为,HRB335,，若该柱承受轴向压力设计值,N=1500kN,，求所需纵向受压钢筋的截面面积。,例,4.2,4.2.2,钢筋砼轴心受压构件承载力计算,（教材,P112,例,4.4,）,解,查表：,（,P42,表,2.5,、,P43,表,2.8,）,由,l,0,/b=7000/350=20,查,P111,表,4.3,实际选配,8 25,求,验算,沿截面周边均匀对称布置，宜粗不宜细。,4,纵向受力构件,4.2,钢筋砼受压构件,偏压柱,N,e,0,N,M=Ne,0,偏心受压柱纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的两对边,靠近,N,一侧的钢筋受压，记为,远离,N,一侧的钢筋受拉或受压，一律记为,4.2.3,钢筋砼偏心受压构件承载力计算,4,纵向受力构件,4.2.3,钢筋砼偏心受压构件承载力计算,小偏心受压破坏,（受压破坏）,大偏心受压破坏,（受拉破坏）,N,e,0,破坏形态与偏心距,e,0,和纵筋配筋率有关。,大偏心受压破坏,偏心距,e,0,较大，,A,s,配置合适时发生。,破坏特征：,受拉钢筋先屈服 ，受压区砼不久被压碎，受压钢筋也能达到屈服强度，为,塑性破坏,。,4,纵向受力构件,小偏心受压破坏,4,纵向受力构件,偏心距,e,0,较小；偏心距,e,0,较大，且,A,s,配置较多时发生。,破坏特征：,受压区砼首先被压碎而破坏，受压钢筋一般能屈服，受拉钢筋受拉或受压，都不能屈服，为,脆性破坏,。设计时应,避免,。,大小偏心受压的判别,大小偏心受压的,根本区别：,受拉纵筋,A,s,是否屈服,。,受拉钢筋,A,s,屈服 ，为大偏压；受拉钢筋,A,s,未屈服 ，为小偏压。,大小偏心受压的,判别：,当 ，为大偏心受压,当 ，为小偏心受压,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,大小偏心受压破坏比较,类型,大偏心受压破坏,小偏心受压破坏,发生条件,偏心距,e,0,较大，,A,s,配置合适,偏心距,e,0,较小；偏心距,e,0,较大，且,A,s,配置较多,破坏特征,受拉钢筋先屈服 ，受压区砼被压碎，受压钢筋也能屈服。,受压区砼被压碎而破坏，受压钢筋一般能屈服，受拉钢筋受拉或受压，都不能屈服。,破坏性质,塑性,破坏,脆性破坏,根本区别,受拉钢筋,A,s,屈服,受拉钢筋,A,s,未屈服,判别,b,b,4,纵向受力构件,配筋方式,N,e,0,非对称配筋 ：,两侧配筋不同,对称配筋：,两侧配筋相同,常采用对称配筋。,因为配筋构造简单，施工方便，更适合 弯矩变号的情况。,4,纵向受力构件,4,纵向受力构件,大偏心受压计算公式及适用条件,(,附加偏心距,),适用条件,偏心距增大系数,保证受压钢筋 能达到,保证受拉钢筋 能达到,4,纵向受力构件,小偏心受压计算公式及适用条件,当砼,C50,时，取,1,=0.8,；当砼为,C80,时，取,1=0.74,，其间按线性内插法确定。,对称配筋矩形截面设计,大偏心受压,对称配筋,4,纵向受力构件,对称配筋矩形截面设计,小偏心受压,对称配筋,4,纵向受力构件,解,求,截面配筋,A,s,和,已知,截面尺寸,b,h,，,弯矩设计值,M,，轴力设计值,N,，材料,(,f,y,、 、,f,c,),，对称配筋,大小偏心受压的判别,按大偏压公式，求,x,，判别：,4,纵向受力构件,对称配筋大偏心受压矩形截面设计,大偏压截面设计,例题,例,4.3,4.2.3,钢筋砼偏心受压构件承载力计算,（教材,P117,例,4.6,）,解,某偏心受压柱，截面尺寸,b,h,=300400 mm,，,C20,混凝土，,HRB335,钢筋，柱子计算长度,l,o,=3000mm,，承受弯矩设计值,M=,150kN,.,m,，轴向压力设计值,N=,260kN,， ，采用对称配筋。求纵向受力钢筋的截面面积 。,1.,判断大小偏心,为大偏心受压，且满足适用条件。,2.,求,例题,4.2.3,钢筋砼偏心受压构件承载力计算,解,1.,判断大小偏心,2.,求,求,求,求,例题,4.2.3,钢筋砼偏心受压构件承载力计算,解,1.,判断大小偏心,2.,求,3.,验算配筋率,全部纵向钢筋配筋率不应小于,0.6%,一侧纵向钢筋配筋率不应小于,0.2%,P76,表,3.9,选配,2 22,+1 25,1 25,1 25,2 22,400,300,2 22,4,纵向受力构件,作业,P128,：,4.5 4.6,