受压受拉构件

,*,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,建筑结构,Architectural Structure,1,受 压 构 件,受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,2,3,4,5,6,普通箍筋柱轴心受压特点,第阶段弹性阶段,轴向压力与截面钢筋和混凝土的应力基本上呈线性关系,第阶段弹塑性阶段,混凝土进入明显的非线性阶段，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快，出现应力重分布。,第阶段破坏阶段,钢筋首先屈服，有明显屈服台阶的钢筋应力保持屈服强度不变，混凝土的应力也随应变的增加而继续增长。,1. 受压短柱,7,当混凝土压应力达到峰值应变，外荷载不再增加，压缩变形继续增加，出现的纵向裂缝继续发展，箍筋间的纵筋发生压屈向外凸出，混凝土被压碎而整个构件破坏。,普通箍筋柱轴心受压特点,钢筋的受压强度,受压钢筋最多发挥400MPa，因此受压构件中不宜采用高强钢筋。,8,破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。,2. 受压长柱,初始偏心距,附加弯矩和侧向挠度,加大了原来的初始偏心距,构件承载力降低,普通箍筋柱轴心受压特点,9,轴心受压构件正截面承载力计算,在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。,通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。,但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。,10,适用条件：,r,=0.6%3%，当,r,3%时，公式中的A用A-As代替。,轴心受压柱正截面承载力计算公式,为稳定系数主要与柱的长细比,l,0,/,b,有关,11,1）材料,混凝土,：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C30C40。,钢筋,：不宜采用高强钢筋作受压钢筋，否则不能充分发挥。同时不得用冷拉钢筋作受压筋，应采用400级，335级钢筋,构 造 要 求,2）,截面形式,一般采用方形，有时采用矩形、圆形、多边形。,截面,最小边长不宜小于250mm，,构件长细比不宜过大，常取,l,o,/b,30,l,o,/h,25,12,构 造 要 求,3）,纵筋,沿周边均匀放置（轴压）或设置在垂直于弯矩平面的两边。,取d=1232mm（宜优选较粗筋以防止钢筋过早压屈）,13,3）,纵筋,净距50mm，中距,x,b,截面属于小偏心受压,大、小偏心受压破坏,34,1、附加偏心距,由于施工误差、计算偏差及材料的不均匀等原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。考虑这些因素，引入,附加偏心距,e,a,，即在正截面压弯承载力计算中，偏心距取计算偏心距,e,0,=,M,/,N,与附加偏心距,e,a,之和，称为,初始偏心距,e,i,。,参考以往工程经验和国外规范，新规范中附加偏心距,e,a,将取20mm与,h,/30 两者中的较大值，此处,h,是指偏心方向的截面尺寸。,基本概念,35,2、偏心距增大系数,由于侧向挠曲变形，引起附加弯矩。跨中截面轴力,N,的,偏心距为,e,i,+,f,。长细比,l,0,/,h,=530的中长柱,f,与,e,i,相比已不能忽略。轴向承载力明显低于同样截面和初始偏心距情况下的短柱。,基本概念,偏心距增大系数,36,故,偏心受压柱中偏心距取为,37,矩形截面受压正截面承载力计算,基本假定,平截面假定,截面受拉区混凝土不参加工作,截面受压区混凝土的应力图形采用等效矩形,当截面受压区高度满足x2a,s,条件时，受压钢筋能够达到抗压强度设计值,钢筋的应力-应变关系为,38,若,xx,b,时,按大偏压计算,大偏心受压计算公式,式中：,适用条件：,x,x,b,（,为保证受拉钢筋达到屈服),x,2a,（,为保证受压钢筋达到屈服),e,f,y,A,s,e,i,f,c,e,A,s,f,y,N,39,若,xx,b,时,按大偏压计算,大偏心受压计算公式,x,x,b,时,按小偏压计算,小偏心受压计算公式,式中：,当 时，取,f,y,A,s,f,y,A,s,N,e,h,e,i,41,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,s,=,a,s,，其界限破坏状态时的轴力为,N,b,=,f,c,b,x,b,h,0,。,42,已知： 、 、 、 、 、 、,求：,未知数： 、 、,截 面 复 核,已知轴向力设计值，求弯矩设计值,(1) 计算,N,b,=,1,f,c,X,b,h,0,。,(2) 判别偏心受压类型,大偏压（,N,N,b,）；小偏压（,N,N,b,）,(3) 代入基本公式计算（P103公式）,43,已知： 、 、 、 、 、 、,求：,未知数： 、 、,截 面 设 计,(1) 计算所需参数,e,i,，,(2) 判别偏心受压类型,大偏压 ；小偏压,(3) 计算,A,s=,A,s,大偏压：,44,截 面 设 计,小偏压：,(4) 验算垂直弯矩作用平面承载力。,（对于对称配筋的大偏心受构件，当,l,0,/b24时可不验算）,45, a点,M,0，属轴压破坏，,N,最大；c点,N,0，属纯弯破坏，,M,不是最大；b点为界限破坏，构件的抗弯承载力达到最大值。, 受拉破坏时构件的抗弯承载力比同等条件的纯弯构件大，而受压破坏时构件的抗压承载力又比同等条件的轴心受压构件小。,受拉破坏,受压破坏,界限破坏,偏心受压构件的NM相关曲线,46, 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；反之表明截面承载力不足。,受拉破坏,受压破坏,界限破坏,小偏压,时（ab段受压破坏），,N,随,M,的增大而减小，即在,相同的,M,条件下，,N,愈大愈不安全，,N,愈小愈安全；,大偏压,时（cb段受拉破坏），,N,随,M,的增大而增大，即在,相同的,M,条件下，,N,愈大愈安全，,N,愈小愈不安全。,偏心受压构件的NM相关曲线,47,偏心受压构件斜截面受剪承载力计算,48,受拉构件,构造要求,轴拉构件一般采用正方形、矩形或其他对称截面；,偏拉构件一般采用矩形截面。,纵向钢筋宜对称布置或沿周边均匀布置，优先选择直径较小的钢筋。,受拉构件一般不得采用绑扎搭接接头。,箍筋直径不小于6mm，间距一般不宜大于200mm（屋架的腹杆不宜超过150mm）。,49,轴心受拉构件,受力三阶段：从加载到混凝土受拉开裂前,混凝土开裂后至钢筋即将屈服,钢筋开始屈服到全部钢筋屈服,50,轴心受拉构件,51,1）小偏心受拉,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,均屈服而达到极限承载力。,a,s,h,e,0,-,2,偏心受拉构件,52,2）大偏心受拉,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。,最后，当,A,s,适量时，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。,偏心受拉构件,53,A,s,和,A,s,应分别,r,min,bh,，,r,min,=max(0.2%,0.45,f,t,/,f,y,),小偏心受拉构件计算公式,54,大偏心受拉构件计算公式,适用条件：,55,偏心受拉构件斜截面受剪承载力,若 取,同时要求,56,受扭构件,57,58,矩形截面受扭构件在扭矩,T,作用下截面上的剪应力分布情况，,最大剪应力,t,max,发生在截面长边中点。,受扭构件破坏特征,59,对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏面呈一,空间扭曲曲面,。,按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为,适筋破坏、少筋破坏,和,超筋破坏,。,当主拉应力达到混凝土抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。,受扭构件破坏特征,60,受扭构件的配筋是采用,箍筋,与,沿周边均匀布置的,抗扭纵筋,形成的空间配筋方式。,其受扭性能及其极限承载力不仅与,配筋量,有关，还与两部分钢筋的,配筋强度比,z,有关。,受扭构件配筋形式,61,箍筋间距,应满足受剪最大箍筋间距要求，且不大于截面短边尺寸。,受扭纵筋应沿截面周边均匀布置,，在截面四角必须布置受扭纵筋，纵筋间距不大于300mm。,受扭纵筋的搭接和锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。,受扭构件配筋构造要求,62,受扭构件计算公式,混凝土纯扭构件：,钢筋混凝土纯扭构件：,63,