轴向受力构件受拉构件承载力计算

合集下载

建筑结构基本构件受力状态和计算要求

建筑结构基本构件受力状态和计算要求

建筑结构基本构件受力状态和计算要求3.1 轴心受拉构件作用在构件上的纵向拉力与构件截面形心线重合的构件称为轴心受拉构件。

在工程中,只有少数构件设计成混凝土轴心受拉构件,例如承受节点荷载的桁架受拉弦杆、圆形水池环向池壁等,如图3.1 所示。

图3.1 实际结构中的混凝土轴心受拉构件▶ 3.1.1 混凝土轴心受拉构件1)混凝土轴心受拉构件破坏模式试验表明,当采用逐级加载方式对混凝土轴心受拉构件进行试验时,构件从开始加载到破坏的受力过程可分为以下3 个阶段:(1)第Ⅰ阶段——开裂前(0<N≤Ncr)如图3.2(a)所示,构件在达到开裂荷载Ncr前,处于整体工作阶段,此时纵向钢筋和混凝土共同承受拉力,应力与应变大致成正比,拉力N 与截面平均拉应变εt之间基本成线性关系。

(2)第Ⅱ阶段——混凝土开裂后至钢筋屈服前(Ncr <N≤Nu)在拉力N 的作用下,首先在构件截面最薄弱处出现第一条裂缝,随着拉力的不断增加,陆续在一些截面上出现裂缝,逐渐形成图 3.2(b)所示的裂缝分布形式。

此时,裂缝处的混凝土不再承受拉力,所有拉力均由纵向钢筋承担。

(3)第Ⅲ阶段——钢筋屈服到构件破坏(N=Nu)如图 3.2(c)所示,纵向钢筋屈服后,拉力达到极限荷载Nu并保持不变的情况下,构件变形继续增加,混凝土开裂严重,已不再承受拉力,全部拉力由钢筋承受,直到最后发生破坏。

2)混凝土轴心受拉构件正截面承载力计算考虑材料性能、几何尺寸等的随机性,确保构件抗力具备规定的可靠度,轴心受拉构件正截面承载能力极限状态设计表达式为:式中N——轴向拉力设计值;Nu——轴心受拉构件正截面承载力设计值;fy——钢筋抗拉强度设计值;As——纵向受拉钢筋截面面积。

图3.2 混凝土轴心受拉构件破坏的3 个阶段3)混凝土轴心受拉构件的构造要求(1) 纵向受拉钢筋纵向受拉钢筋不得采用非焊接连接。

不加焊的搭接连接,仅允许用在圆形池壁或管中,但接头位置应错开,且搭接长度应不小于 1.2la (la为锚固长度),也不小于300 mm。

第6章 轴向受力构件承载力

第6章 轴向受力构件承载力

34.5 36.5 139 146
0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19
b为矩形截面短边尺寸; d为圆形截面直径; i为回转半径。
6.2.2 配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算 (3) 承载力计算公式
N
轴心受压柱截面承载力计算简图, 见图。轴心受压柱的正截面承载力计 算公式为:
6.2.2 配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算 (2) 轴心受压长柱的破坏形态 钢筋混凝土受压构件的稳定系数
l0/b ≤8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
l0/d
l0/i
≤7
≤28
8.5
35
10.5
42
12
48
14
55
15.5
62
17
69
19
76
21
83
22.5
箍筋:侧向约束 纵筋、抗剪
纵筋
6.2.2 配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算 根据轴压构件长细比(l0/i)的不同,轴压构件分为短 柱(l0/i≤28,i为任意截面的回转半径;对矩形而言等价于 l0/b≤8)和长柱。
6.2.2 配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算 (1) 轴心受压短柱的应力分布及破坏形态 对短柱,试验表明,在轴心荷载作用下,整个截面的 应变基本上是均匀分布的,当荷载较小时,混凝土和钢筋都处 于弹性阶段,柱子压缩变形的增加与荷载的增长成正比,但荷 载稍大后,由于混凝土塑性变形的发展,压缩变形增加的速度 快于荷载的增长速度。 混凝土压碎 钢筋屈服 随着荷载继续增加,柱 Nc 中开始出现细微的纵向裂缝, 在临近破坏荷载时,纵向裂 缝变得更明显,箍筋间的纵 筋发生压屈,向外凸出,呈 灯笼状,混凝土被压碎,而 整个柱破坏,破坏是以混凝 o 土被压碎为标志的(初偏心 无影响),见图。

钢筋混凝土轴心受力构件承载力计算

钢筋混凝土轴心受力构件承载力计算

图5.3
5.2.2 轴心受拉构件承载力计算
5.2.2.1 截面形式
轴心受压柱以方形为主,也可选用矩形、圆形或 正多边形截面;柱截面尺寸一般不宜小于 250mm×250mm,构件长细比应控制在l0/b≤30、 l0/h≤25、l0/d≤25。
此处l0为柱的计算长度,b为柱的短边,h为柱的 长边,d为圆形柱的直径。
l0 垂直排架方向 有柱间支撑 无柱间支撑
1.2H
1.0H
1.0H
1.2H
有吊车房屋 柱
上柱 下柱
2.0Hu 1.0Hl
1.25Hu 0.8Hl
1.5Hu 1.0Hl
露天吊车柱和栈桥柱
2.0Hl
1.0Hl

表5.3 框架结构各层柱的计算长度
楼盖类型 现浇楼盖 装配式楼盖
柱的类别 底层柱
其余各层柱 底层柱
图5.5 柱中箍筋的构造要求
5.2.3 配有普通箍筋轴心受压柱的承载力计算
根据构件的长细比(构件的计算长度l0与构件截 面回转半径i之比)的不同,轴心受压构件可分为短柱 (对矩形截面l0/b≤8,b为截面宽度)和长柱。
5.2.3.1 试验研究分析
钢筋混凝土短柱经试验表明:在整个加载过程 中,由于纵向钢筋与混凝土粘结在一起,两者变形 相同,当混凝土的极限压应变达到混凝土棱柱体的 极限压应变ε0=0.002时,构件处于承载力极限状态, 稍再增加荷载,柱四周出现明显的纵向裂缝,箍筋 间的纵筋向外凸出,最后中部混凝土被压碎而宣告 破坏(图5.6)。因此在轴心受压柱中钢筋的最大压 应变为0.002,故不宜采用高强钢筋,对抗压强度高 于400N/mm2者,只能取400N/mm2
【例5.2】某现浇多层钢筋混凝土框架结构,底层中柱按轴

第6章 轴向

第6章 轴向

面的短边尺寸。
1. 短柱的试验研究
短柱的受力分析和破坏形态
1) 当荷载较小时, 混凝土和钢筋都处于弹性阶段, 纵筋和混凝土的压应力与荷载成正比,但钢筋的 压应力比混凝土的压应力增加得快。 2) 随着荷载继续增加, 柱中开始出现微细裂缝, 在临近破坏荷载时,柱四周出现明显的纵向裂缝, 箍筋间的纵筋发生压屈,向外凸出,混凝土被压 碎,柱子即告破坏。
构造要求
当计算中考虑间接钢筋的作用时,其间接钢筋的间距 不应大于80mm,且不宜小于40mm。
间接钢筋的直径应符合普通箍筋柱中箍筋的要求。纵 向钢筋至少要用6根,通常为6~8根沿圆周等距离配置。
例3:已知:某旅馆底层门厅内现浇钢筋混凝土柱,承受轴 心压力设计值N=4900kN,从基础顶面至二层楼面高度为 H=5.2m。砼C30,由于建筑要求柱截面为圆形,直径 d=470mm。柱中纵筋用HRB335级钢筋,箍筋用HPB235级 钢筋。 求:柱中配筋。
【解】(1) 求稳定系数。柱计算长度为 l0=1.0H=1.0×6.4m=6.4m 且l0/b=16 查表得 φ=0.87。
(2) 计算纵向钢筋面积As′。 As′=2803mm2 (3) 配筋。选用纵向钢筋8φ22(As′=3041mm2)。 箍筋为: 直径 d≥d/4=5.5mm d≥6mm 取φ6 间距 s≤400mm s≤b=400mm s≤15d=330mm取s=300mm 所以,选用箍筋φ6@300。
A—构件截面面积,当纵向钢筋配筋率大于3%时,
A 应改为Ac=A-As/; fy′—纵向钢筋的抗压强度设计值; As′—全部纵向钢筋的截面面积;
式中系数0.9,是可靠度调整系数。
计算方法 (1)截面设计 已知:构件截面尺寸b×h,轴向力设计值,构件 的计算长度,材料强度等级。 求:纵向钢筋截面面积

轴心受力构件的截面承载力计算

轴心受力构件的截面承载力计算
l0/b=35~50
l0/b=8~34
l0与构件两端支承条件有关:
两端铰支 l0= l,
两端固支 l0=0.5 l
一端固支一端铰支 l0=0.7 l
一端固支一端自由 l0=2 l
《规范》采用的ψ值根据长细比l0/b查表3-1
01
03
02
04
05
06
长细比l0/b的取值
实际结构中的端部支承条件并不好确定,《规范对排架柱、框架柱的计算长度做出了具体规定。
当柱截面短边大于400mm、且各边纵筋配置根数超过多于3根时,或当柱截面短边不大于400mm,但各边纵筋配置根数超过多于4根时,应设置复合箍筋。
对截面形状复杂的柱,不得采用具有内折角的箍筋 ?
1
2
3
4
5
四、箍 筋
内折角不应采用
内折角不应采用
复杂截面的箍筋形式
钢筋混凝土构件由两种材料组成,其中混凝土是非匀质材料,钢筋可不对称布置,故对钢筋混凝土构件,只有均匀受压(或受拉)的内合力与纵向外力在同一直线时为轴心受力,其余情况下均为偏心受力。在工程中,严格意义上轴心受压不存在,所谓的轴压构件或多或少的都存在偏心。
从经济、施工及受力性能方面考虑(施工布筋过多会影响混凝土的浇筑质量;配筋率过大易产生粘结裂缝,突然卸荷时混凝土易拉裂),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+As)/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。
三、纵向钢筋
1
柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm,且选配钢筋时宜根数少而粗,但对矩形截面根数不得少于4根,圆形截面根数不宜少于8根,不得少于6根,且应沿周边均匀布置。

第三章 轴心受力构件的受力性能

第三章 轴心受力构件的受力性能

3.2.3 建筑工程中轴心受拉构件正截面承载力计算 建筑工程中轴心受拉构件正截面承载力计算
1 构造要求
钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、 钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连 套筒挤压连接等多种方式。 接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不 得采用绑扎的搭接接头。 得采用绑扎的搭接接头。 纵筋一侧配筋率 ρ ≥ 0.2% ,且 ≥ 45 f t f y。 为混凝土轴心抗拉强度设计值) ( f t 为混凝土轴心抗拉强度设计值) 纵筋应沿截面周边均匀对称布置, 纵筋应沿截面周边均匀对称布置,并宜优先 采用直径较小的钢筋。 采用直径较小的钢筋。 箍筋直径 d≥6mm, 间距s ≤200mm (腹杆中 间距 腹杆中 s ≤150mm)。 。
3.3.1 配有普通箍筋的轴心受压构件
2. 受力分析及破坏特征 短柱 受力分析及破坏特征-短柱
初始偏心距对构件承载力没有明显影响 极限荷载时, 极限荷载时,短柱的极限压应变与混凝土棱柱体 受压破坏时的压应变相同, 受压破坏时的压应变相同,混凝土应力达到棱柱 体抗压强度f 体抗压强度 ck 不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服, 不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服,构件的最 终承载力都是由混凝土被压碎来控制
3.3 轴心受压构件正截面承载力计算
3.3.1 配有普通箍筋的轴心受压构件
1. 柱的分类 短柱(短构件): 短柱(短构件): l0 /i≤28 矩形截面短柱: 矩形截面短柱: l0 /b≤8 长柱(长构件): 长柱(长构件): l0 /i>28 > 矩形截面长柱: 矩形截面长柱:l0 /b>8 > 为柱计算长度, 为回转半径 l0 为柱计算长度, i为回转半径
计算注意事项: 计算注意事项:
方柱尺寸、模数 方柱尺寸、 φ的计算 的计算 钢筋强度表示f 钢筋强度表示 y,,fy 纵筋个数 小数位数的选取 钢筋表示, 钢筋表示,前后呼应 单位统一 验算, 验算,构造要求

钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件

钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件
若2as′≤x≤0.85ξbh0时,将x代入式(6-7)复核承载力,当 式(6-7)满足时,截面承载力满足要求,否则不满足要求。
若x>0.85ξbh0时,取x=0.85ξbh0代入式(6-8)复核承载 力,当式(6-8)满足时,截面承载力满足要求,否则不满 足要求。
图3–28 输水涵洞截面与A-A截面配筋图
解:
(1)判别偏心受拉构件类型 h0 =h-as = 550-60= 490mm
e0 = M/N = 36.4/338.8 = 0.107m = 107mm <h/2-as = 550/2-60 = 215mm
属于小偏心受拉构件。 (2)计算纵向钢筋As和As′
e0≤h/2-as时,称为小偏心受拉。如图6-4(b)所示。
因此,只要拉力N作用在钢筋As与As′之间,不管偏心距 大小如何,构件破坏时均为全截面受拉,拉力由As与As′共 同承担,构件受拉承载力取决于钢筋的抗拉强度。
可见,轴向拉力是作用在钢筋As和As′之外还是作用在 As和As′之间,是划分大小偏心受拉的界限。
轴心受拉构件破坏时截面的应力状态如图6-2所示。按照承 载力极限状态设计原则及内力平衡条件可得:
K N ≤ fy As
K N ≤ fy As
式中N——轴向拉力设计值;
K——承载力安全系数;
As——全部纵向受拉钢筋截面面积。
受拉钢筋截面面积按式(6-1)计算得:
As = KN/fy
(6-2)
注意:轴心受拉构件的钢筋用量并不完全由强度要求决定,
在许多情况下,裂缝宽度对纵筋用量起决定作用。
案例6-1
某2级水工建筑物,压力水管内半径r=800mm,管 壁厚120mm,采用C25混凝土和HRB335级钢筋,水 管内水压力标准值pk=0.2N/mm2,承载力安全系数K =1.20,试进行配筋计算。

轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算

轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算

v v1 v2
v''
1
M
x
/ EI
x
Nv / EI x
dv2 dz
1V
1
dM dz
x
1Nv '
v2'' 1Nv''
其中 1 ——单位剪力作用下剪切角变形
v'' v1'' v2'' Nv / EI x 1Nv''
v''
N
v 0
EIx (1 1N )
稳定平衡方程的解
Ncr
2EIx
框架柱的计算长度
第5.3.4条:单厂阶形柱的计算长度
考虑折减——荷载较大的柱失稳时会受到低荷载柱的支承作用; ——考虑厂房的空间作用; ——对多跨厂房,如刚性屋盖或设屋盖纵向水平支撑――则将柱顶视作不动铰支座。
单阶柱
(1)下段柱的计算长度系数 2 :
当柱上端和横梁铰接时,按柱上端为自由的单阶柱的数值乘以折减系数(整体作用)
1、受压时保证单构件稳定 2、受拉是保证均匀传力 3、分支距离近,填板刚度大,
可视作实腹截面
轴压构件的抗剪验算
第5.1.6条:
第5.1.7条:
1.此时如按柱剪力验算支撑,不十 分恰当,因为该剪力可视作轴压构 件的偶然剪力。
当撑杆的作用是支撑一系列柱 时,就完全不对了 2.原理:带支撑压杆的挠度增量及 支撑构件的轴向变形,根据变形协 调条件推导其轴力; 3.此支撑力不与其他作用产生的轴 力叠加,而是取较大值; 4.一道支撑架在同一方向所支撑的 柱不宜超过8根。
λ
多条柱子曲线 (200多条)
影响因素: 截面形式、尺寸 残余应力分布 初偏心、初弯曲、初扭曲
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

6.5.3 偏心受拉构件斜截面承载力计算
6.5.4 算例
6.5.4 算例
6.5.4 算例
6.5.4 算例
6.5.4 算例
6.5.4 算例
6.5.5 作业
某混凝土偏心拉杆,b×h=250mm×400mm, as=as/=35mm,混凝土C20,fc=9.6N/mm2,钢筋 HRB335,fy/=fy=300 N/mm2,已知截面上作用的轴向 拉力N=550kN,弯矩M=60kN·m ,求:所需钢筋面积。
e'
e0
Ne
a' fyA's
h0-a'
fyAs a
小偏心受拉构件
a fc
a'
f y'A ' s
h0 - a'
e0
Ne
A f y s a
大偏心受拉构件
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.2 偏心受拉构件的受力特点
① 小偏拉 由于拉力在As和As/之间,故临近破坏时截面全部裂
通,拉力完全由钢筋承担,As和As/一般都能受拉屈服。 ②大偏拉 由于拉力作用在As和As/之外,随N增大,靠近N一侧
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.3 矩形截面偏心受拉构件正截面承载力计算公式
e’ e e0 Nu
fy/As/
h0 as fyAs
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.3 矩形截面偏心受拉构件正截面承载力计算公式
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.3 矩形截面偏心受拉构件正截面承载力计算公式
钢筋As/达不到屈服,在设计时取
②大偏拉 对称配筋时,由于As=As/、fy=fy/,所以,x<0,即x<2as/
6.5.3 偏心受拉构件斜截面承载力计算
在工程中,有不少构件同时承受轴向拉力、弯矩和 剪力的作用。轴向力N不仅对正截面承载力有影响,也 对斜截面受剪承载力有影响。在偏心受拉构件的受剪承 载力计算中,必须考虑轴向力的作用。
(2) 混凝土开裂后 构件开裂后,裂缝截面与构件轴线垂直,并且贯穿于整个截
面(截面全部裂通)。在裂缝截面上,混凝土退出工作,即不 能承担拉力,所有外力全部由钢筋承受。在开裂前和开裂后的 瞬间,裂缝截面处的钢筋应力发生突变。由于钢筋的抗拉强度 远高于混凝土的抗拉强度,所以构件开裂一般并不意味着丧失 承载力,因而荷载还可以继续增加,新的裂缝也将产生,原有 的裂缝将随荷载的增加不断加宽。
6.5.1 轴心受拉构件
轴心受拉构件的试验结果见图.
混凝土开裂
N (kN)
200 150
混凝土:fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.
钢筋: fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.
钢筋屈15 152
N 0.001 0.002 0.003
152
0.004
平均应变
构件从开始加荷到破坏的受力过程分为三个阶段:混凝土 开裂前、混凝土开裂后、破坏阶段 (钢筋屈服后阶段)。
6.5.1 轴心受拉构件
轴心受拉构件的试验结果见图.
(1) 混凝土开裂前 开始加载时,轴心拉力很小,混凝土和钢筋都处于弹性受力
状态。如果荷载继续增加,混凝土和钢筋的应力仍将继续加大, 当混凝土的应力达到其抗拉强度值时,构件即将开裂。
6.5.1 轴心受拉构件
6.5.1.3 算例
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.1 偏心受拉构件的分类
分类与偏心距e0的大小有关,当e0≤
(纵向力在As
和As/之间)时,为小偏拉;当e0>
(纵向力在As
和As/之外)时,为大偏拉。(As为距N较近一侧钢筋截面面
积,As/为距N较远一侧钢筋截面面积)。见图。
(3) 破坏阶段 当钢筋屈服时,构件进入破坏阶段。
6.5.1 轴心受拉构件
6.5.1.2 轴心受拉构件承载力计算公式 以钢筋屈服为破坏标志
式中 N—轴向拉力设计值; As—钢筋截面面积; fy—钢筋抗拉强度设计值,当fy大于300N/mm2时,取
300N/mm2(因为轴心或小偏心受拉构件一旦开裂,构件将 全截面裂通,若采用强度过高的钢筋,将使裂缝宽度无法控 制)。
的混凝土开裂,但不会裂通,最终破坏特征取决于As的多 少,当As适量时,As先屈服,最后混凝土压碎而破坏(As/ 也能屈服)(同大偏压,多数情况),As当过多时,混凝 土压碎时,As没有屈服(类似小偏压),属脆性破坏(少 数情况)。
注:偏拉构件也产生纵向弯曲,但与偏压相反,纵向弯 曲使截面的弯矩M减小,这在设计中不考虑(有利影响)
②大偏拉(e0>

e’ e0 e Nu
x
a1fc fy’As’
h0
as fyAs
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.3 矩形截面非对称配筋偏心受拉构件正截面承载力计算方法
6.5.2 偏心受拉构件正截面承载力计算
6.5.2.4 矩形截面对称配筋偏心受拉构件正截面承载力计算方法 ①小偏拉 对称配筋时,为了达到内外力平衡,远离偏心一侧的
相关文档
最新文档