第3章轴心受力构件 混凝土结构设计 教学课件.ppt

混凝土结构设计原理 第 3 章 轴心受力构件 教材作者：陈 平 课件制作：马乐为 课件审查：李晓文 第3章 轴心受力构件 主要内容： 轴心受压构件承载力计算 轴心受拉构件承载力计算 重点： 轴心受压构件承载力计算 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 1 轴心受压构件的实际应用 多高层建筑中的框架柱，单层工业厂房中屋架的上弦杆，桥 梁结构中的桥墩，拱、桩等均属于受压构件。 利用混凝土构件承受以轴向压力为主的内力，可以充分发挥 混凝土材料的强度优势，因而在工程结构中混凝土受压构件 应用比较普遍。 建筑实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的，这 是因为： 通常施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、 混凝土质量的不均匀性等，使得上述构件存在一定的初始偏 心距。 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 框架结构中的柱 (Columns of Frame Structure) 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 屋架结构中的上弦杆 (Top Chord of Roof Truss Structure) 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 桩基础 (Pile Foundation) 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 2 普通箍筋柱与螺旋箍筋柱 实际工程结构中，一般把承受轴向压力的钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式分为两种： 普通箍筋柱（Tied Columns） 配有纵向钢筋和普通箍筋的柱 螺旋箍筋柱（Spiral Columns） 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的柱 纵筋的作用： 提高承载力，减小截面尺寸 提高混凝土的变形能力 抵抗构件的偶然偏心 减小混凝土的收缩与徐 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 普通钢箍柱 Tied Columns 螺旋钢箍柱 Spiral Columns 2/2 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 3 短柱与长柱 短柱（Short Columns）是如何形成 的？ 我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为短柱。在实际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及楼梯间处的柱都容易形成短柱。 窗间墙的短柱 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 受压短柱的破坏过程 在开始加载时，混凝土和钢筋都处于弹性工作阶段，钢筋和混凝土的应力基本上按弹性模量的比值来分配。 随着荷载的增加，混凝土应力的增加愈来愈慢，而钢筋的应力基本上与其应变成正比增加，柱子变形增加的速度就快于外荷增加的速度。随着荷载的继续增加，柱中开始出现微小的纵向裂缝。 应力 轴力 混凝土的 应力增长 钢筋应力增长 第四章 受弯构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 在临近破坏荷载时，柱身出现很多明显的纵向裂缝，混凝土保护层剥落，箍筋间的纵筋被压曲向外鼓出，混凝土压碎。 柱子发生破坏时，混凝土的应变达到其抗压极限应变，而钢筋的应力一般小于其屈服强度。 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 什么是长柱（Slender Columns） 我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。在实际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳破坏在长柱计算中必须考虑。 第3章 轴心受力构件 3.1 轴心受压构件承载力计算 轴心受压长柱的破坏过程 由于初始偏心距的存在，构件受荷后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。 构件破坏时，首先在靠近凹边出现大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将凸边的混凝土拉断。 《混凝土结构设计规范》采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度。 轴心受压长柱稳定系数φ 主要与柱的长细比 l0 / b 有关，稳定系数的定义如下： 3.1 轴心受压构件承载力计算 0.19 174 43 50 0.56 97 24 28 0.21 167 41.5 48 0.6 90 22.5 26 0.23 160 40 46 0.65 83 21 24 0.26 153 38 44 0.7 76 19 22 0.2