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1、第四章 轴心受力构件性能与计算同济大学土木工程学院建筑工程系顾祥林一、工程实例压压压拉拉柱下基础楼板柱梁梁墙楼梯墙下基础地下室底板二、轴心受拉构件的受力分析 1.受拉构件的配筋形式纵筋纵筋箍筋bh00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N(kN)平均应变 混凝土：fc=30.8MPa;ft=1.97MPa;Ec=25.1103MPa.钢筋：fy=376MPa;fsu=681MPa;Es=205103MPa;As=284mm2.152NtNt915152二、轴心受拉构件的受力分析 2.试验研究钢筋屈服混凝土开裂二、轴心受拉构件的受力分析 2.试验研究NtNtNtcr
2、NtcrNtNt二、轴心受拉构件的受力分析 2.试验研究NtNt结论结论三个工作阶段：开裂前，线弹性；三个工作阶段：开裂前，线弹性；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；钢筋屈服后，钢筋屈服后，Nt基本不增加基本不增加首条裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不在增加首条裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不在增加极限承载力取决于钢筋的用量和强度极限承载力取决于钢筋的用量和强度二、轴心受拉构件的受力分析 3.混凝土和钢筋的应力-应变关系sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土混凝土钢筋钢筋二、轴心受拉构件的受力分析 4.混凝土开
3、裂前拉力与变形的关系bhAsAAs/A3%时，A=bhllNtNtNttAs s二、轴心受拉构件的受力分析 5.混凝土开裂荷载Ntt=ftAs stto t0ftt=Ect二、轴心受拉构件的受力分析 6.极限承载力sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作混凝土退出工作三、极限承载力公式的应用 1.既有构件轴心抗拉承载力计算sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt验算验算Ntu Ntcr，若成立，可以；否则取，若成立，可以；否则取Ntu=Ntcr三、极限承载力公式的应用 1.基于承载力的构件截面设计Ass（As
4、 fy）Nt设计原则是：设计原则是：Nt Ntu为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂荷为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂荷载，避免脆性破坏载，避免脆性破坏三、极限承载力公式的应用 1.基于承载力的构件截面设计Ass（As fy）Nt最小配筋率的确定原则是：最小配筋率的确定原则是：Ntu=Ntcr不同规范可能还会对上述值进行调整，作为实例见不同规范可能还会对上述值进行调整，作为实例见附表附表4-1四、轴心受压短柱的受力分析 1.试验研究bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝第二阶段：钢筋
5、屈服至混凝土压碎土压碎四、轴心受压短柱的受力分析 2.截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfy0=0.002ocfcc平衡方程平衡方程变形协调方程变形协调方程物理方程物理方程(以以fcu50Mpa为例为例)四、轴心受压短柱的受力分析 3.荷载-变形关系NccAs s第一阶段第一阶段非线性关系四、轴心受压短柱的受力分析 3.荷载-变形关系NccAs fy第二阶段第二阶段当当 0=时，混凝土压碎，柱达到最大承载力时，混凝土压碎，柱达到最大承载力若若 s=0=，则则轴心受压短柱中，当轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400N/mm2时，其强时，其强度得不到充分发挥度得不
6、到充分发挥四、轴心受压短柱的受力分析 4.长期荷载下徐变的影响Nc施加后的瞬时施加后的瞬时NcAslNcAs s1c1l i四、轴心受压短柱的受力分析 4.长期荷载下徐变的影响NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl（i+cr）经历徐变后经历徐变后四、轴心受压短柱的受力分析 4.长期荷载下徐变的影响Nc撤去后撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl（i+cr）NcAs s3c3l cr五、轴心受压长柱的受力分析 1.试验研究长柱的承载力长柱的承载力3%，则，则A=b h-As 六、轴心受压承载力公式应用 2.基于承载力的构件截面设计由由l0/b查表查表4-1求
7、求 验算验算fy 400N/mm2 若若As/b h3%，则，则A=b h；若；若As/b h3%，则，则A=b h-As ，重新计算重新计算验算最小配筋率验算最小配筋率七、配有螺旋筋柱的受力分析 1.配筋形式ssdcordcor七、配有螺旋筋柱的受力分析 2.试验研究Nc素混凝土柱普通钢筋混凝土柱螺旋箍筋钢筋混凝土柱荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几乎相同保护层剥落使柱的承载力降低螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高标距NcNc七、配有螺旋筋柱的受力分析 3.承载力计算dcorrfyAss1fyAss1约束混凝土的抗压强度约束混凝土的抗压强度当箍筋屈服时当箍筋屈服时 r达最大值达最大值核心区混凝土的截面积间接钢筋的换算面积七、配有螺旋筋柱的受力分析 3.承载力计算dcorrfyAss1fyAss1算得的承载力不宜大于普通箍柱承载力的算得的承载力不宜大于普通箍柱承载力的倍，以免保护层倍，以免保护层过早脱落过早脱落当当l0/dc12时，不考虑箍筋的有利作用时，不考虑箍筋的有利作用当按上式算得的承载力小于普通箍柱承载力时，取后者当按上式算得的承载力小于普通箍柱承载力时，取后者Ass0 小于小于As的的25%时，不考虑箍筋的有利作用时，不考虑箍筋的有利作用4040s s 8080和和d dcorcor/5/5