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第四章 轴心受力-3

同济大学钢结构基本原理(第二版)习题参考解答第五章

5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑? 5.2 某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值2215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数?及其稳定临界荷载. 如改用Q345钢2 310/d f N mm =,则各为多少? 解答: 查P335附表3-6,知I16截面特性,2 6.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm === 柱子两端较接, 1.0x y μμ== 故柱子长细比为 1.02600 39.665.7 x x x l i μλ?= == ,2600 1.0137.618.9y y y l i μλ?=== 因为x y λλ<,故对于Q235 钢相对长细比为137.6 1.48λπ = = = 钢柱轧制, /0.8b h ≤.对y 轴查P106表5-4(a)知为不b 类截面。 故由式5-34b 得 () 223212?ααλλλ?= ++?? ()2210.9650.300 1.48 1.482 1.48?=+?+?? ? 0.354= (或计算137.6λ=,再由附表4-4查得0.354?=) 故得到稳定临界荷载为2 0.35426.1110215198.7crd d N Af kN ?==???= 当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。 由式5-34b 计算得0.257?= (或由166.7λ=,查表得0.257?=) 故稳定临界荷载为2 0.25726.1110310208.0crd d N Af kN ?==???= 5.3 图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内/E G 值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235. 5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的. 5.5 两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235, 强度设计值2 205/d f N mm =,承受轴心压力设计值3000kN (包括自重).如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是否安全.

第三章轴心受力构件承载力问答题参考答案

第三章轴心受力构件承载力 问答题参考答案 1.简述结构工程中轴心受力构件应用在什么地方? 答:当纵向外力N的作用线与构件截面的形心线重合时,称为轴心受力构件。房屋工程和一般构筑物中,桁架中的受拉腹杆和下弦杆以及圆形储水池的池壁,近似地按轴心受拉构件来设计,以恒载为主的多层建筑的内柱以及屋架的受压腹杆等构件,可近似地按轴心受压构件来设计。在桥梁工程内中桁架桥中的某些受压腹杆可以按轴心受压构件设计;桁架拱桥的拉杆、桁架桥梁的拉杆和系杆拱桥的系杆等按轴心受拉构件设计。 2.轴心受压构件设计时,如果用高强度钢筋,其设计强度应如何取值? 答:纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级,不宜采用高强度钢筋,因为与混凝土共同受压时,不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002,此时相应的纵筋应力值бs’=E sεs’=200×103×0.002=400 N/mm2;对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度,对于Ⅳ级和热处理钢筋在计算f y’ 值时只能取400 N/mm2。 3.轴心受压构件设计时,纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么? 答:纵筋的作用:①与混凝土共同承受压力,提高构件与截面受压承载力;②提高构件的变形能力,改善受压破坏的脆性;③承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力;④减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用:①防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置;②改善构件破坏的脆性;③当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土,提高其极限变形值。 4.受压构件设计时,《规范》规定最小配筋率和最大配筋率的意义是什么? 答:《规范》规定受压构件最小配筋率的目的是改善其脆性特征,避免混凝土突然压溃,能够承受收缩和温度引起的拉应力,并使受压构件具有必要的刚度和抗偶然偏心作用的能力。考虑到材料对混凝土破坏行为的影响,《规范》规定受压构件最大配筋率的目的为了防止混凝土徐变引起应力重分布产生拉应力和防止施工时钢筋过于拥挤。 5.简述轴心受压构件的受力过程和破坏过程? 答:第Ⅰ阶段——加载到钢筋屈服前0<ε≤εy 此阶段钢筋和混凝土共同工作,应力与应变大致成正比。在相同的荷载增量下,钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快而先进入屈服阶段。 第Ⅱ阶段——钢筋屈服到混凝土压应力达到应力峰值εy<ε≤ε0 钢筋进入屈服,对于有明显屈服台阶的钢筋,其应力保持屈服强度不变,而构件的应变值不断增加,混凝土的应力也随应变的增加而继续增长。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)取最大压应变为0.002。 第Ⅲ阶段——混凝土应力达到峰值到混凝土应变达到极限压应变,构件产生破坏ε0<ε≤εcu 当构件压应变超过混凝土压应力达到峰值所对应的应变值ε0时,受力过程进入了第Ⅲ阶段,此时施加于构件的外荷载不再增加,而构件的压缩变形继续增加,一直到变形达到混凝土极限压应变,这时轴心受压构件出现的纵向裂缝继续发展,箍筋间的纵筋发生压屈向外

轴心受力构件习题及答案

轴心受力构件习题及答案 一、选择题 1. 一根截面面积为A,净截面面积为A n的构件,在拉力N作用下的强度计算公式为______。 2. 轴心受拉构件按强度极限状态是______。 净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度 毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度 净截面的平均应力达到钢材的屈服强度 毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度 3. 实腹式轴心受拉构件计算的内容有______。 强度强度和整体稳定性强度、局部稳定和整体 稳定强度、刚度(长细比) 4. 轴心受力构件的强度计算,一般采用轴力除以净截面面积,这种计算方法对下列哪种连接方式是偏于保守的? 摩擦型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连 接普通螺栓连接铆钉连接 5. 工字型组合截面轴压杆局部稳定验算时,翼缘与腹板宽厚比限值是根据 ______导出的。

6. 图示单轴对称的理想轴心压杆,弹性失稳形式可能为______。 X轴弯曲及扭转失稳Y轴弯曲及扭转失稳 扭转失稳绕Y轴弯曲失稳 7. 用Q235号钢和16锰钢分别建造一轴心受压柱,其长细比相同,在弹性范围内屈曲时,前者的临界力______后者的临界力。 大于小于等于或接近无法 比较 8. 轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比,是因为______。 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 考虑强度降低的影响 考虑剪切变形的影响 考虑单支失稳对构件承载力的影响 9. 为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施,这一做法是为了______。 改变板件的宽厚比增大截面面积改变截面上 的应力分布状态增加截面的惯性矩 10. 轴心压杆构件采用冷弯薄壁型钢或普通型钢,其稳定性计算______。 完全相同 仅稳定系数取值不同 仅面积取值不同

第3章-计算题-答案

第三章 轴心受力构件承载力 计算题参考答案 1. 某多层现浇框架结构的底层内柱,轴向力设计值N=2650kN ,计算长度, 混凝土强度等级为C30(f c =14.3N/mm 2) ,钢筋用HRB400级(),环境类别为一类。确定柱截面积尺寸及纵筋面积。 m H l 6.30==2'/360mm N f y =解:根据构造要求,先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 由,查表得9400/3600/0==b l 99.0=? 根据轴心受压承载力公式确定 's A 23 ''1906)4004003.1499.09.0102650(3601)9.0(1mm A f N f A c y s =××?××=?=? %6.0%2.14004001906'min '' =>=×==ρρA A s ,对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。 选 , 2'1964mm A s =设计面积与计算面积误差%0.31906 19061964=?<5%,满足要求。 2.某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m ,计算长度l 0=1.25H ,混凝土用C30(f c =14.3N/mm 2),钢筋用HRB335级(), 环境类别为一类。确定该柱截面尺寸及纵筋面积。 2'/300mm N f y =[解] 根据构造要求,先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 长细比5.17400 560025.10=×=b l ,查表825.0=? 根据轴心受压承载力公式确定 's A 2''1801)4004003.14825.09.02100000(3001)9.0(1mm A f N f A c y s =××?×=?= ? %6.0%1.1400 4001801'min ''=?=×==ρρA A s ,对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。 2'1884mm s =设计面积与计算面积误差%6.41801 18011884=?<5%,满足要求。

钢结构原理习题答案第五章精品文档9页

第五章 轴心受力构件 5.1 验算由2635L ?组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN ,只承受静力作用,计算长度为3m 。杆端有一排直径为20mm 的孔眼,钢材为Q235钢。如截面尺寸不够,应改用什么角钢?注:计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。 解:查型钢表2635L ?角钢,221.94, 2.82,215/, 6.142x y i cm i cm f N mm A cm ====? 确定危险截面如图1—1截面 净截面面积2 (6.1420.5)210.28n A cm =-??= 验算强度: 322 2 27010262.65/215/10.2810 n N N mm f N mm A ?==>=? (说明截面尺寸不够) 验算长细比:[]0300154.63501.94 x x l i λλ= ==<= 所以,刚度满足要求 需用净截面面积3 22701012.56215 n N A cm f ?≥== 改用2755L ?角钢,2 2.32, 3.29,7.412x y i cm i cm A cm ===? 此时净截面面积22 (7.4120.5)212.8212.56n A cm cm =-??=> (满足强度要求) []030091.183503.29 y y l i λλ= ==<= (满足刚度要求) 5.2 一块—400×20的钢板用两块拼接板—400×12进行拼接。螺栓孔径为22mm ,排列如图5.30所示。钢板轴心受拉,N =135KN (设计值)。钢材为Q235钢,解答下列问题: (1)钢板1-1截面的强度够否? (2)是否还需要验算2—2截面的强度?假定N 力在13个螺栓中平均分配,2—2截面应如何验算? (3)拼接板的强度够否? 解:(1)验算钢板1—1截面的强度: A n =40×2-3×2.2×2=66.8cm 2 (2)2-2截面虽受力较小,但截面消弱较多,尚应进行验算。 A n =40×2-5×2.2×2=58cm 2 强度亦满足要求。 (3)验算拼接板的强度(2-2截面强度肯定够,只验算3-3截面) A n =40×1.2×2-5×2.2×2×1.2=69.6cm 2 强度满足要求。 5.3、验算图示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm ,孔径22mm , 钢材为Q235-A ?F ,承受轴心拉力N=600KN (设计值)。 解:验算最外排螺栓处危险截面的强度时,应考虑截面上每个螺栓所传之力的一部分已经由

第四章轴心受力构件

第四章轴心受力构件 1.选择题 (1)实腹式轴心受拉构件计算的内容包括。 A. 强度 B. 强度和整体稳定性 C. 强度、局部稳定和整体稳定 D. 强度、刚度(长细比) (2)实腹式轴心受压构件应进行。 A. 强度计算 B. 强度、整体稳定性、局部稳定性和长细比计算 C. 强度、整体稳定和长细比计算 D. 强度和长细比计算 (3)对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力,《钢结构设计规范》采用的准则为净截面。 A. 最大应力达到钢材屈服点 B. 平均应力达到钢材屈服点 C. 最大应力达到钢材抗拉强度 D. 平均应力达到钢材抗拉强度 (4)下列轴心受拉构件,可不验算正常使用极限状态的为。 A. 屋架下弦 B. 托架受拉腹杆 C. 受拉支撑杆 D. 预应力拉杆 (5)普通轴心钢构件的承载力经常取决于。 A. 扭转屈曲 B. 强度 C. 弯曲屈曲 D.弯扭屈曲 (6)在下列因素中,对轴心压构件的弹性屈曲承载力影响不大。 A. 压杆的残余应力分布 B. 构件的初始几何形状偏差 C. 材料的屈曲点变化 D.荷载的偏心大小 (7)为提高轴心压构件的整体稳定,在杆件截面面积不变的情况下,杆件截面的形式应使其面积分布。 A. 尽可能集中于截面的形心处 B. 尽可能远离形心 C. 任意分布,无影响 D. 尽可能集中于截面的剪切中心 (8)轴心受压构件的整体稳定系数?与等因素有关。 A. 构件截面类别、两端连接构造、长细比 B. 构件截面类别、钢号、长细比 C. 构件截面类别、计算长度系数、长细比 D. 构件截面类别、两个方向的长度、长细比 (9)a类截面的轴心压杆稳定系数?值最高是由于。

A. 截面是轧制截面 B. 截面的刚度最大 C. 初弯矩的影响最小 D. 残余应力影响的最小 (10)轴心受压构件腹板局部稳定的保证条件是h 0/t w 不大于某一限值,此限值 。 A. 与钢材强度和柱的长细比无关 B. 与钢材强度有关,而与柱的长细比无关 C. 与钢材强度无关,而与柱的长细比有关 D. 与钢材强度和柱的长细比均有关 (11)提高轴心受压构件局部稳定常用的合理方法是 。 A. 增加板件宽厚比 B. 增加板件厚度 C. 增加板件宽度 D.设置横向加劲肋 (12)为了 ,确定轴心受压实腹式柱的截面形式时,应使两个主轴方向的长细比尽可能接近。 A. 便于与其他构件连接 B. 构造简单、制造方便 C. 达到经济效果 D.便于运输、安装和减少节点类型 (13)双肢缀条式轴心受压构件绕实轴和绕虚轴等稳定的要求是 。 A.y y λλ=0 B. 1 2 27A A x y +=λλ C.1 2 027A A y y +=λλ D. y x λλ= (14)计算格构式压杆对虚轴x 轴的整体稳定时,其稳定系数应根据 查表确定。 A. x λ B. ox λ C. y λ D. oy λ (15)当缀条采用单角钢时,按轴心压杆验算其承载力,但必须将设计强度按《钢结构设计规范》中的规定乘以折减系数,原因是 。 A. 格构式柱所给的剪力值是近似的 B. 缀条很重要,应提高其安全性 C. 缀条破坏将引起绕虚轴的整体失稳 D. 单角钢缀条实际为偏心受压构件 (16)与节点板单面连接的等边角钢轴心受压构件,100=λ,计算稳定时,钢材强度设计值应采 用的折减系数是 。 A. 0.65 B. 0.70

第六章 轴向受力构件和柱

第六章 轴向受力构件和柱 6-1 选择轴心受压柱的焊接工字形截面,并验算其整体和局部稳定性,轴向力N =2000kN ,柱高l =8m ,柱为两端铰支,材料为Q 235,许用应力[]175MPa σ=,柱的截面形式如图6—5所示。 6-2 选择由四个相同的角钢组成柱肢的缀条式格构柱的截面,并设计缀条及焊缝连接。截面为正方形,如图6—6所示。已知数据为:轴向力N =1200kN ,柱高l =12m ,柱的上端自由,下端固定,材料为Q 235,许用应力[]175MPa σ=,[]100h MPa τ=, 许用长细比[]120λ=。 6-3 验算变截面焊接格构柱的强度和稳定性。轴向力N =1400kN ,柱高l =16m ,柱为两端铰支,柱肢由∟125mm 125mm 10mm ??的角钢组成,缀条用∟50mm 50mm 5mm ??的角钢,截面如图6-7所示。材料均为Q 235,许用应力[]175MPa σ=,许用长细比[]120λ=。 图6-5 图6-6

6-4 选择轴心受压格构柱的截面,并设计缀板及焊缝连接。截面型式如图6-8所示。已知轴向力N =1000k N ,柱高l=6m,柱为两端铰支,材料为Q235,焊条采用E43,许用应力[]175a σ=MP ,[][]100,120h a τλ=MP =许用长细比。 6-5 轴心受压柱由4∟mm mm mm 1090140??的角钢和一块mm mm 30010?的钢板组成工字形截面,柱两端铰支,柱高l=5m ,铆钉孔直径d=23.5mm,钢材为Q235,许用应力 []175a,160a,350,m m a στσ????=MP =MP =MP ????许用长细比[],120=λ试求柱的最大许用载荷N ,计 算简图及截面型式如图6-9所示。 图 6-7 图 6-8

【精】06第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算(1)(免费阅读)

【精】06第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算(1)(免费阅读)

第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算 以承受轴向压力为主的构件称为受压构件(柱)。 理论上认为,轴向外力的作用线与构件轴线重合的受压构件,称为轴心受压构件。在实际结构中,真正的轴心受压构件几乎是没有的,因为由于混凝土材料组成的不均匀,构件施工误差,安装就位不准,都会导致压力偏心。如果偏心距很小,设计中可以略去不计,近似简化为按轴心受压构件计算。 若轴向外力作用线偏离或同时作用有轴向力和弯矩的构件称为偏心受压构件。在实际结构中,在轴向力和弯矩作用的同时,还作用有横向剪力,如单层厂房的柱、刚架桥的立柱等。在设计时,因构件截面尺寸较大,而横向剪力较小,为简化计算,在承载力计算时,一般不考虑横向剪力,仅考虑轴向偏心力(或轴力和弯矩)的作 - 126 -

用。 §5-1 轴心受压构件承载力计算 轴心受压构件按其配筋形式不同,可分为两种形式:一种为配有纵向钢筋及普通箍筋的构件,称为普通箍筋柱(直接配筋);另一种为配有纵向钢筋和密集的螺旋箍筋或焊接环形箍筋的构件,称为螺旋箍筋柱(间接配筋)。在一般情况下,承受同一荷载时,螺旋箍筋柱所需截面尺寸较小,但施工较复杂,用钢量较多,因此,只有当承受荷载较大,而截面尺寸又受到限制时才采用。 (一)普通箍筋柱 1、构造要点 普通箍筋柱的截面常采用正方形或矩形。柱中配置的纵向钢筋用来协助混凝土承担压力,以减小截面尺寸,并用以增加对意外弯矩的抵抗能力,防止构件的突然破坏。纵向钢筋的直径不应小于12mm,其净距不应小于50mm,也不应大于350mm;对水平浇筑的预制件,其纵向钢筋 - 127 -

第三章 轴受力构件

第三章 轴心受力构件 本章的意义和内容:在设计以承受恒荷载为主的多层房屋的内柱及桁架的腹杆等构件时,可近似地按轴心受力构件计算。轴心受力构件有轴心受压构件和轴心受拉构件。本章主要讲述轴心受压构件的正截面受压承载力计算、构造要求,以及轴心受拉构件的受拉承载力计算等问题。 本章习题内容主要涉及: 轴心受压构件——荷载作用下混凝土和钢筋的应力变化规律;稳定系数?的确定;配有纵筋及普通箍筋柱的强度计算;配有纵筋及螺旋形箍筋柱的强度计算;构造要求。 轴心受拉构件——荷载作用下构件的破坏形态;构件的强度计算。 一、概 念 题 (一)填空题 1. 钢筋混凝土轴心受压构件计算中,?是 系数,它是用来考虑 对柱的承载力的影响。 2. 配普通箍筋的轴心受压构件的承载力为u N = 。 3. 一普通箍筋柱,若提高混凝土强度等级、增加纵筋数量都不足以承受轴心压力时,可采用 或 方法来提高其承载力。 4. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大,承载力降低过多,常取≤l 0 ,≤h l 0 (0l 为柱的计算长度,b 为矩形截面短边边长,h 为长边边长)。 5.《混凝土结构设计规范》规定,受压构件的全部纵筋的配筋率不应小于 ,且不宜超过 ;一侧纵筋的配筋率不应小于 。 6.配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件的正截面受压承载力为 sso y s y cor c u 2(9.0A f A f A f N α+''+=),其中,α是 系数。 (二)选择题 1. 一钢筋混凝土轴心受压短柱,由混凝土徐变引起的塑性应力重分布现象与纵筋配筋率ρ'的关系是:[ ] a 、ρ'越大,塑性应力重分布越不明显 b 、ρ'越大,塑性应力重分布越明显 c 、ρ'与塑性应力重分布无关 d 、开始,ρ'越大,塑性应力重分布越明显,但ρ'超过一定值后,塑性应力重分布反

第6章 轴心受压构件的正截面承载能力计算

第6章轴心受压构件的正截面承载力计算 当构件【仅】受到位于截面形心的轴向压力作用时,称为轴心受压构件。在实际结构中,严格的轴心受压构件是很少的,通常由于实际存在的结构节点构造、混凝土组成的非均匀性、纵向钢筋的布置以及施工中的误差等原因,轴心受压构件截面都或多或少存在弯矩的作用。但是,在实际工程中,例如钢筋混凝土桁架拱中的某些杆件(如受压腹杆)是可以按轴心受压构件设计的;同时,由于轴心受压构件计算简便,故可作为受压构件初步估算截面、复核承载力的手段。 钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种: 1)配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件(普通箍筋柱),如图6-1a)所示; 2)配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件(螺旋箍筋柱),如图6-1b)所示。 普通箍筋柱的截面形状多为正方形、矩形和圆形等。纵向钢筋为对称布置,沿构件高度设置等间距的箍筋。轴心受压构件的承载力主要由混凝土提供,设置纵向钢筋的目的是为了(1)协助混凝土承受压力,可减少构件截面尺寸;(2)承受可能存在的不大的弯矩;(3)防止构件的突然脆性破坏。普通箍筋作用是,防止纵向钢筋局部压屈,并与纵向钢筋形成钢筋骨架,便于施工。 螺旋箍筋柱的截面形状多为圆形或正多边形,纵向钢筋外围设有连续环绕的间距较密的螺旋箍筋(或间距较密的焊接环形箍筋)。螺旋箍筋的作用是使截面中间部分(核心)混凝土成为约束混凝土,从而提高构件的承载力和延性。

6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 破坏形态 按照构件的长细比不同,轴心受压构件可分为短柱和长柱两种,受力后的侧向变形它们和破坏形态各不相同。下面结合有关试验研究来分别介绍。 在轴心受压构件试验中,试件的材料强度级别、截面尺寸和配筋均相同,但柱长度不同(图6-2)。轴心力P 用油压千斤顶施加,并用电子秤量测压力大小。由平衡条件可知,压力P 的读数就等于试验柱截面所受到的轴心压力N 值。同时,在柱长度一半处设置百分表,测量其横向挠度u 。通过对比试验的方法,观察长细比不同的轴心受压构件的破坏形态。 1)短柱 当轴向力P 逐渐增加时,试件A 柱(图6-2)也随之缩短,测量结果证明混凝土全截面和纵向钢筋均发生压缩变形。 当轴向力P 达到破坏荷载的90%左右时,柱中部四周混凝土表面出现纵向裂缝,部分混凝土保护层剥落,最后是箍筋间的纵向钢筋发生屈曲,向外鼓出,混凝土被压碎而整个试验 柱破坏(图6-3)。破坏时,测得的混凝土压应变大于1.8×10-3,而柱中部的横向挠度很小。 钢筋混凝土短柱的破坏是一种材料破坏,即混凝土压碎破坏。 A B 图6-2 轴心受压构件试件(尺寸单位:mm ) 图6-3 轴心受压短柱的破坏形态 a)短柱的破坏 b)局部放大图 许多试验证明,钢筋混凝土短柱破坏时混凝土的压应变均在2×10-3附近,由混凝土受压时的应力应变曲线(图1-10)可知,混凝土已达到其轴心抗压强度;同时,采用普通热轧的纵向钢筋,均能达到抗压屈服强度。对于高强度钢筋,混凝土应变到达2×10-3时,钢筋可能尚未达到屈服强度,在设计时如果采用这样的钢材,则它的抗压强度设计值仅为400MPa 100.2002.0002.05=??=s E ,即必须小于其抗拉强度设计值来取用。 根据轴向力平衡,就可求得短柱破坏时的轴心力s P ,它应由钢筋和混凝土共同负担: 's 's A f A f P s c += (6-1) 2)长柱 试件B 柱在压力P 不大时,也是全截面受压,但随着压力增大,长柱不仅发生压缩变形, s P a) 短柱的混凝土破坏 b)局部方大图 s P

噶米【精】06第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算(1)(免费阅读)

第五章钢筋混凝土受压构件承载力计算 以承受轴向压力为主的构件称为受压构件(柱)。 理论上认为,轴向外力的作用线与构件轴线重合的受压构件,称为轴心受压构件。在实际结构中,真正的轴心受压构件几乎是没有的,因为由于混凝土材料组成的不均匀,构件施工误差,安装就位不准,都会导致压力偏心。如果偏心距很小,设计中可以略去不计,近似简化为按轴心受压构件计算。 若轴向外力作用线偏离或同时作用有轴向力和弯矩的构件称为偏心受压构件。在实际结构中,在轴向力和弯矩作用的同时,还作用有横向剪力,如单层厂房的柱、刚架桥的立柱等。在设计时,因构件截面尺寸较大,而横向剪力较小,为简化计算,在承载力计算时,一般不考虑横向剪力,仅考虑轴向偏心力(或轴力和弯矩)的作用。 §5-1 轴心受压构件承载力计算 轴心受压构件按其配筋形式不同,可分为两种形式:一种为配有纵向钢筋及普通箍筋的构件,称为普通箍筋柱(直接配筋);另一种为配有纵向钢筋和密集的螺旋箍筋或焊接环形箍筋的构件,称为螺旋箍筋柱(间接配筋)。在一般情况下,承受同一荷载时,螺旋箍筋柱所需截面尺寸较小,但施工较复杂,用钢量较多,因此,只有当承受荷载较大,而截面尺寸又受到限制时才采用。 (一)普通箍筋柱 1、构造要点 普通箍筋柱的截面常采用正方形或矩形。柱中配置的纵向钢筋用来协助混凝土承担压力,以减小截面尺寸,并用以增加对意外弯矩的抵抗能力,防止构件的突然破坏。纵向钢筋的直径不应小于12mm,其净距不应小于50mm,也不应大于350mm;对水平浇筑的预制件,其纵向钢筋的最小净距应按受弯构件的有关规定处理。配筋率不应小于0.5%,当混凝土强度等级为C50及以上时应不小于0.6%;同时,一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。受压构件的配筋率按构件的全截面面积计算(图5.1-1)。 柱内除配置纵向钢筋外,在横向围绕着纵向钢筋配置有箍筋,箍筋与纵向钢筋形成骨架,防止纵向钢筋受力后压屈。柱的箍筋应做成封闭式,其直径应不小于纵向钢筋直径的1/4,且不小于8mm。构件的纵向钢筋应设置于离角筋中距不大于150mm范围内,如超出此范围设置纵向钢筋,应设复合箍筋。箍筋的间距不应大于纵向受力钢筋直径的15倍或构件短边尺寸(圆形截面采用0.8倍直径),并不大于400mm。在纵向受力钢筋搭接范围内箍筋间距不应大于搭接受压钢筋直径的10倍,且不大于200mm。纵向钢筋的配筋率大于3%时,箍筋间距不应大于纵向受力钢筋直径的10倍,且不大于200mm。

轴心受力构件例题

【题目】某工作平台柱高2.6m ,按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I 16,试经计算解答: 1. 钢材用Q235-A ?F 时,承载力设计值为多少? 2. 改用Q345钢时,承载力设计值能否提高? 3. 如果轴心压力为330KN (设计值),I 16能否满足要求?如不满足,从构造上采取什么 措施能满足要求? 【解答】 分析:根据已知条件,该柱无截面削弱,则其承载力设计值应由整体稳定性决定。且其为两端铰接,故计算长度等于几何长度,若无侧向支撑,则l l l ==oy ox 。但工字钢两方向的回转半径相差较大,即y i <

第9章 轴心受力构件设计

第九章 轴心受力构件设计 第一节 概述 轴心受力构件包括轴心受拉构件和轴心受压构件。在房屋建筑结构中,轴心受压柱、屋架、托架、网架、塔架等均属于轴心受力构件。 轴心受力构件按其截面形式可分为实腹式和格构式两种。实腹式构件构造简单,制造方便,整体受力和抗剪性能好,但截面尺寸大时用钢量大,见P141图5-2(a)。格构式构件则由两个或多个分肢用缀板或缀条连接而成,见P141图5-2(b)、(c)。缀条常采用单角钢,缀板常采用钢板。 第二节 轴心受力构件的强度和刚度 轴心受力构件的设计必须满足承载力极限状态和正常使用极限状态,包括强度、刚度,轴心受压构件还必须满足整体稳定性和局部稳定性。本节回顾一下轴心受力构件的强度和刚度。 一、强度计算 有孔洞削弱的轴心受拉和轴心受压构件,要求满足下面的计算公式: f A N n ≤=/σ 其中N 为构件轴力设计值;A n 为构件的毛截面积;f 为钢材强度设计值。 无孔洞削弱的轴心受拉和轴心受压构件,要求满足下面的计算公式: f A N ≤=/σ 其中A 为构件的毛截面积。 对摩擦型高强度螺栓连接的构件,计算净截面强度时应考虑孔前传力系数 对轴力的折减及螺栓孔的削弱,计算公式应为: f A n n N n ≤-=/)/5.01(1σ 其中:n 1为第一列螺栓数;n 为构件节点上或接头一边的螺栓总数;A n 为第一净截面积。

注意单面连接的单角钢轴心受力构件在计算强度时,钢材的强度设计值应乘以0.85。这是因为连接偏心会引起弯矩,使角钢受附加应力,安全度降低。 二、刚度计算 长细比是构件的计算长度与截面回转半径的比值,即i l /0=λ,λ 越大,构件 刚度越大,反之则刚度越小。 验算构件的刚度时,应对两个主轴方向的长系比均进行计算: ] [/][/λλλλ≤=≤=y oy y x ox x i l i l 其中:x λ、y λ为x 轴长细比和y 轴长细比;ox l 、oy l 、i x 、i y 分别为x 轴和y 轴的 计算长度和回转半径。 第三节 轴心受压构件的整体稳定 我国规范规定:轴心受压构件考虑残余应力、l /1000的初弯曲等因素,采用极限承载力理论,给出了三组λ?-曲线,这样轴心受压构件的整体稳定必须满足: f A N ≤=)/(?σ 其中:?-轴心受压杆件的整体稳定系数,可根据截面形式(分别属于a 、b 、c 三类)及长细比λ、钢材查P496开始的附表5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6。 第四节 轴心受压构件的局部稳定 我国规定轴压构件的局部稳定通过限制板间宽(高)厚比来保证。 确定板件宽厚比或高厚比的原则是:局部屈曲临界力大于或等于整体临界应力得等稳定原则,我国规范规定: 工字形轴心受压构件的板件宽厚比限值: 翼缘: y f t b /235)1.010(/λ+≤' 腹板: y w f t h /235)5.025(/0λ+≤ 其中:λ-构件的长细比;当30 ≤λ 时取30=λ;当100 ≥λ时取100=λ;

第6章 轴心受压构件的正截面承载能力计算

第6章 轴心受压构件的正截面承载力计算 当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时,称为轴心受压构件。在实际结构中,严格的轴心受压构件是很少的,通常由于实际存在的结构节点构造、混凝土组成的非均匀性、纵向钢筋的布置以及施工中的误差等原因,轴心受压构件截面都或多或少存在弯矩的作用。但是,在实际工程中,例如钢筋混凝土桁架拱中的某些杆件(如受压腹杆)是可以按轴心受压构件设计的;同时,由于轴心受压构件计算简便,故可作为受压构件初步估算截面、复核承载力的手段。 钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种: 1)配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件(普通箍筋柱),如图6-1a )所示; 2)配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件(螺旋箍筋柱),如图6-1b )所示。 普通箍筋柱的截面形状多为正方形、矩形和圆形等。纵向钢筋为对称布置,沿构件高度设置等间距的箍筋。轴心受压构件的承载力主要由混凝土提供,设置纵向钢筋的目的是为了(1)协助混凝土承受压力,可减少构件截面尺寸;(2)承受可能存在的不大的弯矩;(3)防止构件的突然脆性破坏。普通箍筋作用是,防止纵向钢筋局部压屈,并与纵向钢筋形成钢筋骨架,便于施工。 α) β) 30%50%图6-1 两种钢筋混凝土轴受压构件 a)普通箍筋柱 b)螺旋箍筋柱 螺旋箍筋柱的截面形状多为圆形或正多边形,纵向钢筋外围设有连续环绕的间距较密的螺旋箍筋(或间距较密的焊接环形箍筋)。螺旋箍筋的作用是使截面中间部分(核心)混凝土成为约束混凝土,从而提高构件的承载力和延性。 6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 破坏形态 按照构件的长细比不同,轴心受压构件可分为短柱和长柱两种,它们受力后的侧向变形和破坏形态各不相同。下面结合有关试验研究来分别介绍。 在轴心受压构件试验中,试件的材料强度级别、截面尺寸和配筋均相同,但柱长度不同(图6-2)。轴心力P 用油压千斤顶施加,并用电子秤量测压力大小。由平衡条件可知,压力P 的读数就等于试验柱截面所受到的轴心压力N 值。同时,在柱长度一半处设置百分表,

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