第五章 轴向受力构件1
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轴心受力构件的概念及其类型轴心受力构件是工程结构中常见的一种构件形式,它由多个轴心受力元件组成,能够承受内力、外力和变形。
轴心受力构件广泛应用于建筑、桥梁、机械等各种领域,具有结构简单、强度高、稳定可靠等特点。
本文将详细介绍轴心受力构件的概念、分类、设计原则和应用领域。
一、概念介绍轴心受力构件是指由一根或多根轴向受力的线材、板条、形状复杂的截面、系统部件等构成的构件。
轴心受力构件通常具有良好的轴向力传递能力,能够在内力作用下产生轴向应变和轴向应力。
在设计中,轴心受力构件通常通过选取适当的截面形状和尺寸来满足强度、刚度和稳定性的要求。
二、类型分类根据构件的材料和截面特点,轴心受力构件可以分为以下几种类型:1.线材构件:线材构件通常由圆钢、角钢、工字钢等线材形成。
这种构件截面形状简单,常用于承受拉力和压力。
2.板条构件:板条构件通常由薄板和矩形截面钢材构成,如钢板、钢带等。
板条构件适用于承受弯曲力、剪切力和压力。
3.有孔构件:有孔构件通常应用于承受剪切力和扭矩,如圆孔、槽孔等形状的构件。
4.混凝土构件:混凝土构件通常由钢筋和混凝土组成。
这种构件在承受压力和弯曲力时具有良好的性能。
5.复合构件:复合构件由不同材料组成,可以充分发挥各种材料的特点以及各自的优势。
三、设计原则在轴心受力构件的设计过程中,需要遵循以下原则:1.合理选材:根据结构的要求,选择合适的材料,考虑强度、刚度、稳定性等因素。
2.合理选截面:根据内力的特点和作用方式,选择合适的截面形状和尺寸。
3.合理分布内力:在设计中,应尽量合理分配内力,避免集中在某一截面或某一部位,提高构件的整体性能。
4.考虑边界条件:结构系统的边界条件对构件的应力分布和变形有重要影响,应在设计中充分考虑。
5.考虑构件的连接方式:在设计中需考虑构件之间的连接方式和连接强度,保证构件的力学性能。
四、应用领域轴心受力构件广泛应用于各个工程领域,包括建筑、桥梁、航空航天、交通运输、能源等。
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。