单面或双面杆件矩形截面的设计外文翻译资料

 2022-01-09 09:01

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  1. 单面或双面杆件矩形截面的设计

在实践中，由于初始弯曲和荷载不对称，所有的柱都会受到一定的弯矩。因此，加载了一个AXalix列。不是一个实际情况，建议施加压缩荷载的偏心率不应小于某一最小值(例如，系柱的0.1/j)。 或0.05A表示螺旋柱。事实上，我们可以证明在所有的柱上增加一个额外的偏心度是合理的，这样就可以产生不可见的效应，从而增加荷载的偏心度。

经常不能通过限制节的比例来消除列压缩失败的lfttbetles/gn。因此，拉伸和压缩失效的设计方程都是NEC.埃萨里分析方程可用于修正后的设计，包括容量降低因子(P)。按aci 318-715 3计算的列容量缩减系数如下： 在第1.3.1节中需要注意的是，对于轴向小载荷，在拉力破坏范围内减小到零，螺旋柱的能力降低系数可从0.75线性增加。 当极限荷载从大约QAF^Ag下降到零时，R0.70为0.9，其中Ag是柱截面的总面积。

图5.14截面的设计方程可以用公式写成。5.7、5.8和5.10如下：

具有弯曲和轴向荷载的构件的强度

Fig. 5.14. 一个或两个面有钢筋的矩形混凝土截面。.

当平衡失效时，f_s=^f_y，从方程。5.13我们有

从方程中替换a=ab。5.20和fs=fy变成公式.5.17和5.19给出Pb和Pb EB。然后可以确定故障类型。请注意，方程假定压缩钢是易的。 Elding(flsquo;s=fy)，这应该检查一下。从公式。5.15，压缩钢在

如果发现压缩钢不屈服，则表达式

在涉及X:的所有术语中，应替换为5.17至5.19。

若要考虑受压钢位移的混凝土面积，应将受压钢中的应力降低0.85/；

拉力破坏

当Pult;Pb时，张力控制(/s=fy)，压缩块a的深度可由方程求出。5.17代之。5.18给予

对于对称配筋(p=plsquo;)或无压缩再增强(Pr=0)的情况，方程。5.23变得更简单。这个公式考虑了混凝土的面积。 压缩钢。

压缩破坏

如果Pugt;Pb，则压缩控制(fslt;/y)。然后从公式.5.14

将f的这个值替换为公式.5.17和5.18或5.19可以找到和解决该部分。然而，这并不是一个简单的解决方案，因为需要进行冗长的计算才能完成测试。 胭脂A.当压缩控制时，可用两种近似方法：1。Pu与Pue之间存在线性关系。这相当于假设(保守地说，就强度而言)。 )图5.11中的AB线是直的。这个近似如图5.15所示。

FIG5.15.偏心受压混凝土柱的直线压缩破坏近似.

图5.15假定的失效线AB上的一个点，从相似的三角形中，我们发现

用公式代替Pb和EB。5.20改为情商。5.17和5.19。

因此，可以从公式中找到对应于给定e的Pu，反之亦然。5.25。

很明显，公式的形式。5.25使该表达式对分析更有用，而对设计更有用。2。对称配筋(p=fy)-Whitney 5经验推导的强度方程 6可以使用。混凝土的最大弯矩承载能力被认为是梁在抗压强度方面的最大承载力，这是由方程给出的。4.16.这意味着在弯曲强度下， 拉伸钢的混凝土力由Q.333fc Bd2给出。

在此基础上，对于大的偏心，张力钢所承受的力矩的平衡要求。

这样，设计等式就变成了

应检查应变图，以确保压缩钢正在屈服。惠特尼的设计方程式图见图5.16。它显然不适用于张力破坏。 曲线。当与由更精确的公式S.5.17、5.18、5.19和5.24给出的曲线相比较时，Whitney的表达式不完全重合。然而，方程5.28是一个良好的设计近似，并且是CONV 由于钢材面积是由线性方程的求解给出的。

Fig. 5.16. Whitney#39;s compression failure approximation for an eccentrically loaded rein-forced concrete column with symmetrical reinforcement.

在实践中，利用设计图表和表格，可以快速地进行柱截面的设计和分析。ACL 5，9，51 0 Th出版了一系列全面的图表和表格 E设计图5 9是以无量纲形式绘制极限荷载和弯矩的一组交互图。图5.22是四面有条形的矩形截面的图表。已知列 尺寸，材料强度，极限载荷和弯矩，在图表上确定了一个坐标点，定义了ptm，从中可以计算出所需的钢材面积。另外，对于已知列 钢的尺寸、材料强度和面积，可以确定极限荷载和弯矩的可能组合。这些图表涵盖了在2或4f处有杆子的矩形系杆柱的设计。 ACES，以及方形和圆形的螺旋形柱，其中的杆子排列成一个圆圈。

所涵盖的变量范围为：/，=40至60 ksilt;276至414 N/mm2)，flsquo;4至5 KSI(lt;27.6至34.5 N/mm2)，y=0.6至0.9，其中g表示杆群之间的距离作为截面尺寸的比例。图表包括容量缩减fa。 Ctor，矩形截面取0.7，圆形或方形截面取0.75。在所有负荷l的报价中，容量缩减系数保持不变。 水平(1963年ACI代码中的做法)；因此图表不包括在低轴载荷下容量减少系数(ACI 318-715lsquo;3所允许的)增加到0.9。什么时候 然而，通过使用图表，可以对这一差异进行调整。

ACI 5 10于1973年出版的设计手册中的设计表格是四面有杆的矩形系杆柱，以及方形和圆形螺旋柱的设计表格。 一个圆圈。表中的变量范围为fy-40至80 ksi(276至552 N/mm2)，f fc=3至8 ksi(20.7至55.2 N/mm2)，分二0.45至0.9(g在手册中以y符号表示)。 )。表中列出了容量降低系数，包括在低轴向载荷下，在0.9附近增加的数值。每个表都是具有固定的fy、frc和y值的给定类型的列。桌子 给出了不同PJAg和偏心比所需的纵钢。

5.2

一个18英寸(457毫米)方系杆截面将被对称地加固，钢筋放置在截面的两个相对面。这些棒子的质心在(64毫米)的边缘附近。 那部分。混凝土的圆柱体强度FFC为4000 psi。(20.7 N/mm2)。钢的弹性模量为29x106 psi(0.20x106N/mm2)，屈服强度为5万psi(345 N/mm2)。 )。容量降低系数(p可假定为0.7，但随着极限荷载Pu从零降至零，则可线性地增加到0.9，其中Ag为柱的总面积。

部分。确定柱承受下列极限荷载所需的钢面积：(1)250，000磅(1110 KN)在e-15英寸(381 Mm)处，(2)400，000磅(1780 KN)，e=12 in(305 Mm)。

示例5.2的第2部分指出了直接从公式确定压缩失效的钢区域的困难。5.17、5.19和5.24，因为表达式冗长，并解决了 a的三次方程。因此，更简单的Whitney方程5.28对于手工计算是有价值的，尽管解并不精确。

算例还表明，受压钢的防爆屈服可能使钢面积的计算更加复杂。例如，屈服强度为60，000 psi(414 N/m)的IF钢 在试验5.2的第1部分中，压缩钢在极限载荷下不会达到屈服强度。公式的代换5.22而不是FY意味着公式s。5。 17和5.19必须同时解决，导致计算更加复杂。因此，在某些柱中，可能无法达到高强度钢筋的屈服强度。 特别是当柱截面较小时。同样，如果屈服应变高，拉伸钢在大范围轴向载荷水平下可能达不到屈服。必须记住的是 假定EC-0.003的极限纤维压缩混凝土应变值(见3.3节)。但是，如果该列加载失败，则实际将超出此应变。 允许发展更高的钢应力。因此，高强度钢柱截面的实际强度往往大于用EC=0.003.5 7计算的截面实际强度。 如果要有效地使用高强度钢，则需要增加到更实际的值，例如0.0035。

在大偏心处承受较小的受压荷载的柱可以设计成小面积的压缩钢(Alsquo;slt;AS)，因为不需要大的内压力。H型 为了确保该构件具有合理的延展性，建议当轴向荷载水平小于平衡破坏荷载Pb或qafrcAg时，以较小者为准。 张拉钢(AJBD)的增强比p不应超过该比例的0.75，在没有轴向载荷的情况下，该截面将发生平衡破坏。因此，方程。4.48应该是讽刺的 fied.

建议纵向钢的面积不小于0.01，也不超过截面总面积的0.08倍。

四面带钢筋的矩形截面

当一个截面的所有面都有杆件时，设计和分析方程的推导就变得困难了，因为在整个截面上，杆件可能处于不同的应力水平。安 根据应变相容性和平衡的要求，可以对该截面进行分析。

在极限荷载下，考虑图5.17所示的对称加筋柱截面。对于截面中的一般杆f，应变图表明

压缩应变为正，拉伸应变为负值。然后，由下面的关系给出棒I中的应力FSI。如果

然后由FsiAsi给出杆I的力，其中Asi是杆I的面积。含有n个杆的截面的平衡方程可以写成

在情商里。5.31和5.32在总结截面上的钢力时，必须适当考虑应力的标志。

在一般情况下，试验和调整解决方案最好用于分析。例如，为了计算具有给定偏心度的给定截面的极限荷载，程序如下：

为中性轴深度c选择一个值。

用公式计算所有钢筋中的应力。5.29和5.30。

从公式s计算Pu。5.31和5.32。

重复步骤1、2和3，直到从公式获得Pu的值为止。5.31和5.32是相同的。

请注意，受压钢筋的应力水平应

lsquo;Be减少0.85/：如果被钢取代的受压混凝土的面积被计算在内。

例子 5.3

用应变协调和平衡的一般方法确定对称加筋柱截面的极限荷载和偏心度，如图5.18所示，中性轴 island [isle] 岛

Fig. 5.18. Eccentrically loaded column section of Example 5.3

.

取决于所显示的位置。16根钢筋的每个面积为1/2(645 Mm2)。钢的屈服强度为60000 psi(414 N/mm2)，弹性模量为29x106 psi(0.2x106 N/mm2)。 mm2)。混凝土的圆柱体强度为3000psi（20.7N/mm2）。

解决

如图5.18所示，参考来自压缩面的1到5的酒吧水平。现在

给出的抗压钢应力应降低0.85fc=0.85x3000=2550p^i，以考虑位移混凝土。

现在a=p xc=0.85x14=11.90 in。

因此，从公式.5.31，使用减压钢的应力，我们有

也来自公式.5.32我们发现

在应变硬化范围内。如果已知钢的全应力-应变曲线，则实际应力与应变水平相对应的应力可用于强度计算。加法 应变e=MJPU=7.289 x 106/901 200-8.09(205 Mm)。这些值表示失败时Pu和e的一个组合。Pu和Mu的设计价值是相同的。 值乘以容量减少因数

请注意，通过假定中性轴的不同位置，并通过计算Pu和Mu的组合，使每个中性轴位置失效，就可以得到Re型的交互关系图。 如图5.11所示，列段可追溯。然而，由于有几层钢，所以在巴兰的相互作用图中不会有一个尖锐的不连续。 CED失效点；相反，会产生更多的曲线图，因为并非所有的张力钢同时达到屈服强度(见图5.22)。

上述方法通过确定Pu和Mu在不同中性轴位置失效时的组合来计算相互作用图，也可用于其它形状的柱。 长方形的墙壁。

然而，当中性^xis深度较小时，如法兰墙，且横截面尺寸较大时，张力钢的远层可能会出现很大的拉伸应变。 ，如图5.19所示。如果要计算截面的最大强度，重要的是要确定这些钢筋的拉伸应变是否已进入s。 列车硬化范围。如果已知钢的全应力-应变曲线，则实际应力与应变水平相对应的应力可用于强度计算。附加弯曲 当产生的强度过大可能导致另一种脆性破坏(例如剪切破坏而不是弯曲破坏)时，应考虑应变硬化引起的强度。非 对称截面或钢结构，就会产生两条相互作用的曲线，一条对应于每一种偏心感。剪力墙截面的这种曲线如图12.12所示。5.3.5 B节 圆阵中的Ars

圆形阵列杆件的极限荷载可以用5.3.4节的一般应变协调-平衡法确定。

另外，也可以使用Whitney 5、6、5、8提出的折叠近似方程。惠特尼方程应该谨慎使用，因为当钢材屈服时，它们不能给出精确的结果。 钢含量高。特别是，方程严格适用时，只有在压缩钢是屈服的.方形截面，钢排列在一个圆圈图5.20说明了一个正方形截面与钢排列在一个圆圈。惠特尼建议，在这种情况下，可以得到方程。 在两面用R条代替，如下所示。5.20。方形截面，钢制圆形排列。

然后假设0.4？lst是钢在拉伸和压缩中的有效区域，并假定钢中由此产生的拉力和抗拉强度之间的有效距离为0，7 5ds。 关于张力钢有效质心的力矩

将x代入这个方程并用Pu进行求解，设计方程变成

其中ds=穿过钢筋中心的圆圈直径，pt=*4st-总钢面积，Ag=柱的总面积，h=柱的直径，m=

压缩破坏

惠特尼改编了Eq。5.34对于压缩破坏情况，以圆形截面以0.8代替h代替方截面。

然后是设计方程。

例子 5.4<!--

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资料编号：[1797]

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