鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算.ppt

,第三章 鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件 正截面承載力計算,3-1 概述,一、軸心受力構(gòu)件的定義：軸向力作用線與構(gòu)件 截面形心線重合的構(gòu)件。,二、分類：,軸心受力構(gòu)件,三、工程應(yīng)用情況：,實際工程中理想的軸心受力構(gòu)件不存在。,圖3-1 軸心受力構(gòu)件,3-2 鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件 正截面承載力計算,正截面的概念：,一、受力特征：,分為三個階段：,I 加載至混凝土即將開裂：鋼筋與混凝土共同受力，,II 開裂后至鋼筋即將屈服；,III 全部鋼筋屈服至且裂縫開展超過規(guī)定的要求。,圖3-2 軸心受拉構(gòu)件破壞的三個階段,二、基本計算公式,（3-1）,式中各符號的含義：,承載力與混凝土和構(gòu)件截面尺寸無關(guān)；,高強鋼筋不能發(fā)揮作用。,三、構(gòu)造要求：,1、鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連接、套筒擠壓連接等多種方式。軸拉構(gòu)件不 得采用綁扎的搭接接頭。,2、縱筋一側(cè)配筋率 且 （為混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值）。（配筋率的概念）,3、縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先采用直徑較小的鋼筋。,4、箍筋直徑 d6mm, 間距s 200mm (腹桿中 s 150mm)。,四、舉例：,P56例3-1,通過該例題，強調(diào)今后基本構(gòu)件的設(shè)計中需注意的幾點：,1、步驟，2、已知條件的查找，3、鋼筋的選擇 4、配筋圖的表達。,3-3 鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件 正截面承載力計算,概述：,軸壓構(gòu)件的截面形式：,正方形、矩形、圓形、多邊形及環(huán)形等。,鋼筋骨架,圖3-3 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱,縱筋的作用：,1、幫助混凝土承受壓力；,、承擔(dān)由初始偏心引起的附加彎矩所產(chǎn)生的拉力；,、防止構(gòu)件突然脆性破壞以增加構(gòu)件的延性；,、減小混凝土的徐變變形。,箍筋的作用：,1、與縱筋形成骨架，防止縱筋受力后向外凸。,2、密排箍筋或螺旋式箍筋約束核心混凝土橫向變形，進一步提高構(gòu)件承載力及受壓延性。,一、配置普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件,1、試驗研究分析,軸心受壓構(gòu)件按長細(xì)比不同分為短柱和長柱，規(guī)范規(guī)定以為l0/i =28為界，其中l(wèi)0為柱的計算長度，i為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑。,混凝土壓應(yīng)力,（3-2）,鋼筋的壓應(yīng)力,（3-3）,式中： 混凝土彈性系數(shù)；,鋼筋與混凝土彈性模量之比，,當(dāng)N較小時，構(gòu)件處于彈性階段，此時彈性系數(shù) =1，故鋼筋應(yīng)力 與混凝土應(yīng)力 成直線增長，當(dāng)增大時，混凝土出現(xiàn)塑性應(yīng)變，彈性系數(shù) 就減小。 因此 和 的應(yīng)力增長就成曲線形狀（圖3-4）。,圖3-4 應(yīng)力-荷載曲線示意圖,在軸心受壓短柱中，不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時是否屈服，構(gòu)件的最終承載力都是由混凝土被壓碎來控制的。,對于長柱的承載能力 低于相同條件下的短柱承載能力 。目前采用引入穩(wěn)定系數(shù) 來考慮這個因素， 值隨著長細(xì)比的增大而減小，可查表3-1。,鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 表3-1,注 構(gòu)件計算長度； b 矩形截面短邊； d 圓形截面直 徑； L 截面最小回轉(zhuǎn)半徑 ，,2、基本計算公式,圖3-5 軸心受壓柱計算圖,（3-4）,當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件截面長邊或直徑大于300mm時，構(gòu)件制作缺陷對承載力的影響較大，式（3-4）中混凝土強度設(shè)計值乘以系數(shù)0.8（構(gòu)件質(zhì)量確有保障時不受此限制）。,3、公式的應(yīng)用,截面設(shè)計問題：,已知：N， ， ， ， 求：，,步驟：,（1）根據(jù)構(gòu)造要求及經(jīng)驗，定截面尺寸（b，h）,b，h,或令 ， ，則,（2）計算 ，確定,（3）計算,（4）選配筋并繪制配筋圖。,截面校核問題：,已知：b，h， ， ， ， 求：,步驟：（1）確定,（2）計算 ，若 ，則,若 ，則,4、構(gòu)造要求,1）材料構(gòu)造要求,混凝土抗壓強度較高，為了減少柱截面尺寸，節(jié)約鋼筋用量，應(yīng)該采用強度等級較高的混凝土，對于高層建筑的底層柱，必要時可采用更高強度等級的混凝土。但鋼筋不宜采用更高強度的鋼筋，這是由于它與混凝土共同工作時，一般不能充分的揮其高強度的作用。,2）截面形式,軸心受壓構(gòu)件一般都采用正方形。在建筑上有美觀要求時根據(jù)需要也可采用圓形及其它截面形式。為了施工方便，截面尺寸一般不小于250250mm，而且要符合模數(shù)，800mm以下采用50mm的模數(shù)，800mm以上則采用100mm模數(shù)，構(gòu)件長細(xì)比一般為15左右，不宜大于30。,3）縱向鋼筋,縱筋是鋼筋骨架的主要組成部分，為便于施工和保證骨架有足夠的剛度，縱筋直徑不宜小于12mm，通常選用16mm28mm?？v筋要沿截面四周均勻布置，不得少于4根。全部受壓鋼筋的最小配筋率為0.6%，一側(cè)的縱向鋼筋最小配筋率為0.2%?？v筋間距一般不小于50mm。當(dāng)構(gòu)件在水平位置澆注時，縱筋凈距不應(yīng)小于30mm和1.5倍縱筋直徑。,4）箍筋,應(yīng)當(dāng)采用封閉式箍筋，以保證鋼筋骨架的整體剛度，并保證構(gòu)件在破壞階段箍筋對混凝土和縱向鋼筋的側(cè)向約束作用。,箍筋采用熱軋鋼筋時，直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm；采用冷拔低碳鋼絲時應(yīng)小于5mm和d/5（d為縱向鋼筋的最大直徑）。,箍筋間距不應(yīng)大于400mm，且不應(yīng)大于構(gòu)件截面的短邊尺寸；同時，在綁扎骨架中，不應(yīng)大于15d；在焊接骨架中，不應(yīng)大于20d（d為縱向鋼筋的最小直徑）。,當(dāng)柱中全部縱向鋼筋配筋率超過3%時，箍筋直徑不宜小于8mm，間距不應(yīng)大于縱向鋼筋最小直徑的10倍，且不應(yīng)大于200mm。,當(dāng)柱中每邊的縱向受力鋼筋不多于3根（或當(dāng)柱短邊尺寸而縱筋不多于4根時可采用單個箍筋，否則應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋（圖3-6）。,圖3-6 箍筋形式,二、配置螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件,1、受力分析及破壞特征,箍筋的縱向約束作用：,縱向壓縮,橫向變形,縱向裂紋,若約束橫向變形，使混凝土處于三向受壓狀態(tài),承載力提高當(dāng)N增大，砼的橫向變形足夠大時，對箍筋形成徑向壓力，反過來箍筋對砼施加被動的徑向均勻約束壓力。,應(yīng)用：僅在軸向受力較大，而截面尺寸受到限制時采用，通常配置的箍筋比較多。,2、正截面受壓承載力計算,(3-5),由隔離體平衡得到（圖3-7）,圖3-7 混凝土徑向壓力示意圖,(3-6a),(3-6b),(3-7),根據(jù)軸心受力平衡條件，其正截面受壓承載力計算如下：,(3-8),式子變換后得：,(3-9),式中 構(gòu)件核心截面面積；,螺旋式（或焊接環(huán)式）間接鋼筋的換算截面面積；,但考慮到混凝土強度等大于C50時，間接鋼筋對混凝土約束作用將會降低，給出一個折減系數(shù) ，當(dāng)混凝土強度等級為C80時，取0.85；當(dāng)混凝土強度等級不超過C50時，取1.0；其間按線性內(nèi)插法取用。,(3-10),按式（3-10）算得構(gòu)件受壓承載力設(shè)計值不應(yīng)大于按式（3-4）算得構(gòu)件受壓承載力設(shè)計值的1.5倍。,當(dāng)遇到下列任意一種情況時，不考慮間接鋼筋影響，而按式（3-4）進行計算：,）當(dāng)l0/d12時；,）當(dāng)按式（3-10）算得的受壓承載力小于按式（3-4）算得的受壓承載力時；,）當(dāng)間接鋼筋的換算截面面積小于縱向鋼筋的全部 截面面積25%時。,3、構(gòu)造要求,在計算中考慮間接鋼筋作用時，其螺距（或環(huán)形箍筋間距）s不應(yīng)大于80mm，及dcor/5。同時亦不應(yīng)小于40mm。螺旋箍筋柱截面尺寸常做成圓形或正多邊形，縱向鋼筋可選68根沿截面周邊均勻布置。,肚松衯宸/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif冩?=/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif冩?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif冭聖杁/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/logo.gif冩碝?D/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/logo_compute.gif冭?疘:/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/ F/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/astd_oct.gif冮烜?E/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/biaoshi.gif凅?C/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/email.gif冮?G/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?- 潕,肚松衯?雎?lián)]=?牓2d?h糖 =M痞 ?(瘣滸?(h?棧哐鋃$*?z3蓚W傯=%u旄 冏?塧?腦?U ZYYh?鵓?鎂+x脲燴哠K?q梽桃羀徬 ?w?錭X?C?e ?gei鎃+,nit噈鲃c?u锳9硄輕儍L8踇縎;W岐?u rH?Wx鵛8吷y兞戀W 六堲?-猴w兂.+嬼?墎娮?嗠鸊GiJ倭rJ ?侜!?u?“唻蕛?凓|?縖鴰嬔r責(zé)| A伾鼐*?%磣嬓冴苻高Hv霼?m |兪T?4撠?聝 ?飌Z0?t蕞筍訌?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p; 8齚 p蕞驅(qū)_嬝3? ?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀X_? 萄阯K詴qM?x拱曃?鳡?+腰+?艃?U?葭?橗?岶%媗祆?呿祴?峙%Ms?叫篂?X?$?F笂斚汶弸邏s?苾铏p蔭淥?呉坡Y詢生蓯籀塡塠=?鬋昆?SZ?|?匡?(別?鯇Z0l慶琶 5艭危?內(nèi)? g?a? J?$孅?0lH効譱蘑?R?;N?囏a杸)G?t$撈-0?c+僿?v胐顑o2?刻 N稍嶀?寃?泲?a礙鵠YZF猏虓贋用 拷T,V3B勵=桽= ?ST傄u烶輤腙鯧0_儖?絅=計裌巹4飪秞?塀墕銒t隿+廢榰N82)撅?uG? 儅導(dǎo)鴣鮁 e5?O軸C冾:_)5隠瑾.觠0峗E ?王?謷呻u?蓌X0?艣專?u ?V=Zt望?v;3蒛h8#?d?z痣W兠兯凔?黃T?彄貖? t