鋼筋溷凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1鋼筋溷凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力鋼筋溷凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算計(jì)算第第3章章 鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件 正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算第1頁/共33頁第2頁/共33頁第3頁/共33頁第4頁/共33頁第5頁/共33頁 混凝土開裂后至鋼筋屈服前，屬于第混凝土開裂后至鋼筋屈服前，屬于第階段。首先在截面最薄弱處產(chǎn)生第一條裂縫，隨階段。首先在截面最薄弱處產(chǎn)生第一條裂縫，隨 著荷載的增加，先后在一些截面上出現(xiàn)裂縫。此時(shí)，在裂縫處的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由鋼筋來承擔(dān)。在相同的拉力增量作用下，平均拉應(yīng)變增量加大著荷載的增加，先后在一些截面上出現(xiàn)裂縫。此時(shí)，在裂縫

2、處的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由鋼筋來承擔(dān)。在相同的拉力增量作用下，平均拉應(yīng)變增量加大 從加載到混凝土開裂前，屬于第從加載到混凝土開裂前，屬于第I階段。此時(shí)，鋼筋和混凝土共同承受拉力。應(yīng)力與應(yīng)變大致成正比。拉力荷載值和截面平均拉應(yīng)變之間基本上呈線性關(guān)系，階段。此時(shí)，鋼筋和混凝土共同承受拉力。應(yīng)力與應(yīng)變大致成正比。拉力荷載值和截面平均拉應(yīng)變之間基本上呈線性關(guān)系，0Ncr0NcrnAAsNNcrNNcrNyNy第6頁/共33頁 當(dāng)拉力值接近屈服荷載當(dāng)拉力值接近屈服荷載Ny時(shí)，受拉鋼筋開時(shí)，受拉鋼筋開始屈服。在此過程中，荷載稍有增加，裂縫迅速始屈服。在此過程中，荷載稍有增加，裂縫迅速擴(kuò)展。當(dāng)鋼筋

3、全部達(dá)到屈服時(shí)，擴(kuò)展。當(dāng)鋼筋全部達(dá)到屈服時(shí)，(即荷載達(dá)到屈服即荷載達(dá)到屈服荷載荷載Ny時(shí)時(shí))裂縫開展很大，可認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了破壞裂縫開展很大，可認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了破壞狀態(tài)狀態(tài)Nu 。NcrNulyN第7頁/共33頁syAfN 第8頁/共33頁ssddAfN 0第9頁/共33頁一、配有縱筋和普通箍筋柱的承載力計(jì)算一、配有縱筋和普通箍筋柱的承載力計(jì)算 二、配有縱筋和螺旋式二、配有縱筋和螺旋式(或焊接環(huán)式或焊接環(huán)式)箍筋柱箍筋柱的承載力計(jì)算（螺旋箍筋柱）的承載力計(jì)算（螺旋箍筋柱）第10頁/共33頁強(qiáng)度強(qiáng)度。第11頁/共33頁當(dāng)外力較小時(shí)壓縮變形的增加與外力的當(dāng)外力較小時(shí)壓縮變形的增加與外力的增長成正比，但

4、外力稍大后，變形增加增長成正比，但外力稍大后，變形增加的速度快于外力增長的速度，配置縱筋的速度快于外力增長的速度，配置縱筋數(shù)量越少，這個(gè)現(xiàn)象越為明顯數(shù)量越少，這個(gè)現(xiàn)象越為明顯。隨著外力的繼續(xù)增加，柱中開始出現(xiàn)隨著外力的繼續(xù)增加，柱中開始出現(xiàn)微細(xì)裂縫，在臨近破壞荷載時(shí)，柱四微細(xì)裂縫，在臨近破壞荷載時(shí)，柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發(fā)生壓屈，向外凸出，混凝土被壓筋發(fā)生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎而整個(gè)柱破壞碎而整個(gè)柱破壞N初始受力第12頁/共33頁第13頁/共33頁第14頁/共33頁suluNN第15頁/共33頁值的試驗(yàn)結(jié)果及規(guī)范取值02 . 04 . 06

5、 . 08 . 00 . 14 . 12 . 1555045403530252015105bl0021. 0177. 1bl0012. 087. 0按“規(guī)范”取值第16頁/共33頁長細(xì)比長細(xì)比l0/b 越大，越大， 值越小。值越小。 l0/b8時(shí)，時(shí)， =1；考慮混凝土強(qiáng)度等級，鋼筋種類及配筋率得出以下統(tǒng)計(jì)關(guān)系：；考慮混凝土強(qiáng)度等級，鋼筋種類及配筋率得出以下統(tǒng)計(jì)關(guān)系：blbl0021. 0177. 1348，當(dāng)blbl0012. 087. 05035，當(dāng)實(shí)際計(jì)算時(shí)可直接實(shí)際計(jì)算時(shí)可直接查表查表 第17頁/共33頁縱向鋼筋配筋率大于縱向鋼筋配筋率大于3時(shí)，式中時(shí)，式中A應(yīng)改用應(yīng)改用Ac： Ac=

6、 A- As)(9 . 0sycuAfAfNN第18頁/共33頁)(9 . 00ssdcddAfAfN第19頁/共33頁4.受壓構(gòu)件構(gòu)造要求第20頁/共33頁截面形狀和尺寸截面形狀和尺寸采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預(yù)制柱常采采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預(yù)制柱常采用工字形截面。用工字形截面。 橋墩、樁和公共建筑中的柱主要采用圓形截面。橋墩、樁和公共建筑中的柱主要采用圓形截面。 柱的截面尺寸不宜過小，不宜小于柱的截面尺寸不宜過小，不宜小于250*250。一。一般應(yīng)控制在般應(yīng)控制在l0/b30及及l(fā)0/h25。 當(dāng)柱截面的邊長在當(dāng)柱截面的邊長在800mm以下時(shí)，一般以以下時(shí)，一般以50mm為模數(shù)，邊

7、長在為模數(shù)，邊長在800mm以上時(shí)，以以上時(shí)，以100mm為模數(shù)為模數(shù)。 I形截面，翼緣厚度不宜小于形截面，翼緣厚度不宜小于120mm ，腹板厚度，腹板厚度不宜小于不宜小于100mm。第21頁/共33頁縱向鋼筋配筋率過小時(shí)，縱筋對柱的承載力影響很小，接近于素混凝土柱，縱筋不能起到防止混凝土受壓脆性破壞的緩沖作用。同時(shí)考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在偶然附加彎矩的作用（垂直于彎矩作用平面），以及收縮和溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力，對受壓構(gòu)件的最小配筋率應(yīng)有所限制。縱向鋼筋配筋率過小時(shí)，縱筋對柱的承載力影響很小，接近于素混凝土柱，縱筋不能起到防止混凝土受壓脆性破壞的緩沖作用。同時(shí)考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在偶然附加彎矩的作用

8、（垂直于彎矩作用平面），以及收縮和溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力，對受壓構(gòu)件的最小配筋率應(yīng)有所限制。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定，軸心受壓構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)小于規(guī)定，軸心受壓構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.6%；同時(shí)一側(cè)受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)小于同時(shí)一側(cè)受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%，受拉鋼筋最小配筋率的要求同受彎構(gòu)件。受拉鋼筋最小配筋率的要求同受彎構(gòu)件。另一方面，考慮到施工布筋不致過多影響混凝土的澆筑質(zhì)量，另一方面，考慮到施工布筋不致過多影響混凝土的澆筑質(zhì)量，全部縱筋配筋率不宜超過全部縱筋配筋率不宜超過5%。全部縱向鋼筋的配筋率按全部縱向鋼筋的配筋率按r r =(As+As

9、)/A計(jì)算，一側(cè)受壓鋼筋的配筋率按計(jì)算，一側(cè)受壓鋼筋的配筋率按r r =As/A計(jì)算，其中計(jì)算，其中A為構(gòu)件全截面面積。為構(gòu)件全截面面積。第22頁/共33頁 柱中縱向受力鋼筋的的直徑柱中縱向受力鋼筋的的直徑d不宜小于不宜小于12mm，且選配鋼筋時(shí)宜根數(shù)少而粗，但對矩形截面根數(shù)不得少于，且選配鋼筋時(shí)宜根數(shù)少而粗，但對矩形截面根數(shù)不得少于4根，圓形截面根數(shù)不宜少于根，圓形截面根數(shù)不宜少于8根，且應(yīng)沿周邊均勻布置。根，且應(yīng)沿周邊均勻布置?？v向鋼筋的保護(hù)層厚度要求見表，且不小于鋼筋直徑縱向鋼筋的保護(hù)層厚度要求見表，且不小于鋼筋直徑d。當(dāng)柱為豎向澆筑混凝土?xí)r，縱筋的凈距不小于當(dāng)柱為豎向澆筑混凝土?xí)r，縱筋

10、的凈距不小于50mm；對水平澆筑的預(yù)制柱，其縱向鋼筋的最小應(yīng)按梁的規(guī)定取值。對水平澆筑的預(yù)制柱，其縱向鋼筋的最小應(yīng)按梁的規(guī)定取值。截面各邊縱筋的中距不應(yīng)大于截面各邊縱筋的中距不應(yīng)大于350mm。當(dāng)。當(dāng)h600mm時(shí)，在柱側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑時(shí)，在柱側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋或拉筋。的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋或拉筋。第23頁/共33頁350350350400b400b400b600h1000600 h1000600 h15001000 h箍筋復(fù)合箍筋復(fù)合箍筋拉筋第24頁/共33頁箍箍 筋筋受壓構(gòu)件中箍筋應(yīng)采用封閉式，其直徑不應(yīng)小于受壓構(gòu)件中箍筋應(yīng)采用封閉式，其

11、直徑不應(yīng)小于d/4，且不小于，且不小于6mm，此處，此處d為縱筋的最大直徑。為縱筋的最大直徑。箍筋間距不應(yīng)大于箍筋間距不應(yīng)大于400mm，也不應(yīng)大于截面短邊尺寸；對綁扎鋼筋骨架，箍筋間距不應(yīng)大于，也不應(yīng)大于截面短邊尺寸；對綁扎鋼筋骨架，箍筋間距不應(yīng)大于15d；對焊接鋼筋骨架不應(yīng)大于；對焊接鋼筋骨架不應(yīng)大于20d，此處，此處d為縱筋的最小直徑。為縱筋的最小直徑。當(dāng)柱中全部縱筋的配筋率超過當(dāng)柱中全部縱筋的配筋率超過3%，箍筋直徑不宜小于，箍筋直徑不宜小于8mm，且箍筋末端應(yīng)應(yīng)作成，且箍筋末端應(yīng)應(yīng)作成135的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于10箍筋直徑，或焊成封閉式

12、；此時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于箍筋直徑，或焊成封閉式；此時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于10縱筋最小直徑，也不應(yīng)大于縱筋最小直徑，也不應(yīng)大于200mm。當(dāng)柱截面短邊大于當(dāng)柱截面短邊大于400mm，且各邊縱筋配置根數(shù)超過多于，且各邊縱筋配置根數(shù)超過多于3根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊未大于根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊未大于400mm，但各邊縱筋配置根數(shù)超過多于，但各邊縱筋配置根數(shù)超過多于4根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。對截面形狀復(fù)雜的柱，不得采用具有內(nèi)折角的箍筋，以避免箍筋受拉時(shí)使折角處混凝土破損。對截面形狀復(fù)雜的柱，不得采用具有內(nèi)折角的箍筋，以避免箍筋受拉時(shí)使折角處混凝土破損。第25頁/共33頁第26頁/共33頁2

13、 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)1.受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征試驗(yàn)表明，柱受壓后產(chǎn)試驗(yàn)表明，柱受壓后產(chǎn)生橫向變形，橫向變形生橫向變形，橫向變形受到螺旋筋的約束作用受到螺旋筋的約束作用，提高了混凝土的強(qiáng)度，提高了混凝土的強(qiáng)度和變形能力，構(gòu)件的承和變形能力，構(gòu)件的承載力也就提高，同時(shí)在載力也就提高，同時(shí)在螺旋筋中產(chǎn)生了拉應(yīng)力螺旋筋中產(chǎn)生了拉應(yīng)力。當(dāng)外力逐漸加大，它。當(dāng)外力逐漸加大，它的應(yīng)力達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)的應(yīng)力達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度時(shí)，就不再能有效地度時(shí)，就不再能有效地約束混凝土的橫向變形約束混凝土的橫向變形，混凝土的抗壓強(qiáng)度就，混凝土的抗壓強(qiáng)度就不能再提高，這時(shí)構(gòu)件

14、不能再提高，這時(shí)構(gòu)件達(dá)到破壞達(dá)到破壞。螺旋筋外的混凝土保護(hù)螺旋筋外的混凝土保護(hù)層在螺旋筋受到較大拉層在螺旋筋受到較大拉應(yīng)力時(shí)應(yīng)力時(shí) 就開裂，甚至就開裂，甚至脫落，故在計(jì)算時(shí)不考脫落，故在計(jì)算時(shí)不考慮此部分混凝土。慮此部分混凝土。第27頁/共33頁2 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)2cffAss1單根間接鋼筋的截面面積；單根間接鋼筋的截面面積；fy間接鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；間接鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； s沿構(gòu)件軸線方向間接鋼筋的間距；沿構(gòu)件軸線方向間接鋼筋的間距；dcor構(gòu)件的核心直徑；構(gòu)件的核心直徑；Asso間接鋼筋的換算截面面間接鋼筋的換算截面面corrssysdAf12由平衡條件得：由平衡條件得：第28頁/共33頁corssyrsdAf12sddAfcorcorssy44221corssoyrAAf2sdAAcorsssso1核心混凝土面積42corcordA第29頁/共33頁sycoruA