新第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算課件

1、第第3 3章章 鋼筋混凝土鋼筋混凝土軸心軸心受力受力構(gòu)件正構(gòu)件正截面截面承載力承載力 混凝土結(jié)設(shè)計(jì)基本原理教師教師：張茂雨：張茂雨 了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力全過(guò)程；全過(guò)程； 掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算方法；承載力的計(jì)算方法；熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)理想的軸心受力構(gòu)件在實(shí)際工程中其實(shí)并不存在。理想的軸心受力構(gòu)件在實(shí)際工程中其實(shí)并不存在。(軸壓)軸線(xiàn)nn軸線(xiàn)(軸拉)nn1.概概 述述壓壓壓拉拉工程實(shí)例工程實(shí)例1.概概 述述ntntntcrntcr

2、nt nt 試試驗(yàn)驗(yàn)現(xiàn)現(xiàn)象象2.軸心受拉軸心受拉2.1 2.1 受力過(guò)程及破壞特征受力過(guò)程及破壞特征2.1 2.1 受力過(guò)程及破壞特征受力過(guò)程及破壞特征2.軸心受拉軸心受拉2.2 2.2 建筑工程中的軸拉構(gòu)件建筑工程中的軸拉構(gòu)件 0x3-1syafn n 拉力的組合設(shè)計(jì)值；拉力的組合設(shè)計(jì)值；fy 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fy 300n/mm2 ；as 縱向鋼筋面積?？v向鋼筋面積。（1 1）計(jì)算公式）計(jì)算公式2.軸心受拉軸心受拉2.2 2.2 建筑工程中的軸拉構(gòu)件建筑工程中的軸拉構(gòu)件（3 3）選用鋼筋有多種組合，應(yīng)）選用鋼筋有多種組合，應(yīng)注意：對(duì)稱(chēng)性、限制裂縫、誤差注意：對(duì)稱(chēng)性

3、、限制裂縫、誤差控制控制5%5%以?xún)?nèi)、施工便利性等因素。以?xún)?nèi)、施工便利性等因素。（1）查表得查表得hrb400鋼筋的強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為度設(shè)計(jì)值為fy=360n/mm2。算算 例例某鋼筋混凝土受拉某鋼筋混凝土受拉構(gòu)件拉力設(shè)計(jì)值為構(gòu)件拉力設(shè)計(jì)值為n=500kn，采用，采用hrb400鋼筋，試鋼筋，試求需要的鋼筋面積，求需要的鋼筋面積，并選用鋼筋。并選用鋼筋。（2 2）as=n/fy=5001000/360=1389mm2。2.軸心受拉軸心受拉v箍筋直徑箍筋直徑d6mm,間距間距s200mm(腹桿中腹桿中 s 150mm)。 v 縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ(chēng)布置，并宜優(yōu)先采用縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ(chēng)布

4、置，并宜優(yōu)先采用直徑直徑較小較小的鋼筋。的鋼筋。 v鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連接、套筒擠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)件壓連接等多種方式。軸拉構(gòu)件不得采用不得采用綁扎的搭接接頭。綁扎的搭接接頭。 v縱筋一側(cè)配筋率縱筋一側(cè)配筋率，且，且。（為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）0.2% yt45. 0fftf（2 2）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求2.軸心受拉軸心受拉2.3 2.3 橋梁工程中的軸拉構(gòu)件橋梁工程中的軸拉構(gòu)件0ndsdfas 0x3-2ssddoafn nd 拉力的組合設(shè)計(jì)值；拉力的組合設(shè)計(jì)值；fsd 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋼筋

5、抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， fsd 280n/mm2 ；2.軸心受拉軸心受拉2.4 2.4 受拉構(gòu)件配筋形式受拉構(gòu)件配筋形式縱筋縱筋縱筋縱筋箍筋箍筋bh2.軸心受拉軸心受拉3.1 3.1 概述概述箍筋的作用：箍筋的作用：固定；固定；約束砼（三向受力）提高承約束砼（三向受力）提高承載力和延性；載力和延性；防止鋼筋在砼壓碎前壓屈。防止鋼筋在砼壓碎前壓屈。3.軸心受壓軸心受壓縱筋作用：縱筋作用：受拉、壓；受拉、壓；提高延性；提高延性；減小砼徐變、收縮的影響，減小砼徐變、收縮的影響，改善長(zhǎng)期荷載作用下的構(gòu)件改善長(zhǎng)期荷載作用下的構(gòu)件力學(xué)性能。力學(xué)性能。3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受

6、壓構(gòu)件1 1、短柱、短柱：l0/i28 ( (l0 為柱計(jì)算長(zhǎng)度，為柱計(jì)算長(zhǎng)度，i 為回轉(zhuǎn)半徑為回轉(zhuǎn)半徑) ) 矩形截面柱：矩形截面柱：l0/b8;圓形截面柱：圓形截面柱：l0/d7混凝土壓碎混凝土壓碎鋼筋凸出鋼筋凸出一、受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征混凝土壓碎，鋼筋壓屈混凝土壓碎，鋼筋壓屈構(gòu)件壓屈構(gòu)件壓屈長(zhǎng)柱的承載力長(zhǎng)柱的承載力 短柱的承載力短柱的承載力長(zhǎng)柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用長(zhǎng)柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用一、受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征2 2、長(zhǎng)柱：、長(zhǎng)柱：3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)材料力學(xué)材

7、料力學(xué)二、建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件an普通壓桿：普通壓桿：an）（細(xì)長(zhǎng)壓桿：細(xì)長(zhǎng)壓桿：)sycafafn （短柱：短柱：長(zhǎng)柱：長(zhǎng)柱：)sycafafn （ 0.90.9rs 0 )(9.0csyafafn 穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；yf 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；cf當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件截面長(zhǎng)邊或直徑小于當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件截面長(zhǎng)邊或直徑小于300mm時(shí)，時(shí)，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以系數(shù)混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以系數(shù)0.

8、8。二、建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 全部縱向受壓鋼筋面積；全部縱向受壓鋼筋面積；saa 構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于scaaa0.03時(shí)，時(shí)，a采用采用 ； 為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算力計(jì)算9 . 0具有相近的可靠度而引進(jìn)的系數(shù)。具有相近的可靠度而引進(jìn)的系數(shù)。算算 例例某軸心受壓構(gòu)件，截面尺某軸心受壓構(gòu)件，截面尺寸為寸為450450（mm），），軸軸力設(shè)計(jì)值為力設(shè)計(jì)值為n=2400kn，計(jì)，計(jì)算長(zhǎng)度為算

9、長(zhǎng)度為l0=6.2m，混凝土，混凝土采用采用c25，縱向受力鋼筋采，縱向受力鋼筋采用用hrb400鋼筋，試求受力鋼筋，試求受力鋼筋的面積。鋼筋的面積。(1)根據(jù)已知條件查材料強(qiáng)度：根據(jù)已知條件查材料強(qiáng)度：(2)由由查得查得(3)根據(jù)式（根據(jù)式（3-3）計(jì)算）計(jì)算2/9 .11mmnfc 2/360mmnfy 923. 0 78.130 bl21332mmas 3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件3-4)(9 . 00ssdcddafafn 穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；cdfsdf 縱向受壓鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?？v向受壓鋼筋抗壓

10、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。三、橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件v截面：截面：四、構(gòu)造要求四、構(gòu)造要求11.4.11 框架柱的截面尺寸宜符合下列要求： 1、柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱的截面直徑不宜小于350mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面高度與寬度的比值不宜大于3。11.4.11 框架柱的截面尺寸應(yīng)符合下列要求： 1、矩形截面柱，抗震等級(jí)為四級(jí)或?qū)訑?shù)不超過(guò)2層時(shí)，其最小截面不宜小于300mm；一、二、三級(jí)抗震等級(jí)且層數(shù)超過(guò)2層時(shí)，不宜小于400mm；圓柱截面直徑，抗震等級(jí)

11、為四級(jí)或?qū)訑?shù)不超過(guò)2層時(shí)，其最小截面不宜小于350mm；一、二、三級(jí)抗震等級(jí)且層數(shù)超過(guò)2層時(shí)，不宜小于450mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面長(zhǎng)邊與短邊的比值不宜大于3。gb50010-2002gb50010-20103.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件v材料：材料：混凝土宜高一些，鋼筋宜用混凝土宜高一些，鋼筋宜用hrb400級(jí)。級(jí)。v長(zhǎng)細(xì)比：長(zhǎng)細(xì)比：l0/b30。v縱筋：縱筋：d12mm,圓柱中根數(shù)圓柱中根數(shù)6， 5；50mm凈間距凈間距300mm,c20mm。四、構(gòu)造要求四、構(gòu)造要求v箍筋：箍筋：封閉式封閉式d6mm,d縱縱/4；s400mm,1

12、5d縱縱 （每邊（每邊4 4根）根） （每邊（每邊4 4根）根） （每邊（每邊4 4根）根） （每邊多于（每邊多于4 4根）根）缺少箍筋的柱節(jié)點(diǎn)3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件為何柱子的破壞常見(jiàn)于柱頂或柱底處？為何柱子的破壞常見(jiàn)于柱頂或柱底處？3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件3.3 3.3 配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件螺旋箍筋對(duì)混凝土變形產(chǎn)螺旋箍筋對(duì)混凝土變形產(chǎn)生約束，使其承載力提高。生約束，使其承載力提高。（1）受力分析及破壞特征）受力分析及破壞特征3.軸心受壓軸心受壓nc素混凝土素混凝土柱柱普通

13、鋼筋普通鋼筋混凝土柱混凝土柱螺旋箍筋螺旋箍筋鋼筋混凝鋼筋混凝土柱土柱荷載不大時(shí)螺旋箍柱荷載不大時(shí)螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾和普通箍柱的性能幾乎相同乎相同保護(hù)層剝落使柱保護(hù)層剝落使柱的承載力降低的承載力降低螺旋箍筋的約束使螺旋箍筋的約束使柱的承載力提高柱的承載力提高標(biāo)距標(biāo)距ncnc（1）受力分析及破壞特征）受力分析及破壞特征3.軸心受壓軸心受壓 當(dāng)螺旋筋屈服時(shí)，當(dāng)螺旋筋屈服時(shí)，s2可由隔離體平衡條件求得可由隔離體平衡條件求得：3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsafdsaf2222（2）建筑工程中螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力）建筑工程中螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力3.軸心受壓軸心受壓3-

14、7corss1ycc1sdafff8根據(jù)軸向力平衡條件可得：根據(jù)軸向力平衡條件可得：3-8ssoysycorcafafaf2afafnycorc1safasdafafycorcorss1ycorc8s3.軸心受壓軸心受壓規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設(shè)計(jì)：規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設(shè)計(jì)：3-9)2(9 .0ssoysycorcafafafn 間接鋼筋的強(qiáng)度；間接鋼筋的強(qiáng)度；yf 構(gòu)件的核心截面面積；構(gòu)件的核心截面面積；cora 單根間接鋼筋的截面面積；單根間接鋼筋的截面面積；ss1a 間接鋼筋的間距；間接鋼筋的間距；s 間接鋼筋的換算面積，間接鋼筋的換算面積， ； ssoasadass1corsso 間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù)，間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù)