第6章軸向受力構(gòu)件承載力

1、第六章第六章軸向受力構(gòu)件承載力軸向受力構(gòu)件承載力6.1 概述概述xyNxyNxyN(a)軸心受壓軸心受壓(b)單向偏心受壓單向偏心受壓(c)雙向偏心受壓雙向偏心受壓圖圖6-1受壓構(gòu)件的類型受壓構(gòu)件的類型 承受軸向壓力的構(gòu)件稱為受壓構(gòu)件。承受軸向壓力的構(gòu)件稱為受壓構(gòu)件。 軸向壓力與構(gòu)件軸線重合者（截面上軸向壓力與構(gòu)件軸線重合者（截面上僅有軸心壓力），稱為僅有軸心壓力），稱為軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件； 軸向壓力與構(gòu)件軸線不重合者（截面軸向壓力與構(gòu)件軸線不重合者（截面上既有軸心壓力，又有彎矩），稱為上既有軸心壓力，又有彎矩），稱為偏心偏心受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件。 在偏心受壓構(gòu)件中又分為單向偏心受在偏心受壓

2、構(gòu)件中又分為單向偏心受壓構(gòu)件和雙向偏心受壓構(gòu)件兩種。壓構(gòu)件和雙向偏心受壓構(gòu)件兩種。 圖圖6-1所示所示 本章主要介紹軸心受壓構(gòu)件及單向偏本章主要介紹軸心受壓構(gòu)件及單向偏心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算。心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算。圖圖6-2普通箍筋柱普通箍筋柱和螺旋箍筋柱和螺旋箍筋柱 鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，按箍筋的鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，按箍筋的形式不同形式不同分為配置普通箍筋的分為配置普通箍筋的普通箍筋普通箍筋柱柱和配置和配置螺旋式（或焊接圓環(huán)式螺旋式（或焊接圓環(huán)式 ）箍筋）箍筋的柱的柱，如圖，如圖6-2所示。實(shí)際工程中，螺旋所示。實(shí)際工程中，螺旋箍筋柱能提高構(gòu)件的抗壓承載能力，但箍筋柱能提高構(gòu)件的抗壓

3、承載能力，但施工比較復(fù)雜，用鋼量較多，造價(jià)較高，施工比較復(fù)雜，用鋼量較多，造價(jià)較高，不宜普遍采用。不宜普遍采用。縱向鋼筋的作用縱向鋼筋的作用是：協(xié)助混凝土受壓，是：協(xié)助混凝土受壓，減少截面尺寸；承受可能產(chǎn)生的較小彎減少截面尺寸；承受可能產(chǎn)生的較小彎矩；防止脆性破壞，增加構(gòu)件延性；減矩；防止脆性破壞，增加構(gòu)件延性；減小混凝土徐變變形。小混凝土徐變變形。箍筋的作用箍筋的作用是：與縱筋形成骨架；防止是：與縱筋形成骨架；防止混凝土受力后外凸，約束核心混凝土，混凝土受力后外凸，約束核心混凝土，增加構(gòu)件的承載能力和延性。增加構(gòu)件的承載能力和延性。6.2軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件NusfcfyfyAS圖圖6-

4、3短柱破壞及短柱破壞及受力計(jì)算圖形受力計(jì)算圖形6.2.1配有縱筋和普通箍筋的柱配有縱筋和普通箍筋的柱 由于施工及混凝土不均勻性等方面的由于施工及混凝土不均勻性等方面的原因，理想的軸心受壓構(gòu)件并不存在，因原因，理想的軸心受壓構(gòu)件并不存在，因而在鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的截面上也而在鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的截面上也會存在一定的彎矩而使構(gòu)件發(fā)生縱向彎曲。會存在一定的彎矩而使構(gòu)件發(fā)生縱向彎曲?？v向彎曲會使構(gòu)件的承載力降低，按縱向縱向彎曲會使構(gòu)件的承載力降低，按縱向彎曲的對構(gòu)件承載力的影響程度，受壓構(gòu)彎曲的對構(gòu)件承載力的影響程度，受壓構(gòu)件分為短柱和長柱件分為短柱和長柱。 當(dāng)其長細(xì)比滿足以當(dāng)其長細(xì)比滿足以下

5、要求時(shí)（屬于短柱），可忽略縱向彎曲下要求時(shí)（屬于短柱），可忽略縱向彎曲的影響。長柱和短柱的破壞形態(tài)不同的影響。長柱和短柱的破壞形態(tài)不同（圖（圖6-36-3為短柱破壞形態(tài)）為短柱破壞形態(tài)）。矩形截面矩形截面l0 / b8；圓形截面圓形截面 l0 / d 7；式中式中l(wèi)0為構(gòu)件的計(jì)算長度；為構(gòu)件的計(jì)算長度；b為矩形截面短為矩形截面短邊尺寸；邊尺寸；d為圓形截面直徑；為圓形截面直徑； (1)短柱承載力計(jì)算短柱承載力計(jì)算 由于混凝土和鋼筋具有相近的壓應(yīng)變，由于混凝土和鋼筋具有相近的壓應(yīng)變，因而兩者可共同工作，當(dāng)混凝土達(dá)到極限因而兩者可共同工作，當(dāng)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變（約壓應(yīng)變（約0.0020.002左

6、右）時(shí)，柱的四周出現(xiàn)左右）時(shí)，柱的四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫（混凝土受壓時(shí)將產(chǎn)生橫明顯的縱向裂縫（混凝土受壓時(shí)將產(chǎn)生橫向變形，使得混凝土被拉壞而產(chǎn)生縱向裂向變形，使得混凝土被拉壞而產(chǎn)生縱向裂縫），混凝土保護(hù)層脫落，縱向鋼筋被壓縫），混凝土保護(hù)層脫落，縱向鋼筋被壓曲，向外凸出，混凝土被壓壞而導(dǎo)致構(gòu)件曲，向外凸出，混凝土被壓壞而導(dǎo)致構(gòu)件破壞。破壞時(shí)，一般中等強(qiáng)度的鋼筋能達(dá)破壞。破壞時(shí)，一般中等強(qiáng)度的鋼筋能達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度，兩者強(qiáng)度都能充分利用。到抗壓屈服強(qiáng)度，兩者強(qiáng)度都能充分利用。短柱破壞形態(tài)及受力計(jì)算圖形如短柱破壞形態(tài)及受力計(jì)算圖形如圖圖6-36-3所示所示，短柱的抗壓承載力計(jì)算公式為：短柱的抗壓承

7、載力計(jì)算公式為：NusfcfyfyAS圖圖6-3短柱破壞形短柱破壞形態(tài)及受力計(jì)算圖形態(tài)及受力計(jì)算圖形ccsyusAfAfN（1）圖圖6-4長柱破壞形態(tài)長柱破壞形態(tài)usulNN（2）(2)長柱的承載能力計(jì)算長柱的承載能力計(jì)算 實(shí)際工程中構(gòu)件的初始偏心是不可避免的，對于實(shí)際工程中構(gòu)件的初始偏心是不可避免的，對于長柱而言側(cè)向彎曲不能忽略，構(gòu)件將在壓力和彎矩的長柱而言側(cè)向彎曲不能忽略，構(gòu)件將在壓力和彎矩的共同作用下，在壓應(yīng)力較大的一側(cè)首先出現(xiàn)縱向裂縫，共同作用下，在壓應(yīng)力較大的一側(cè)首先出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋壓彎向外凸出，由于混接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋壓彎向外凸出，由于混凝土柱失去平

8、衡，壓應(yīng)力較小的一側(cè)的混凝土受力狀凝土柱失去平衡，壓應(yīng)力較小的一側(cè)的混凝土受力狀態(tài)將迅速發(fā)生變化，由受壓變?yōu)槭芾?，?gòu)件破壞態(tài)將迅速發(fā)生變化，由受壓變?yōu)槭芾?，?gòu)件破壞,見見圖圖6-4 。長柱的承載能力比短柱低，。長柱的承載能力比短柱低， 規(guī)范規(guī)范引入了穩(wěn)定系數(shù)引入了穩(wěn)定系數(shù) 來表示長柱承載能力來表示長柱承載能力的降低程度。的降低程度。 (3)截面承載力的計(jì)算公式為：截面承載力的計(jì)算公式為：AfAfNNcsyu9 .0（6-1）式中：式中：N軸向壓力設(shè)計(jì)值軸向壓力設(shè)計(jì)值 Nu軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值 A構(gòu)件的截面面積，當(dāng)縱向鋼筋的配筋率大于構(gòu)件的截面面積，當(dāng)縱向鋼筋的配筋率大于3%

9、時(shí)時(shí)，A改用改用 Ac , Ac = AAS。 穩(wěn)定系數(shù)，按穩(wěn)定系數(shù)，按規(guī)范規(guī)范表表7.3.1采用，教材表采用，教材表6-1。 設(shè)計(jì)中全部受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)超過設(shè)計(jì)中全部受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)超過5%，一般為一般為0.52%，但也不應(yīng)小于但也不應(yīng)小于0.6%，同一側(cè)配筋不應(yīng)小于同一側(cè)配筋不應(yīng)小于0.2% 0.9調(diào)整系數(shù)，為了保證軸心受壓和偏心受壓具有相近調(diào)整系數(shù)，為了保證軸心受壓和偏心受壓具有相近的保證率。的保證率。 在計(jì)算時(shí)，需確定構(gòu)件的計(jì)算長度在計(jì)算時(shí)，需確定構(gòu)件的計(jì)算長度l0 , l0與構(gòu)件的兩端支承情況與構(gòu)件的兩端支承情況有關(guān)，對鋼筋混凝土框架柱，有關(guān)，對鋼筋混凝土框架柱，規(guī)范規(guī)范規(guī)定

10、：規(guī)定： 現(xiàn)澆樓蓋：現(xiàn)澆樓蓋： 底層柱，底層柱， l0=1.0H; 其余各層柱其余各層柱， l0=1.25H 裝配式樓蓋：底層柱裝配式樓蓋：底層柱， l0=1.25H; 其余各層柱其余各層柱， l0=1.5H H為構(gòu)件的實(shí)際長度為構(gòu)件的實(shí)際長度： 對底層柱對底層柱, H為基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的距離，為基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的距離， 其余各層為樓蓋頂面到樓蓋頂面之間的距離。其余各層為樓蓋頂面到樓蓋頂面之間的距離。 不論長柱還是短柱均按公式不論長柱還是短柱均按公式6-16-1（長柱）進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算分為（長柱）進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算分為截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)和和截面校核截面校核兩種情況兩種情況。（4）截面設(shè)計(jì)步

11、驟）截面設(shè)計(jì)步驟按照荷載組合計(jì)算軸心壓力設(shè)計(jì)值按照荷載組合計(jì)算軸心壓力設(shè)計(jì)值擬定截面尺寸，可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)配筋率來確定擬定截面尺寸，可根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)配筋率來確定確定確定l0及及計(jì)算計(jì)算As9 . 09 . 0ycSfAfNA驗(yàn)算最小配筋率驗(yàn)算最小配筋率%6 . 0minbhAs例題例題6-1 某無側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層中柱，承受軸心壓力某無側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層中柱，承受軸心壓力N=1840KN，樓層高，樓層高H=5.4m，混凝土等級為，混凝土等級為C30（fc=14.3N/mm2）,用用HRB400級鋼筋配筋（級鋼筋配筋（ fy=360N/mm2 ）,是設(shè)計(jì)該截面。是設(shè)計(jì)

12、該截面。解：解：初步確定截面尺寸初步確定截面尺寸 按工程經(jīng)驗(yàn)假定受壓鋼筋配筋率按工程經(jīng)驗(yàn)假定受壓鋼筋配筋率為為0.8%，先不考慮穩(wěn)定系數(shù)的，先不考慮穩(wěn)定系數(shù)的影響，按普通箍筋柱正截面承載能力計(jì)算公式確定截面尺寸。影響，按普通箍筋柱正截面承載能力計(jì)算公式確定截面尺寸。23101193 .14008. 03600 . 19 . 018400009 . 09 . 09 . 0mmffNAffAAfAfNcycycsy 將截面設(shè)計(jì)成正方形將截面設(shè)計(jì)成正方形,則有：則有：b h 1190000.5345（mm ） ?。喝。?b h 350mm計(jì)算計(jì)算 l0 1.25H=1.255.4=6.75（m） l

13、0b 6.75 0.35=19.3,查表得：查表得： 0.776計(jì)算計(jì)算AS22452360776. 09 . 03503503 .14776. 09 . 018400009 . 09 . 0mmfAfNAycS驗(yàn)算最小配筋率驗(yàn)算最小配筋率%23503502513AAS配筋符合要求配筋符合要求選配選配8 20鋼筋（鋼筋（2513mm2）8 20(5)截面復(fù)核步驟截面復(fù)核步驟確定確定求承載力求承載力Nu比較比較N及及NuAfAfNcsyu9 . 0uNN 安全安全（6）構(gòu)造要求）構(gòu)造要求1）材料選用）材料選用 混凝土：混凝土：混凝土的強(qiáng)度等級：混凝土的強(qiáng)度等級：C25C40等等; 鋼鋼 筋：筋：

14、宜采用宜采用HRB335級鋼筋、級鋼筋、RRB400級鋼筋；級鋼筋；設(shè)計(jì)中，不宜選擇設(shè)計(jì)中，不宜選擇高強(qiáng)度鋼筋作受壓鋼筋，因?yàn)槭軌轰摻顝?qiáng)度過高，不能成充分發(fā)高強(qiáng)度鋼筋作受壓鋼筋，因?yàn)槭軌轰摻顝?qiáng)度過高，不能成充分發(fā)揮抗壓作用。揮抗壓作用。截面尺寸：矩形截面尺寸：矩形hf 100且且l0/b 30工字型工字型( (截面尺寸較大時(shí)截面尺寸較大時(shí)) )bh 250250h/b=23截面形式應(yīng)考慮到受力合理和模板制作方便截面形式應(yīng)考慮到受力合理和模板制作方便l0/h 25bh 2）截面形式及尺寸）截面形式及尺寸截面形式：軸心受壓時(shí)可為正方形、截面形式：軸心受壓時(shí)可為正方形、 矩形、圓形矩形、圓形 偏心受

15、壓時(shí)可為矩形偏心受壓時(shí)可為矩形 裝配時(shí)可為裝配時(shí)可為I 字形字形框架柱框架柱bh 400400hf柱柱 h800mm ，以，以50mm為模數(shù)為模數(shù) h800mm ，以，以100mm為模數(shù)為模數(shù)3 3）縱向鋼筋）縱向鋼筋 級別：級別：采用采用HRB335HRB335、RRB400RRB400級級 直徑：直徑：縱筋直徑縱筋直徑d12mmd12mm，常在，常在1616 28mm28mm之間選用，宜用之間選用，宜用較粗較粗鋼筋根數(shù)，矩形時(shí)不小于鋼筋根數(shù)，矩形時(shí)不小于4 4根，圓柱不宜少于根，圓柱不宜少于8 8根，且不小于根，且不小于6 6根；根； 配筋率：配筋率：配筋率配筋率min0.6%min0.6

16、%，一側(cè)的配筋率，一側(cè)的配筋率min 0.2 min 0.2 % % ； max5%max5% 距離：距離：鋼筋凈距鋼筋凈距50mm50mm，當(dāng)構(gòu)件水平澆注時(shí)，縱筋凈距，當(dāng)構(gòu)件水平澆注時(shí)，縱筋凈距 300mm300mm和和1.51.5倍縱筋直徑（受力鋼筋）。倍縱筋直徑（受力鋼筋）。 混凝土保護(hù)層厚度：正常環(huán)境下混凝土保護(hù)層厚度：正常環(huán)境下 30， d， 1.5倍最大直徑倍最大直徑 4）箍筋）箍筋柱中箍筋應(yīng)做成柱中箍筋應(yīng)做成封閉式封閉式；箍筋直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的箍筋直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的四分之一四分之一，且不應(yīng)小于，且不應(yīng)小于6mm6mm；箍筋間距不應(yīng)大于縱向鋼筋最小直徑的箍筋間距不應(yīng)

17、大于縱向鋼筋最小直徑的1515倍倍，且不應(yīng)大于，且不應(yīng)大于400mm400mm及及柱截面的柱截面的短邊尺寸短邊尺寸b b；當(dāng)柱中縱向受力鋼筋的配筋率大于當(dāng)柱中縱向受力鋼筋的配筋率大于3%3%時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm8mm，間距不應(yīng)大于縱向受力鋼筋直徑的間距不應(yīng)大于縱向受力鋼筋直徑的1010倍，且不大于倍，且不大于200mm200mm，其末端應(yīng)，其末端應(yīng)做做1351350 0的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于箍筋直徑的的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于箍筋直徑的1010倍；倍；當(dāng)柱截面短邊尺寸大于當(dāng)柱截面短邊尺寸大于400mm400mm且各邊縱向鋼筋多于且各邊縱向鋼筋多于3

18、 3根時(shí)，或當(dāng)柱截根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊尺寸不大于面短邊尺寸不大于400mm400mm但各邊縱向鋼筋多于但各邊縱向鋼筋多于4 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；柱中縱向鋼筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋間距應(yīng)按柱中縱向鋼筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋間距應(yīng)按規(guī)范規(guī)范9.4.59.4.5規(guī)定規(guī)定加密。加密。圓柱中縱向受力鋼筋應(yīng)沿圓周均勻布置；圓柱中縱向受力鋼筋應(yīng)沿圓周均勻布置；對配有螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的柱，對配有螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的柱， 間接鋼筋的間距不應(yīng)大于間接鋼筋的間距不應(yīng)大于80mm80mm及柱子核心截面直徑的五分之一，且不宜小于及柱子核心截面直徑的五分之一，且不宜小于40mm40mm

19、，間接鋼筋的，間接鋼筋的直徑同普通柱箍筋的直徑；直徑同普通柱箍筋的直徑；根數(shù)最好多于根數(shù)最好多于8 8根，不得小于根，不得小于6 6根；根；圓柱箍筋應(yīng)做成封閉式，其搭接長度不應(yīng)小于受拉鋼筋的錨固長度圓柱箍筋應(yīng)做成封閉式，其搭接長度不應(yīng)小于受拉鋼筋的錨固長度l la a=f=fy y/f/ft t，末端應(yīng)做，末端應(yīng)做1351350 0的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于箍的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于箍筋直徑的筋直徑的5 5倍；其他同普通柱一樣。倍；其他同普通柱一樣。 請同學(xué)們學(xué)習(xí)請同學(xué)們學(xué)習(xí)規(guī)范規(guī)范10.3.110.3.1、10.3.210.3.2相關(guān)規(guī)定相關(guān)規(guī)定5）常見箍筋形式）常見箍筋形

20、式：b400b400h600b400600h1000b4001000h1500（a）（b）（c）（d）（a）軸心受壓）軸心受壓（b）、）、 （c）、（）、（d）偏心受壓）偏心受壓5）常見箍筋形式）常見箍筋形式：b400b400600h1000b4001000h1500（e）（f）（e）軸心受壓）軸心受壓（f）、）、 （g）偏心受壓）偏心受壓（g）作業(yè)：作業(yè)：P133 6-136.2.2 螺旋箍筋柱和焊接環(huán)式箍筋柱的配筋計(jì)算螺旋箍筋柱和焊接環(huán)式箍筋柱的配筋計(jì)算（1）破壞特征）破壞特征 由于混凝土受壓柱在軸向壓力的作用下，將產(chǎn)生與軸向壓力由于混凝土受壓柱在軸向壓力的作用下，將產(chǎn)生與軸向壓力方向平行

21、的垂直裂縫并最后導(dǎo)致破壞。橫向變形產(chǎn)生的拉力是其破方向平行的垂直裂縫并最后導(dǎo)致破壞。橫向變形產(chǎn)生的拉力是其破壞的原因，當(dāng)采用混凝土螺旋箍筋柱后，箍筋的徑向約束作用，使壞的原因，當(dāng)采用混凝土螺旋箍筋柱后，箍筋的徑向約束作用，使箍筋所包圍的混凝土核心區(qū)域受到了徑向壓應(yīng)力的作用，其在三向箍筋所包圍的混凝土核心區(qū)域受到了徑向壓應(yīng)力的作用，其在三向壓應(yīng)力的作用下工作，從而提高了柱的承載能力。破壞時(shí)箍筋的拉壓應(yīng)力的作用下工作，從而提高了柱的承載能力。破壞時(shí)箍筋的拉應(yīng)力達(dá)到屈服，混凝土被壓碎。應(yīng)力達(dá)到屈服，混凝土被壓碎。（2）正截面承載能力計(jì)算）正截面承載能力計(jì)算 規(guī)范規(guī)范采用如下表達(dá)式：采用如下表達(dá)式：s

22、soysycorcuAafAfAfNN29 . 0（6-3）式中：式中：Acor構(gòu)件的核心面積，構(gòu)件的核心面積， Acor=d2cor4 dcor構(gòu)件核心直徑，算至箍筋內(nèi)皮，見圖構(gòu)件核心直徑，算至箍筋內(nèi)皮，見圖6-5 ASSO螺旋式或焊接環(huán)式單根間接鋼筋換算截面積螺旋式或焊接環(huán)式單根間接鋼筋換算截面積dcorAcor圖圖6-5sAdAsscorsso1（6-4）ASS1單根箍筋面積單根箍筋面積間接鋼筋對混凝土的約束折減系數(shù)，間接鋼筋對混凝土的約束折減系數(shù)，C50以下取以下取1.0，C80取取0.85，其間線性內(nèi)差。，其間線性內(nèi)差。（3）應(yīng)用應(yīng)注意的問題）應(yīng)用應(yīng)注意的問題螺旋箍筋柱的承載能力不得

23、大于普通箍筋柱承載能力的螺旋箍筋柱的承載能力不得大于普通箍筋柱承載能力的1.51.5倍；倍；如遇下列情況之一，不考慮螺旋箍筋的影響，按普通箍筋柱計(jì)算如遇下列情況之一，不考慮螺旋箍筋的影響，按普通箍筋柱計(jì)算承載力：承載力： 1 1）當(dāng)）當(dāng)l l0 0/d /d 12,12,因細(xì)長比太大，構(gòu)件將發(fā)生失穩(wěn)破壞，螺旋箍筋因細(xì)長比太大，構(gòu)件將發(fā)生失穩(wěn)破壞，螺旋箍筋對混凝土的約束作用難以發(fā)揮；對混凝土的約束作用難以發(fā)揮； 2 2）按螺旋箍筋柱算得的承載力比按普通箍筋柱算得的還低；按螺旋箍筋柱算得的承載力比按普通箍筋柱算得的還低； 3 3）當(dāng)間接鋼筋的換算面積）當(dāng)間接鋼筋的換算面積A ASSOSSO小于全部

24、縱筋面積的小于全部縱筋面積的25%25%，起不到，起不到套箍作用；套箍作用； 4 4）螺旋箍筋或焊接環(huán)式箍筋間距不應(yīng)大于螺旋箍筋或焊接環(huán)式箍筋間距不應(yīng)大于d dcorcor/5/5及及80mm,80mm,也不宜也不宜小于小于40mm40mm，縱筋根數(shù)不宜少于，縱筋根數(shù)不宜少于8 8根，最少為根，最少為6 6根，沿四周等間距布置。根，沿四周等間距布置。（4）正截面設(shè)計(jì)計(jì)算步驟）正截面設(shè)計(jì)計(jì)算步驟確定截面尺寸，可按工程經(jīng)驗(yàn)或按普通箍筋柱的方法確定；確定截面尺寸，可按工程經(jīng)驗(yàn)或按普通箍筋柱的方法確定；驗(yàn)算是否可設(shè)計(jì)成螺旋箍筋柱，如驗(yàn)算是否可設(shè)計(jì)成螺旋箍筋柱，如l0/d 12,可設(shè)計(jì)成螺旋箍筋柱；可設(shè)

25、計(jì)成螺旋箍筋柱；確定縱向受壓鋼筋面積，可取配筋率確定縱向受壓鋼筋面積，可取配筋率為為2.5% AS= d24計(jì)算箍筋的換算截面面積計(jì)算箍筋的換算截面面積ASSOysycorcssoafAfAfNA29 .0確定箍筋直徑及間距，根據(jù)構(gòu)造要求假定箍筋的直徑為確定箍筋直徑及間距，根據(jù)構(gòu)造要求假定箍筋的直徑為8mm、10mm、12mm，然后由公式計(jì)算間距，然后由公式計(jì)算間距SssosscorAAds1作業(yè)：作業(yè)：P133 6-146.3偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 在軸向壓力和彎矩共同作用下的構(gòu)件稱為偏心受壓構(gòu)件，力在軸向壓力和彎矩共同作用下的構(gòu)件稱為偏心受壓構(gòu)件，力的等效

26、作用如圖的等效作用如圖6-66-6所示。所示。Ne0NM=Ne0圖圖6-6 偏心受壓構(gòu)件受力特征介于偏心受壓構(gòu)件受力特征介于受壓和受彎構(gòu)件之間的過渡狀受壓和受彎構(gòu)件之間的過渡狀態(tài)，在彎矩和壓力的共同作用態(tài)，在彎矩和壓力的共同作用下，有可能首先混凝土被壓壞，下，有可能首先混凝土被壓壞，也有可能混凝土首先被拉壞，也有可能混凝土首先被拉壞，因此，偏心受壓構(gòu)件分為兩種因此，偏心受壓構(gòu)件分為兩種破壞特征，破壞特征，大偏心受壓和小偏大偏心受壓和小偏心受壓心受壓。6.3偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算=M=N e0NAssANe0AssA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件AssAh0aab=M=

27、N e0NAssANe0AssA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件偏心距偏心距e0=0時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)e0時(shí)，即時(shí)，即N=0偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓軸心受壓構(gòu)件和構(gòu)件和受彎受彎構(gòu)件構(gòu)件。AssAh0aab6.3.1 破壞特征破壞特征偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距偏心距e0和和縱向鋼筋配筋率縱向鋼筋配筋率有關(guān)有關(guān)1、受拉破壞、受拉破壞 fyAs fyAsNMM較大，較大，N較小較小偏心距偏心距e0較大較大 fyAs fyAsNAs配筋合適配筋合適6.3.1破壞特征破壞特征偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距偏心距e0和

28、和縱向鋼縱向鋼筋配筋率筋配筋率有關(guān)。有關(guān)。截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫，截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫，As的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展較快，較快，首先達(dá)到屈服首先達(dá)到屈服。此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。最后受壓側(cè)鋼筋最后受壓側(cè)鋼筋A(yù)s 受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達(dá)到破壞。受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達(dá)到破壞。這種破壞具有明顯預(yù)兆，變形能力較大，破壞特征與配有受這種破壞具有明顯預(yù)兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，壓鋼筋的適筋梁相似，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。形成這種破壞的條件是：形成這種破壞的條件

29、是：偏心距偏心距e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適配筋率合適，通常稱為，通常稱為大偏心受壓大偏心受壓。 fyAs fyAsN1、受拉破壞、受拉破壞2、受壓破壞、受壓破壞產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況： 當(dāng)相對偏心距當(dāng)相對偏心距e0/h0較小較小 sAs fyAsN或雖然相對偏心距或雖然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(shí)較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(shí) sAs fyAsNAs太太多多 截面受壓側(cè)混凝土和鋼筋的受力較大。截面受壓側(cè)混凝土和鋼筋的受力較大。而受拉側(cè)鋼筋應(yīng)力較小。而受拉側(cè)鋼筋應(yīng)力較小。當(dāng)相對偏心距當(dāng)相對偏心距e0/h

30、0很小時(shí)，很小時(shí)，受拉側(cè)受拉側(cè)還可能出現(xiàn)受壓情況。還可能出現(xiàn)受壓情況。截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達(dá)到破壞。截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達(dá)到破壞。承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時(shí)受壓區(qū)高度較大，承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時(shí)受壓區(qū)高度較大，受拉側(cè)鋼筋受拉側(cè)鋼筋未達(dá)到未達(dá)到受拉屈服受拉屈服，破壞具有脆性性質(zhì)。，破壞具有脆性性質(zhì)。第二種情況在設(shè)計(jì)應(yīng)予避免第二種情況在設(shè)計(jì)應(yīng)予避免，因此受壓破壞一般為偏心距較小的情況，因此受壓破壞一般為偏心距較小的情況，故常稱為故常稱為小偏心受壓小偏心受壓。2、受壓破壞、受壓破壞產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：產(chǎn)生受壓破壞的

31、條件有兩種情況： 當(dāng)相對偏心距當(dāng)相對偏心距e0/h0較小。較小?；螂m然相對偏心距或雖然相對偏心距e0/h0較大，較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(shí)。但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時(shí)。 sAs fyAsN sAs fyAsNAs太太多多受拉破壞受拉破壞 受壓破壞受壓破壞6.3.2矩形截面偏心受壓承載力計(jì)算矩形截面偏心受壓承載力計(jì)算 大小偏心界限大小偏心界限 從兩種偏心受壓的破壞特征可以看出，兩者之間的根本區(qū)別從兩種偏心受壓的破壞特征可以看出，兩者之間的根本區(qū)別在于在于遠(yuǎn)離壓力作用線一側(cè)的鋼筋能否達(dá)到屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)離壓力作用線一側(cè)的鋼筋能否達(dá)到屈服強(qiáng)度，這和受彎，這和受彎構(gòu)件的適筋破壞和超筋破壞兩種情況是完全

32、一樣的，因此其判構(gòu)件的適筋破壞和超筋破壞兩種情況是完全一樣的，因此其判別方法應(yīng)該是完全一樣的，故，我們用相對受壓區(qū)高度和界線別方法應(yīng)該是完全一樣的，故，我們用相對受壓區(qū)高度和界線相對受壓區(qū)高度比較來進(jìn)行判別：相對受壓區(qū)高度比較來進(jìn)行判別： 大偏心受壓：大偏心受壓： b或或x x b 小偏心受壓：小偏心受壓： b或或x x b6.3.4附加偏心矩和附加偏心矩和初始偏心矩初始偏心矩 偏心受壓構(gòu)件計(jì)算的重點(diǎn)是要搞清楚偏心受壓構(gòu)件計(jì)算的重點(diǎn)是要搞清楚影響偏心的因素影響偏心的因素，除了壓力，除了壓力本身作用的本身作用的偏心矩偏心矩e e0 0外，混凝土的非均勻性及施工質(zhì)量等方面的原因，外，混凝土的非均勻

33、性及施工質(zhì)量等方面的原因，混凝土受壓構(gòu)件往往存在混凝土受壓構(gòu)件往往存在附加偏心矩附加偏心矩e ea a, ,附加偏心矩附加偏心矩e ea a取值為：取值為：20mm20mm及及偏心方向截面尺寸的偏心方向截面尺寸的1/301/30的較大者。當(dāng)考慮了附加偏心矩后，計(jì)算中的較大者。當(dāng)考慮了附加偏心矩后，計(jì)算中引用的引用的初始偏心矩初始偏心矩e ei i為：為： ei e0 ea （6-7）6.3.3構(gòu)件的細(xì)長效應(yīng)（側(cè)向彎曲）構(gòu)件的細(xì)長效應(yīng)（側(cè)向彎曲） 對于細(xì)長柱而言，在對于細(xì)長柱而言，在N N的作用下會產(chǎn)生側(cè)向彎曲（的作用下會產(chǎn)生側(cè)向彎曲（附加撓度附加撓度f f），使得偏心矩增大，構(gòu)件的承載能力降低

34、；在計(jì)算時(shí)可用兩種方法來考使得偏心矩增大，構(gòu)件的承載能力降低；在計(jì)算時(shí)可用兩種方法來考慮它的影響，一種是慮它的影響，一種是引入偏心矩增大系數(shù)引入偏心矩增大系數(shù)nsns，另一種，另一種是將構(gòu)件的彈性是將構(gòu)件的彈性抗彎剛度抗彎剛度E EC CI I乘以折減系數(shù)乘以折減系數(shù), ,我們這里講解我們這里講解偏心矩增大系數(shù)法。偏心矩增大系數(shù)法。Nfei圖圖6-8 當(dāng)初始偏心矩當(dāng)初始偏心矩e ei i及附加撓度及附加撓度f f 均考慮進(jìn)均考慮進(jìn)去后，對去后，對圖圖6-86-8支座截面的彎矩應(yīng)為：支座截面的彎矩應(yīng)為：0202021=,mnsnsMNefMCMfeMeN設(shè)考慮桿件自身撓曲影響的控制截面彎矩設(shè)計(jì)值

35、令：其中：表示二階效應(yīng)引起的柱中總彎矩與初始彎矩之比一階彎矩：從公式可以看出，彎矩由一階彎矩：從公式可以看出，彎矩由NeNei i及及N Nf 兩部分組成兩部分組成, , NeNei i與與N N成線性關(guān)系，所以叫一階成線性關(guān)系，所以叫一階彎矩；彎矩；二階彎矩：而二階彎矩：而N Nf 即與即與N N 有關(guān)又與有關(guān)又與f f 有關(guān)，有關(guān)， f f 又與又與N N有關(guān)，所以叫二階彎矩有關(guān)，所以叫二階彎矩, ,或叫二階效應(yīng)?；蚪卸A效應(yīng)。偏心矩增大系數(shù)偏心矩增大系數(shù)ns 對于矩形、對于矩形、T T形、工字形、環(huán)形和圓形按下式計(jì)算形、工字形、環(huán)形和圓形按下式計(jì)算20202011()13000.51.0

36、 nscaccclMheNhf ANAMlh截 面 曲 率 修 整 系 數(shù) ；構(gòu) 件 截 面 面 積 ；絕 對 值 較 大 端 的 彎 矩 ；構(gòu) 件 計(jì) 算 長 度 ；截 面 高 度 ， 環(huán) 形 截 面 取 外 直 徑 ；（6-13） 對于桿件兩端偏心距不等的情況必須進(jìn)行修正，考慮軸對于桿件兩端偏心距不等的情況必須進(jìn)行修正，考慮軸向壓力在撓曲桿件中的二階效應(yīng)后控制截面的彎矩設(shè)計(jì)值向壓力在撓曲桿件中的二階效應(yīng)后控制截面的彎矩設(shè)計(jì)值：2121221,0.7=0.70.3mnsmmmMCMCCMCMMMMM構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)，時(shí)取0.7，、已考慮側(cè)移影響的偏心受壓構(gòu)件兩端截面按結(jié)構(gòu)彈性分析確定

37、的對同一主軸的組合彎矩設(shè)計(jì)值，絕對值大的為，絕對值小的為6.3.5偏心受壓的基本公式和適用條件偏心受壓的基本公式和適用條件 偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，即仍偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，即仍采用以采用以平截面假定平截面假定為基礎(chǔ)的計(jì)算理論。為基礎(chǔ)的計(jì)算理論。截面受拉區(qū)混凝土不參加工作截面受拉區(qū)混凝土不參加工作 等效矩形應(yīng)力圖的強(qiáng)度為等效矩形應(yīng)力圖的強(qiáng)度為a1 fc，等效矩形應(yīng)力圖的計(jì)算高等效矩形應(yīng)力圖的計(jì)算高度與實(shí)際中和軸高度的比值為度與實(shí)際中和軸高度的比值為1 。 當(dāng)截面受壓區(qū)高度當(dāng)截面受壓區(qū)高度x2as時(shí)時(shí)，受壓區(qū)鋼筋能達(dá)到受壓強(qiáng)度受壓區(qū)鋼筋能達(dá)到受壓強(qiáng)度

38、設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)值fy1.基本假定：基本假定：2.矩形截面偏心受壓構(gòu)件大小偏心初步判斷矩形截面偏心受壓構(gòu)件大小偏心初步判斷當(dāng)偏心距當(dāng)偏心距e00.3h0 時(shí)，按小偏心受壓計(jì)算時(shí)，按小偏心受壓計(jì)算當(dāng)偏心距當(dāng)偏心距e e00.30.3h h0時(shí)，先按大偏心受壓計(jì)算，計(jì)算過時(shí)，先按大偏心受壓計(jì)算，計(jì)算過程中得到程中得到 ，根據(jù)，根據(jù) 的值，最終確定截面屬于哪一的值，最終確定截面屬于哪一種受力情況種受力情況 由于偏心受壓構(gòu)件的破壞特征和受彎構(gòu)由于偏心受壓構(gòu)件的破壞特征和受彎構(gòu)件相似，因而其承載力的計(jì)算可采用與受彎件相似，因而其承載力的計(jì)算可采用與受彎構(gòu)件正截面承載力相同的假定，受壓區(qū)混凝構(gòu)件正截面承載力相同

39、的假定，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)力圖形可用土的應(yīng)力圖形可用等效矩形應(yīng)力圖形等效矩形應(yīng)力圖形代替。代替。3.大偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算公式大偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算公式 計(jì)算簡圖如圖計(jì)算簡圖如圖6-96-9所示，根據(jù)力的平所示，根據(jù)力的平衡條件（對受拉鋼筋中心取矩）有：衡條件（對受拉鋼筋中心取矩）有：fyASfyASeiNu1fc1fcbxeebhxh0asas圖圖6-900112sSycuSySycuahAfxhbxfeNNeAfAfbxfNN（6-18）（6-19）式中：式中：N軸力設(shè)計(jì)值軸力設(shè)計(jì)值； Nu偏心受壓承載力設(shè)計(jì)值；偏心受壓承載力設(shè)計(jì)值； e 軸力作用點(diǎn)至受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，軸力作用點(diǎn)至受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，e=ei0.5has ;x混凝土換算受壓區(qū)高度；混凝土換算受壓區(qū)高度；1系數(shù)，系數(shù)， C50C50取為取為1.01.0，對應(yīng)，對應(yīng)規(guī)范規(guī)范7.1.37.1.3條條；為了保證受壓鋼筋和受拉鋼筋在構(gòu)件破壞時(shí)均能達(dá)到屈服，為了保證受壓鋼筋和受拉鋼筋在構(gòu)件破壞時(shí)均能達(dá)到屈服，必須滿足：必須滿足： b ；x 2as4.小偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算公式小偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算公式規(guī)范規(guī)范規(guī)定，規(guī)定，s按下式計(jì)算按下式計(jì)算：11002ucySsSucySsNNf bxf AAxNeN ef bx hf Aha（6-27）（6-28）11bsyf1