水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件承載力

1、鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 概 述鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算受壓構(gòu)件分為軸心受壓和偏心受壓。實(shí)際工程中真正的軸心受壓構(gòu)件是沒有的。我國規(guī)范對(duì)偏心很小可略去不計(jì)，構(gòu)件按軸心受壓計(jì)算。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 概 述水電站廠房柱 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 概 述工作橋的支承排架 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 概 述 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求一、截面形式和尺寸采用方形或矩形截面，截面長邊布在彎矩作用方向，長短邊比值1.52.5。也可采用T形、工字形截面。樁常用圓形截面。截面尺寸不宜過小，水工建筑現(xiàn)澆立柱邊長300

2、mm。截面邊長 800mm，50mm為模數(shù)，邊長800mm，以100mm為模數(shù)。 二、砼受壓構(gòu)件承載力主要取決于砼強(qiáng)度，應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)較高的砼，如C20、C25 、C30或更高。第一節(jié) 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求三、縱向鋼筋作用：協(xié)助砼受壓；承擔(dān)彎矩。 常用II級(jí)、III級(jí)。不宜用高強(qiáng)鋼筋，不宜 用冷拉鋼筋。直徑12mm，常用直徑1232mm。現(xiàn)澆時(shí)縱筋凈距50mm，最大間距350mm。長邊600mm，中間設(shè)1016mm縱向構(gòu)造鋼 筋，間距500mm。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載

3、力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求受壓鋼筋數(shù)量不能過少。規(guī)范規(guī)定：I級(jí)鋼： 偏壓構(gòu)件受壓或受拉筋配筋率0.25(柱)或0.20(墻)；II 、III級(jí)、LL550級(jí)鋼： 偏壓構(gòu)件受壓或受拉筋配筋率0.20(柱)或0.15(墻)； 軸心受壓構(gòu)件：全部縱筋配筋率 0.4?？v筋不宜過多，合適配筋率0.82.0。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 四、箍筋作用：阻止縱筋受壓向外凸，防止砼保護(hù)層剝落；約束砼；抗剪。箍筋應(yīng)為封閉式?？v筋綁扎搭接長度內(nèi)箍筋要加密。箍筋直徑和間距 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求截面有內(nèi)折角時(shí)箍筋的布置基本箍筋和附加箍筋

4、 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 第二節(jié) 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算試件為配有縱筋和箍筋的短柱。柱全截面受壓，壓應(yīng)變均勻。鋼筋與砼共同變形，壓應(yīng)變保持一樣。一、試驗(yàn)結(jié)果荷載較小，砼和鋼筋應(yīng)力比符合彈模比。荷載加大，應(yīng)力比不再符合彈模比。荷載長期持續(xù)作用，砼徐變發(fā)生，砼與鋼筋之間引起應(yīng)力重分配。破壞時(shí)，砼的應(yīng)力達(dá)到 ，鋼筋應(yīng)力達(dá)到 。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算不同箍筋短柱的荷載應(yīng)變圖 A不配筋的素砼短柱；B配置普通箍筋的鋼筋砼短柱；C配置

5、螺旋箍筋的鋼筋砼短柱。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算長柱不僅發(fā)生壓縮變形，還發(fā)生縱向彎曲。 長柱破壞荷載小于短柱，柱子越細(xì)長小得越多。 用穩(wěn)定系數(shù) 表示長柱承載力較短柱的降低。 普通箍筋短柱正截面極限承載力 Nu破壞時(shí)的極限軸向力； Ac砼截面面積； A s全部縱向受壓鋼筋截面面積。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算影響 值的主要因素為長細(xì)比l0/b 。l0/b8的稱為短柱。實(shí)際工程構(gòu)件計(jì)算長度l0取值可參考規(guī)范。長細(xì)比限制在l0/b 30，l0/h25。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截

6、面承載力計(jì)算二、普通箍筋柱的計(jì)算 N軸力設(shè)計(jì)值(包括 和 值在內(nèi))；A構(gòu)件截面面積； 全部縱筋的截面面積； 軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。 基本公式： 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 (一)第一類破壞情況受拉破壞偏心距較大， As配筋合適。破壞特征是受拉鋼筋應(yīng)力先達(dá)到屈服，然后壓區(qū)砼被壓碎，受壓筋應(yīng)力一般也達(dá)到屈服，與配筋量適中的雙筋受彎構(gòu)件的破壞相類似。破壞有預(yù)兆，屬延性破壞。也稱為大偏心受壓破壞 。 第三節(jié) 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率有關(guān)。 一、試驗(yàn)結(jié)果 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件

7、正截面承載力計(jì)算 (二)第二類破壞情況受壓破壞破壞特征是受壓砼先達(dá)到極限應(yīng)變而壓壞， As未達(dá)到屈服，破壞具有脆性性質(zhì)，也稱為“小偏心受壓破壞”。 e0很小，全部受壓 e0稍大，小部分受拉e0較大，拉筋過多個(gè)別情況， e0極小，As配置過少，破壞可能在距軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)發(fā)生。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算二、矩形截面偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算基本假定同受彎構(gòu)件。承載力計(jì)算的基本公式： N軸向力設(shè)計(jì)值(包括 和 值在內(nèi))； 受拉邊或受壓較小邊鋼筋的應(yīng)力； e0軸向力對(duì)截面重心的偏心距，e0MN。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)

8、算受拉側(cè)鋼筋應(yīng)力ss 根據(jù)平截面假定 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算中和軸正好通過As位置， , 即 時(shí)，取 ； ，即 時(shí)，取 = 。為避免采用上式出現(xiàn) x 的三次方程考慮：當(dāng)x =xb，ss=fy；當(dāng)x =0.8，ss=0。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算三、相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度根據(jù)平截面假定，受拉筋屈服與受壓區(qū)砼邊緣ecu同時(shí)達(dá)到時(shí)，相對(duì)界限受壓區(qū)計(jì)算高度：大偏心受壓破壞小偏心受壓破壞兩種偏心受壓破壞的界限 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算四、偏心受壓構(gòu)件縱向彎曲的考慮長

9、細(xì)比大的偏壓構(gòu)件，承載力比短柱低。縱向彎曲產(chǎn)生附加偏心距f ，實(shí)際偏心距增大為 e0 +f 。 撓度曲線撓度和曲率的關(guān)系偏心距增大系數(shù)。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算作用：偏心距增大系數(shù)，考慮長柱偏心受壓時(shí)的縱向彎曲使偏心距加大的影響。各符號(hào)的含義：考慮小偏壓破壞的影響，大偏壓時(shí)：考慮長細(xì)比的影響：公式適用范圍：長柱短柱細(xì)長柱，公式不再適用。公式原理：以破壞截面曲率為主要參數(shù)?？紤]因素：e0 ， l0 /h ，破壞形態(tài)，長細(xì)比，砼徐變。五.矩形截面偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)及承載力復(fù)核大小偏心受壓的實(shí)用判別準(zhǔn)則若he00.3h0，按大偏心受壓情況計(jì)算若he

10、0 0.3h0，按小偏心受壓情況計(jì)算（一）大偏心受壓（受拉破壞） 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（1）As和As均未知時(shí)兩個(gè)基本方程，三個(gè)未知數(shù)，As、As和 x，無唯一解。與雙筋梁類似，為使總配筋面積（As+As）最小?可取x=xbh0得若Asrmin bh0?取As= rmin bh0，按As為已知情況計(jì)算。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（2）As為已知時(shí)當(dāng)As已知時(shí)，兩個(gè)基本方程有二個(gè)未知數(shù)As 和 x，有唯一解。若 2a x xbh0，可得取x=2a，對(duì)As 中心取矩若xxb，ss h，取x=h；（2）如

11、x xbh0，按大偏壓重算；（3）若x 1.6-xb ，取ss= - fy 及x =1.6-xb ，再解算。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算當(dāng)As一側(cè)砼可能先達(dá)到受壓破壞。對(duì)As取矩，可得：e=0.5h-a-e0, h0=h-a小偏壓還需驗(yàn)算垂直彎矩作用平面的軸心受壓承載力。（三）矩形截面偏心受壓構(gòu)件承載力復(fù)核 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（1）求x（先按大偏心受壓計(jì)算）(2)當(dāng)xxbh0時(shí)，大偏心受壓x2axxbh0時(shí)，小偏心受壓。按小偏心受壓承載力計(jì)算方法重新計(jì)算。若x 1.6-xb ，取ss= - fy 重新計(jì)算x若x 0.3fcA，取N=0.3fcA;l-框架柱l=Hn/2h0，Hn為柱凈高； 當(dāng)l3時(shí)，取l=3； 其他偏壓構(gòu)件，承受均布荷載l=1.4，承受集中荷載la/h0防止斜壓破壞構(gòu)造配筋5.6偏