鋼筋混凝土受壓構(gòu)件

1、第十章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件本章主要內(nèi)容 1. 受壓構(gòu)件的分類； 2. 受壓構(gòu)件的構(gòu)造 3. 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算； 4. 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算；第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.1 受壓構(gòu)件的分類常見的鋼筋混凝土受壓構(gòu)件： 柱子桁架中的壓桿第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件（柱）往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.1 受壓構(gòu)件的分類受壓構(gòu)件的分類： 受壓構(gòu)件按其軸向力作用線與構(gòu)件截面形心軸線之間相互位置的不同，可分為軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件。 軸心受壓構(gòu)件施工中的安裝偏差、混凝土的非均質(zhì)性、配筋的不對(duì)稱性、荷載實(shí)際作

2、用位置的偏差第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造材料混凝土規(guī)范規(guī)定受壓鋼筋的最大抗壓強(qiáng)度為400N/mm2。 混凝土：一般柱中采用C25及以上等級(jí)，對(duì)于高層建筑的底層柱可采用更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，例如采用C40或以上； 縱向鋼筋：一般采用HRB400和HRB335級(jí)熱軋鋼筋。 箍筋：一般采用HRB400、HRB335、HPB235級(jí)熱軋鋼筋。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造截面形式和尺寸軸心受壓柱以方形為主，偏心受壓柱以矩形為主 一般應(yīng)符合: l0/h25 以及 l0/b30方形與矩形截面的尺寸不宜小于250mm250mm 如柱子過于細(xì)長(zhǎng)，其承載力受穩(wěn)定性控制

3、，材料強(qiáng)度將得不到充分發(fā)揮。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（1）縱向受力鋼筋 作用：一 協(xié)助混凝土承受壓力，以減小構(gòu)件尺寸；二 承受可能的彎矩，以及混凝土收縮和溫度變形引起的拉應(yīng)力；三 防止構(gòu)件突然的脆性破壞。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（1）縱向受力鋼筋 布置：軸心受壓構(gòu)件的縱向鋼筋沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置；偏心受壓構(gòu)件的受力鋼筋按計(jì)算要求設(shè)置在彎矩作用方向的兩對(duì)邊第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（1）縱向受力鋼筋 縱筋直徑與根數(shù)： 通常采用 1232mm，直徑宜粗不宜細(xì)，根數(shù)宜少不宜多，保證對(duì)稱配置。方形和矩形截面柱中縱

4、向受力鋼筋不少于根，圓柱中不宜少于8根且不應(yīng)少于6根。 凈距50mm，中距300mm第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件配筋率： 受壓構(gòu)件的全部受壓鋼筋的最小配筋率為0.6，受壓構(gòu)件受力方向每側(cè)的最小配筋率為0.2； 全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5，一般不宜大于3。（否則會(huì)造成施工困難且不經(jīng)濟(jì)） 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（1）縱向受力鋼筋 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（2）箍筋 作用：保證縱向鋼筋的位置正確，防止縱向鋼筋壓屈，從而提高柱的承載能力。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（2）箍筋 受壓構(gòu)件中的箍筋，應(yīng)做成封閉式 末端做成135彎鉤，平直段長(zhǎng)度

5、5d第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（2）箍筋 偏壓柱h 600mm時(shí)，應(yīng)設(shè)置1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（2）箍筋 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（2）箍筋 箍筋加密第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.2 受壓構(gòu)件的構(gòu)造鋼筋（2）箍筋 有抗震設(shè)防要求時(shí)箍筋的構(gòu)造要求：課本P152-153。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。 通常由于荷載作用位置的偏差、砼的不均勻性、配筋的不對(duì)稱性，以及施工制造的誤差等原因，往往存在或多或少

6、的初始偏心距。我國(guó)規(guī)范對(duì)偏心很小可略去不計(jì)的構(gòu)件，按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。如以承受恒載為主的多層框架房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，彎矩很小，可忽略不計(jì)，近似按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算破壞特征 根據(jù)構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比的不同，軸心受壓構(gòu)件可分為短柱（對(duì)矩形截面l0/b8,b為截面寬度）和長(zhǎng)柱。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算破壞特征 軸心受壓短柱的破壞形態(tài) 臨近破壞時(shí)，柱子表面出現(xiàn)縱向裂縫，箍筋之間的縱筋壓屈外凸，混凝土被壓碎崩裂而破壞。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算破壞特征 軸心

7、受壓長(zhǎng)柱的破壞形態(tài) 破壞時(shí)首先在凹邊出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土壓碎，縱筋壓彎外凸，側(cè)向撓度急速發(fā)展，最終柱子失去平衡，凸邊混凝土拉裂而破壞。對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比很大的長(zhǎng)柱，還有可能發(fā)生“失穩(wěn)破壞”的現(xiàn)象。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算基本計(jì)算公式 截面承載力由混凝土和縱向受壓鋼筋承擔(dān)，并考慮縱向彎曲的降低作用，由平衡條件得軸心受壓柱承載力計(jì)算公式為：第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算基本計(jì)算公式N 軸向壓力設(shè)計(jì)值N 構(gòu)件正截面受壓承載力 穩(wěn)定系數(shù)A 構(gòu)件截面面積 fc 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值A(chǔ)S、 全部縱向鋼筋的截面面積fy、 鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值式

8、中系數(shù)0.9，是考慮到初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性，引入的承載力折減系數(shù)。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算基本計(jì)算公式 穩(wěn)定系數(shù)是用來考慮長(zhǎng)柱縱向彎曲使承載力降低的影響，主要與柱子的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)。長(zhǎng)細(xì)比越大，值越小,構(gòu)件的承載力降低越多。實(shí)驗(yàn)表明：在截面尺寸、配筋、強(qiáng)度等級(jí)相同的條件下，長(zhǎng)柱承載力小于短柱，柱子越細(xì)長(zhǎng)，承載力小得越多。 用穩(wěn)定系數(shù) 表示長(zhǎng)柱承載力較短柱的承載力降低程度。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 小 結(jié) 1. 縱向受力鋼筋、箍筋的作用； 2.

9、縱向受力鋼筋、箍筋的構(gòu)造要求。 作業(yè)布置思考題：10.1第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 10.3 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算計(jì)算方法和步驟（1）截面設(shè)計(jì) 已知：構(gòu)件截面尺寸bh，軸向力設(shè)計(jì)值N，構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度L0，材料強(qiáng)度等級(jí)fc fy 。 求：縱向鋼筋截面面積As 計(jì)算步驟如圖4.2.5。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件計(jì)算方法和步驟第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件【例1】已知某多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層中柱按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。該柱安全等級(jí)為二級(jí)，軸向壓力設(shè)計(jì)值 N=1400kN，計(jì)算長(zhǎng)度l0=5m，縱向鋼筋采用HRB335級(jí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。求該柱截面尺寸及縱筋截面面積。 【解

10、】fc=14.3N/mm2，fy=300N/mm2， =1.0（1）初步確定柱截面尺寸設(shè)= = 1%， =1，則 =89916.5mm2 選用方形截面，則b=h= =299.8mm，取用 h=300mm。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件（2）計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)l0/b=5000/300=16.7=0.869 （3）計(jì)算鋼筋截面面積As =1677mm2（4）驗(yàn)算配筋率=1.86% =0.6%，且3% ，滿足最小配筋率要求，且勿 需重算。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件縱筋選用4 25（As=1964mm2），箍筋配置8300，如圖。4 258300300300第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 （2）截面承載力復(fù)核 已知：

11、柱截面尺寸bh，計(jì)算長(zhǎng)度 ，縱筋數(shù)量及級(jí)別，混凝土強(qiáng)度等級(jí)。 求：柱的受壓承載力Nu，或已知軸向力設(shè)計(jì)值，判斷截面是否安全。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 【解】查表得 =300N/ mm2，fc=11.9N/mm2， =1256 mm2（1）確定穩(wěn)定系數(shù) l0/b=4500/300=15 =0.911【例2】某現(xiàn)澆底層鋼筋混凝土軸心受壓柱，截面尺寸 bh=300300mm，采用4 20的HRB335級(jí)（fy=300N/ mm2）鋼筋，混凝土C25（fc=11.9N/mm2），l0=4.5m，承受軸向力設(shè)計(jì)值800kN，試校核此柱是否安全。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件（2）驗(yàn)算

12、配筋率（3）確定柱截面承載力=0.90.911(11.9300300+3001256)=1187.05103N=1187.05kNN=800kN此柱截面安全。 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件1、偏心受壓構(gòu)件破壞特征 當(dāng)e0 很小時(shí)，接近軸壓構(gòu)件當(dāng)e0 較大時(shí)，接近受彎構(gòu)件按偏心距和配筋的不同，偏壓構(gòu)件可分為受拉破壞和受壓破壞當(dāng)偏心距e0較大，且受拉鋼筋不太多時(shí)，發(fā)生受拉破壞。 當(dāng)偏心距e0較小，或偏心距e0雖不小，但受拉鋼筋配置過多時(shí)，均發(fā)生受壓破壞。 10.4 偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件 大偏心鋼筋混凝土受壓構(gòu)件破壞過程（受拉破壞）第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件大偏心受壓破壞（受拉破

13、壞）破壞特征： 加載后首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，裂縫不斷發(fā)展，裂縫處的拉力轉(zhuǎn)由鋼筋承擔(dān)，受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，并形成一條明顯的主裂縫，主裂縫延伸，受壓區(qū)高度減小，最后受壓區(qū)出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土被壓碎導(dǎo)致構(gòu)件破壞。 類似于：正截面破壞中的適筋梁屬于：延性破壞 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件小偏心受壓破壞（受壓破壞）破壞特征： 加荷后全截面受壓或大部分受壓，離力近側(cè)混凝土壓應(yīng)力較高，離力遠(yuǎn)側(cè)壓應(yīng)力較小甚至受拉。隨著荷載增加，近側(cè)混凝土出現(xiàn)縱向裂縫被壓碎，受壓鋼筋屈服 ，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受壓，也可能受拉，但都未屈服。屬于：脆性破壞 類似于：正截面破壞中的超筋梁第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件受拉破壞與受壓破壞的界限

14、破壞的起因不同受拉破壞（大偏心受壓）：是受拉鋼筋先屈服而后受壓混凝土被壓碎；受壓破壞（小偏心受壓）：是受壓部份先發(fā)生破壞。 與正截面破壞類似處受拉破壞（大偏心受壓） ：與受彎構(gòu)件正截面適筋破壞類似；受壓破壞（小偏心受壓） ：類似于受彎構(gòu)件正截面的超筋破壞。 為大偏心受壓破壞（受拉破壞）為小偏心受壓破壞（受壓破壞） 用界限相對(duì)受壓區(qū)高度b作為界限：第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件2、附加偏心距和偏心距增大系數(shù) 在計(jì)算時(shí)，按照力學(xué)方法求得作用于截面上的彎矩M和軸向力N后，就可以求出N的偏心距e0=M/N，但考慮荷載作用位置的不定性、混凝土質(zhì)量的不均勻性、配筋的不對(duì)稱性和施工偏差等的綜合影響，實(shí)際的偏心距可

15、能發(fā)生變化，即產(chǎn)生了附加偏心距。因此計(jì)算時(shí)初始偏心距可按下式計(jì)算： ei=e0+ea 規(guī)范規(guī)定附加偏心距ea：取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30兩者中的較大者。 （1）附加偏心距 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件2、附加偏心距和偏心距增大系數(shù) （2）偏心距增大系數(shù) 鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件，在承受偏心壓力后，會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲變形，從而產(chǎn)生附加彎矩，又將加劇縱向彎曲變形，使得受壓承載力降低，這種現(xiàn)象隨柱的長(zhǎng)細(xì)比和初始偏心距的增大而增大。規(guī)范規(guī)定，采用把初始偏心距乘以一個(gè)偏心距增大系數(shù)的方法解決縱向彎曲的影響，即：根據(jù)偏心受壓構(gòu)件試驗(yàn)撓曲線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析，規(guī)范給出了偏心距增大系數(shù)的如下計(jì)算公式： 第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件2、附加偏心距和偏心距增大系數(shù) （2）偏心距增大系數(shù) ，第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件3、對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 對(duì)稱配筋是工程中偏心受壓柱的最常用配筋形式。 所謂對(duì)稱配筋，是指As = As，asas，并且采用同一種規(guī)格的鋼筋。對(duì)于熱軋鋼筋，由于fyfy，因此在大偏心受壓時(shí)，一般有fyAsfyAs；對(duì)小偏心受壓，由于A s不屈服，fyAs s As。采用對(duì)稱配筋的原因?qū)嶋H工程中，在不同的荷載組合下，受壓構(gòu)件常承受變號(hào)彎矩作用，當(dāng)彎矩?cái)?shù)值相差不大，可采用對(duì)稱配筋。對(duì)稱配筋構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，不會(huì)在施工中產(chǎn)生差錯(cuò)。第十章鋼筋混凝土受壓構(gòu)件3、對(duì)稱配筋