受壓構(gòu)件的截面承載力課件

1、混凝土結(jié)構(gòu)原理受壓構(gòu)件的截面承載力臺(tái)州學(xué)院 建筑工程系混凝土結(jié)構(gòu)原理受壓構(gòu)件的截面承載力臺(tái)州學(xué)院 建筑工程系Ne0軸心受壓MNe0=M/NN轉(zhuǎn)化為N偏心受壓受壓的概念Ne0軸心受壓MNe0=M/NN轉(zhuǎn)化為N偏心受壓受壓的概念一、軸心受壓構(gòu)件：配有縱筋和箍筋柱的受力分析 1. 試驗(yàn)研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎短柱一、軸心受壓構(gòu)件：配有縱筋和箍筋柱的受力分析 1. 試驗(yàn)長(zhǎng)柱的承載力短柱的承載力（相同材料、截面和配筋）原因：長(zhǎng)柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用一、軸心受壓構(gòu)件：配有縱筋和箍筋柱的受力分析 1

2、. 試驗(yàn)研究長(zhǎng)柱長(zhǎng)柱的承載力12時(shí)，不考慮箍筋的有利作用當(dāng)按上式算得的承載力小于普通箍柱承載力時(shí)，取后者Ass0 小于As的25%時(shí)，不考慮箍筋的有利作用40mms 80mm和dcor / 5規(guī)范同時(shí)考慮了可靠度的調(diào)整系數(shù)0.9及高強(qiáng)混凝土的特性，采用如下的計(jì)算式：dcorrfyAss1fyAss1二、軸心受壓構(gòu)件：配有縱筋和間接鋼筋柱的承載力 4. 承NcAslNcAs s1c1l ic2Ass2Ncl (i+ cr)As s3c3l crNc三、軸心受壓柱的最大縱筋率 長(zhǎng)期荷載下徐變的影響規(guī)范規(guī)定：柱的全部受壓縱筋配筋率不宜大于5.0，常用范圍為 0.52.0NcAslNcAs s1c1l

3、 ic2As四、偏心受壓構(gòu)件工程實(shí)例及配筋形式四、偏心受壓構(gòu)件工程實(shí)例及配筋形式縱筋: 抗拉、抗壓、抗剪箍筋：側(cè)向約束內(nèi)折角處！bh四、偏心受壓構(gòu)件工程實(shí)例及配筋形式箍筋：側(cè)向約束內(nèi)折角處！bh四、偏心受壓構(gòu)件工程實(shí)例及配五、偏心受壓構(gòu)件的試驗(yàn)研究Nfe0混凝土開裂混凝土全部受壓不開裂構(gòu)件破壞破壞形態(tài)與e0、As、 As有關(guān)五、偏心受壓構(gòu)件的試驗(yàn)研究Nfe0混凝土開裂混凝土全部受壓不五、偏心受壓構(gòu)件的試驗(yàn)研究Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0很小 As適中 Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0較小Ne0Ne0fcAsfyAs sh0e0較大 As較多 e0e0NNfcAsfyAs f

4、yh0e0較大 As適中受壓破壞（小偏心受壓破壞）受拉破壞（大偏心受壓破壞）界限破壞接近軸壓接近受彎As1.0，取 1=1.0偏心受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)規(guī)范規(guī)定：六、偏心受壓計(jì)算中幾個(gè)問題 2.單個(gè)構(gòu)件的偏心距增大系數(shù)七、偏心受壓構(gòu)件受力分析大偏壓構(gòu)件類似于雙筋適筋梁（As過多時(shí)也例外）小偏壓構(gòu)件類似于雙筋超筋梁類似梁的方法進(jìn)行分析重點(diǎn)講承載力七、偏心受壓構(gòu)件受力分析大偏壓構(gòu)件類似于雙筋適筋梁（As過七、偏心受壓構(gòu)件受力分析1. 承載力的簡(jiǎn)化分析方法簡(jiǎn)化分析的基本原則fcC sAsNueexnfyAsei0.412xn0.8xnfceNuxnfyAsfyAseei0.412xnC0

5、.8xn大偏心受壓小偏心受壓1fc1fc七、偏心受壓構(gòu)件受力分析1. 承載力的簡(jiǎn)化分析方法簡(jiǎn)化七、偏心受壓構(gòu)件受力分析1. 承載力的簡(jiǎn)化分析方法界限狀態(tài)的判別式大偏心受壓小偏心受壓小偏心受壓大偏心受壓1fcC sAsNueexnfyAsei0.412xn0.8xn1fceNuxnfyAsfyAseei0.412xnC0.8xn七、偏心受壓構(gòu)件受力分析1. 承載力的簡(jiǎn)化分析方法界限七、偏心受壓構(gòu)件受力分析2. 大偏心受壓構(gòu)件的承載力CeNfyAsfyAseeix1fc基本計(jì)算公式適用條件保證受拉鋼筋A(yù)s屈服保證受壓鋼筋A(yù)s屈服七、偏心受壓構(gòu)件受力分析2. 大偏心受壓構(gòu)件的承載力C七、偏心受壓構(gòu)件

6、受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)情形I ：As和As均不知設(shè)計(jì)的基本原則 ：As+As為最小充分發(fā)揮混凝土的作用方法1 ：CeNfyAsfyAseeix1fc七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用不對(duì)七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-大偏壓情形I ：As和As均不知方法2 ：fyAs1fyAsM1NfyAs3CfyAs21fcM2xNxCfyAsfyAs1fcMNeCeNfyAsfyAseeix1fc七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用不對(duì)七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公

7、式的應(yīng)用不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-大偏壓情形II ：已知As 求As求x2as另一平衡方程求As2as方法1 ：CeNfyAsfyAseeix1fc七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用不對(duì)七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用CeNfyAsfyAseeix1fc不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-大偏壓情形II ：已知As求As方法2 ：fyAs1fyAsM1NfyAs3CfyAs21fcM2xNxCfyAsfyAs1fcMNe七、偏心受壓構(gòu)件受力分析3. 大偏心基本公式的應(yīng)用Ce七、偏心受壓構(gòu)件受力分析例題：已知某柱在豎向荷載設(shè)計(jì)值作用下，縱向壓力N940

8、kN，彎矩M470kN.m,柱的截面h b400mm 600mm, as=as=35mm, 混凝土C30，鋼筋用HRB400級(jí)，柱的計(jì)算長(zhǎng)度l06.0m。求鋼筋截面面積As和As七、偏心受壓構(gòu)件受力分析例題：已知某柱在豎向荷載設(shè)計(jì)值作用七、偏心受壓構(gòu)件受力分析作業(yè)：1、某鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值N2700kN，柱的直徑d450mm，計(jì)算長(zhǎng)度l04.5mm，在柱內(nèi)配有822的HRB335級(jí)鋼筋，混凝土C20。當(dāng)采用HPB235級(jí)鋼筋作螺旋鋼筋時(shí)，試算柱內(nèi)螺旋鋼筋。2、已知矩形截面偏心受壓柱，截面尺寸h500mm， b300mm，as=as=40mm,構(gòu)件處于正常環(huán)境，承受縱向

9、壓力設(shè)計(jì)值N300kN，彎矩設(shè)計(jì)值W270kN.m, 混凝土C20，HRB335級(jí)鋼筋，柱的計(jì)算高度l04.2m。（1）求鋼筋截面面積As和As。（2）若As1954mm2，求計(jì)算截面所需的受拉鋼筋A(yù)s。七、偏心受壓構(gòu)件受力分析作業(yè)：七、偏心受壓構(gòu)件受力分析4. 小偏心受壓構(gòu)件的承載力基本特征As不屈服（特殊情況例外）受力形式部分截面受壓全截面受壓七、偏心受壓構(gòu)件受力分析4. 小偏心受壓構(gòu)件的承載力基七、偏心受壓構(gòu)件受力分析 4. 小偏心受壓構(gòu)件的承載力C sAsNeefyAseix1fc基本計(jì)算公式-小偏壓和超筋梁類似，為了避免解高次方程簡(jiǎn)化為七、偏心受壓構(gòu)件受力分析 4. 小偏心受壓構(gòu)件的

10、承載力不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-小偏壓七、偏心受壓構(gòu)件受力分析5. 小偏心基本公式的應(yīng)用當(dāng)As受壓屈服時(shí)（特殊情況），即 時(shí)C sAsNeefyAseix1fc不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)七、偏心受壓構(gòu)件受力分不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)-小偏壓設(shè)計(jì)的基本原則 ：As+As為最小七、偏心受壓構(gòu)件受力分析5. 小偏心基本公式的應(yīng)用C sAsNeefyAseix1fc不對(duì)稱配筋時(shí)（AsAs）的截面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的基本原則 ：As特例：ei過小，As過少，導(dǎo)致As一側(cè)混凝土壓碎， As屈服。為此，當(dāng)NfcA時(shí)，尚需作下列補(bǔ)充驗(yàn)算：七、偏心受壓構(gòu)件受力分析5. 小偏心基本公式的應(yīng)用h0

11、fyAsNefyAsas1fcei附加偏心距ea與e0反向特例：ei過小，As過少，導(dǎo)致As一側(cè)混凝土壓碎， As屈服對(duì)稱配筋（As=As）偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)-判別式對(duì)稱配筋的受壓構(gòu)件應(yīng)用基本公式1七、偏心受壓構(gòu)件受力分析6. 對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)對(duì)稱配筋（As=As）偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)-判別式對(duì)稱配筋（As=As）大偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)應(yīng)用基本公式2七、偏心受壓構(gòu)件受力分析 6. 對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)對(duì)稱配筋（As=As）大偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)應(yīng)用基本公式對(duì)稱配筋（As=As）小偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)對(duì)小偏心受壓構(gòu)件不真實(shí)，需重新計(jì)算七、偏心受壓構(gòu)件受

12、力分析 6. 對(duì)稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)求出后，便可計(jì)算As=As對(duì)稱配筋（As=As）小偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)對(duì)小偏心受壓大偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式-簡(jiǎn)化方法x1fceNufyAsfyAseeibfbfhh0AsAsxhfhfb七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力大偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式-簡(jiǎn)化方法x1fceNubfbfhh0AsAsxhfhfb七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力大偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式-簡(jiǎn)化方法x1fceNufyAsfyAseeibfbfhh0AsAsxhfhfb七、偏心受壓構(gòu)件受力xbfbfhh0AsAshfhfb

13、小偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式-簡(jiǎn)化方法xeeNu1fcsAsfyAsei七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力xbfbfhh0AsAshfhfb小偏心受壓構(gòu)件的基本xbfbfhh0AsAshfhfb小偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式-簡(jiǎn)化方法七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力xeeNu1fcsAsfyAseixbfbfhh0AsAshfhfb小偏心受壓構(gòu)件的基本小偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式為防止翼緣全截面受壓時(shí)破壞，規(guī)范規(guī)定：對(duì)采用非對(duì)稱配筋工字形截面小偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)NfcA時(shí)，還應(yīng)按下列公式進(jìn)行驗(yàn)算：七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力

14、小偏心受壓構(gòu)件的基本計(jì)算公式為防止翼緣全截面受壓時(shí)破壞，規(guī)大小偏心受壓的界限判別式I形截面一般采用對(duì)稱配筋應(yīng)用基本公式1七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力大小偏心受壓的界限判別式I形截面一般采用對(duì)稱配筋應(yīng)用基本公式基本公式的應(yīng)用截面設(shè)計(jì)截面復(fù)核和矩形截面構(gòu)件類似（略）七、偏心受壓構(gòu)件受力分析7. I截面偏心受壓構(gòu)件的承載力基本公式的應(yīng)用截面設(shè)計(jì)截面復(fù)核和矩形截面構(gòu)件類似（略）七、偏八、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 1、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪性能 對(duì)于偏心受壓構(gòu)件，往往在截面受到彎矩M及軸壓力N的共同作用的同時(shí)，還受到較大的剪力V作用。因此，對(duì)偏心受壓構(gòu)件，除進(jìn)行正截面

15、受壓承載力計(jì)算外，還要驗(yàn)算其斜截面的受剪承載力。 在偏心受壓構(gòu)件中，由于軸向壓應(yīng)力的存在，延緩了斜裂縫的出現(xiàn)和開展，使混凝土的剪壓區(qū)高度增大，構(gòu)件的受剪承載力得到提高。八、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 1、偏心受壓構(gòu)件斜截面2、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算公式試驗(yàn)表明：當(dāng)N0.3fcbh時(shí)，軸力引起的受剪承載力的增量VN與軸力N近乎成比例增長(zhǎng)；當(dāng) N0.3fcbh時(shí)，VN 將不再隨N的增大而提高。如 N0.7fcbh將，發(fā)生偏心受壓破壞。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)矩形截面偏心受壓構(gòu)件的斜截面受剪承載力采用下列公式計(jì)算： 八、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 2、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力

16、計(jì)算公式八、偏心受壓構(gòu)件斜截式中 偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算剪跨比：對(duì)框架柱(以后再講)；對(duì)其他偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)承受均布荷載時(shí)，取=1.5；當(dāng)承受集中荷載時(shí)(包括作用有多種荷載、且集中荷載對(duì)支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75以上的情況)，取=a/h0 ; 當(dāng)3時(shí)，取=3；此處 a為集中荷載至支座或節(jié)點(diǎn)邊緣的距離。 N與剪力設(shè)計(jì)值V相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值。當(dāng)N0.3fc A時(shí)，取N0.3fc A,A為構(gòu)件的截面面積。 八、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 式中八、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 為了防止斜壓破壞，截面尺寸應(yīng)滿足下列條件 當(dāng)符合下列條件時(shí) 可不進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，按構(gòu)造

17、要求配置箍筋。八、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 為了防止斜壓破壞，截面尺寸應(yīng)滿足下列條件 當(dāng)符合下列條件時(shí) 九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)、計(jì)算長(zhǎng)度及截面尺寸 (1)混凝土強(qiáng)度等級(jí)受壓構(gòu)件的承載力主要取決于混凝土，因此采用較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土是經(jīng)濟(jì)合理的。 一般柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C25及C30，對(duì)多層及高層建筑結(jié)構(gòu)的下層柱必要時(shí)可采用更高的強(qiáng)度等級(jí)。 橋梁結(jié)構(gòu)中的柱式墩臺(tái)的墩柱及樁基礎(chǔ)的柱也采用C30及以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 1.混凝土強(qiáng)度等級(jí)、計(jì)算長(zhǎng)度(2)柱的計(jì)算長(zhǎng)度一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)各層柱段，其計(jì)算長(zhǎng)度可由下表中的規(guī)定取用

18、。九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 (2)柱的計(jì)算長(zhǎng)度九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 剛性屋蓋單層房屋排架柱的計(jì)算長(zhǎng)度可按表6-2規(guī)定取用。 九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 剛性屋蓋單層房屋排架柱的計(jì)算長(zhǎng)度可按表6-2規(guī)定取用。 (3)截面尺寸為了充分利用材料強(qiáng)度，使構(gòu)件的承載力不致因長(zhǎng)細(xì)比過大而降低過多，柱截面尺寸不宜過小，矩形截面的最小尺寸不宜小于 250 mm，同時(shí)截面的長(zhǎng)邊 h 與短邊 b 的比值常選用為h/b=1.53.0。一般截面應(yīng)控制在l0b30及l(fā)0h25(b為矩形截面的短邊，h為長(zhǎng)邊)。當(dāng)柱截面的邊長(zhǎng)在800 mm以下時(shí)，截面尺寸以 50 mm為模數(shù)；邊長(zhǎng)在800 mm以上時(shí)，以 100

19、mm為模數(shù)。九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 (3)截面尺寸九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 2.縱向鋼筋及箍筋1）縱向鋼筋（1）配筋率：規(guī)范規(guī)定，軸心受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的配筋率=As /A 不得小于0.006。受壓鋼筋的最小配筋率為0.002。全部縱向鋼筋配筋率不宜超過5。（2）鋼筋種類：縱向受力鋼一般選HPB235，HB335，HB400及RRB400. （3）鋼筋直徑和根數(shù)限制： 縱向受力鋼筋直徑d不宜小于 12 mm，一般直徑為 1240 mm。柱中宜選用根數(shù)較少、直徑較粗的鋼筋，但根數(shù)不得少于4根。圓柱中縱向鋼筋應(yīng)沿周邊均勻布置，根數(shù)不宜少于8根，且不應(yīng)少于6根。九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 九、偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求 1）縱向鋼筋（4）保護(hù)