第4章第1次課(第1節(jié)一般構(gòu)造第二節(jié)軸心受壓構(gòu)件截面承載力計(jì)算)匯總課件

1、第四章 受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算4.1一般構(gòu)造要求 4.2軸心受壓構(gòu)件截面承載力計(jì)算 4.3偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算4.4偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算 本章內(nèi)容：第四章 受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算4.1一般構(gòu)造要求 4.2軸心 一、受壓構(gòu)件概念: 承受以軸向壓力為主的構(gòu)件屬于受壓構(gòu)件。 二、受壓構(gòu)件分類 1 、軸心受壓構(gòu)件 當(dāng)構(gòu)件所受的縱向壓力作用線與構(gòu)件截面形心軸線重合時(shí)為軸心受壓構(gòu)件,如(a)圖。 2 、偏心受壓構(gòu)件 當(dāng)縱向壓力作用線與構(gòu)件截面形心軸線不重合或在構(gòu)件截面上同時(shí)作用有軸心力和彎距時(shí)，稱為偏心受壓構(gòu)件,如(b)和(c)圖 。 一、受壓構(gòu)件概念:4.1一般構(gòu)造要求 4.1.1材料強(qiáng)

2、度等級 為了減小構(gòu)件的截面尺寸，節(jié)省鋼材，宜采用較高強(qiáng)度等級的混凝土。一般柱中采用 C25及以上等級的混凝土，對于高層建筑的底層柱，必要時(shí)可采用高強(qiáng)度等級的混凝土。 受壓鋼筋一般采用 HRB335 級、 HRB400 級和 RRB400 級；箍筋一般采用 HPB235 級、 HRB335 級鋼筋。4.1一般構(gòu)造要求 4.1.1材料強(qiáng)度等級4.1.2截面形式及尺寸 柱截面一般采用方形或矩形，特殊情況下也可采用圓形或多邊形等。 柱截面的尺寸主要根據(jù)內(nèi)力的大小、構(gòu)件的長度及構(gòu)造要求等條件確定。 柱截面尺寸不宜過小，一般現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱截面尺寸不宜小于 250mm 250mm。為了施工支模方便，柱截面

3、尺寸宜使用整數(shù)，800mm及以下的截面宜以50mm 為模數(shù)，800mm 以上的截面宜以100mm 為模數(shù)。4.1.2截面形式及尺寸4.1.3縱向鋼筋 縱向鋼筋的直徑不宜小于12mm，通常在12-32范圍內(nèi)選用。鋼筋應(yīng)沿截面的四周均勻?qū)ΨQ地放置，根數(shù)不得少于4根，圓柱中的縱向鋼筋根數(shù)不宜少于8根。為了減少鋼筋在施工時(shí)可能產(chǎn)生的縱向彎曲,宜采用較粗的鋼筋。 柱內(nèi)縱筋的混凝土保護(hù)層厚度必須符合規(guī)范要求且不應(yīng)小于縱筋直徑，縱筋凈距不應(yīng)小于50mm，對水平位置上澆注的預(yù)制柱，其縱筋最小凈距與梁相同。在偏心受壓柱中垂直于彎距作用平面的側(cè)面上的縱向受力鋼筋以及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋，其中距不宜大于3

4、00mm。 4.1.3縱向鋼筋4.1.3縱向鋼筋 柱中全部縱筋的配筋率不應(yīng)小于0.6%，當(dāng)采用HRB400、RRB400級鋼筋時(shí)，全部縱筋的最小配筋率應(yīng)取0.5%，當(dāng)混凝土等級在C60及以上時(shí)，全部縱筋的最小配筋率應(yīng)取0.7%。在偏心受壓柱中一側(cè)縱筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%。從經(jīng)濟(jì)和施工方面考慮，柱內(nèi)全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%。 當(dāng)偏心受壓柱的截面高度h600mm時(shí)，在柱的側(cè)面上應(yīng)設(shè)置直徑為1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋或拉筋。4.1.3縱向鋼筋4.1.4箍筋 柱中箍筋應(yīng)做成封閉式。 箍筋間距不應(yīng)大于400mm及構(gòu)件截面的短邊尺寸，且不應(yīng)大于 15d(d為縱向受力鋼筋的最

5、小直徑)。 箍筋直徑，當(dāng)采用熱軋鋼筋時(shí)，其直徑不應(yīng)小于d/4 (d為縱筋的最大直徑)，且不應(yīng)小于 6mm。當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率超過3%時(shí)，箍筋直徑不宜小于8mm，且應(yīng)焊成封閉環(huán)式，其間距不應(yīng)大于10d(d為縱向受力鋼筋的最小直徑)，且不應(yīng)大于200mm 。 當(dāng)柱的截面短邊不大于400mm且每邊的縱筋不多于四根時(shí)，可采用單個(gè)箍筋；當(dāng)柱的截面短邊大于400mm且每邊的縱筋多于三根時(shí)，或當(dāng)柱截面的短邊不大于400mm但各邊縱筋多于四根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋，見下頁圖4.1.4箍筋第4章第1次課(第1節(jié)一般構(gòu)造第二節(jié)軸心受壓構(gòu)件截面承載力計(jì)算)匯總課件 其他截面形式柱的箍筋見下圖所示，但不允許采

6、用有內(nèi)折角的箍筋，避免產(chǎn)生外拉力，使折角處混凝土破壞。 其他截面形式柱的箍筋見下圖所示，但不允許4.1.5上、下層柱縱筋的搭接 在多層房屋中，柱內(nèi)縱筋接頭位置一般設(shè)在各層樓面處，通常是將下層柱的縱筋伸出樓面一段長度，且不應(yīng)小于300mm；受壓鋼筋的搭不應(yīng)小于，且不應(yīng)小于200mm。見下圖。以備與上層柱的縱筋搭接。不加焊的受拉鋼筋搭接長度不應(yīng)小于接長度4.1.5上、下層柱縱筋的搭接，且不應(yīng)小于300mm；受壓4.2軸心受壓構(gòu)件截面承載力計(jì)算4.2.1配有縱筋和普通箍筋的柱縱筋的作用：幫助混凝土承擔(dān)壓力，同時(shí)還承擔(dān)由于荷載的偏心而引起的彎距。箍筋的作用： 與縱筋形成空間骨架，防止縱筋向外壓屈，且對

7、核心部分的混凝土起到約束作用。4.2軸心受壓構(gòu)件截面承載力計(jì)算4.2.1配有縱筋和普通箍一鋼筋混凝土軸心受壓柱的破壞形態(tài)鋼筋混凝土短柱，受到軸心力N的作用。N是分級加荷的，一開始整個(gè)截面的應(yīng)變是均勻的，隨著N的增加應(yīng)變也增加，臨破壞時(shí)，構(gòu)件的混凝土達(dá)到極限應(yīng)變，柱子出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層剝落，接著縱向鋼筋向外鼓出，構(gòu)件將因混凝土被壓碎而破壞。在此加荷實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)殇摻钆c混凝土之間存在著粘結(jié)力，所以它們的壓應(yīng)變是相等的，當(dāng)加荷較小時(shí)，構(gòu)件處于彈性工作階段，荷載與鋼筋和混凝土的應(yīng)力基本上是線性關(guān)系，隨著荷載的增加，混凝土的塑性變形有所發(fā)展，混凝土應(yīng)力增加得愈來愈慢，而鋼筋應(yīng)力增加要快得多。當(dāng)短柱

8、破壞時(shí)，一般是縱筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，此時(shí)混凝土的極限應(yīng)變?yōu)?.002，也即此時(shí)混凝土達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度，而相應(yīng)的縱向鋼筋應(yīng)力值為400N/mm2 ，對于熱軋鋼筋已達(dá)到屈服強(qiáng)度，但對于屈服強(qiáng)度超過的鋼筋，其受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值只能取400N/mm2 ，因此，在普通受壓構(gòu)件中采用高強(qiáng)鋼筋作為受壓鋼筋不能充分發(fā)揮其高強(qiáng)度的作用，是不經(jīng)濟(jì)的。 一鋼筋混凝土軸心受壓柱的破壞形態(tài)鋼筋混凝土短柱，受到軸二軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算公式 短柱的正截面承載力計(jì)算公式 式中 構(gòu)件截面面積； 全部縱向鋼筋截面面積； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 縱向受壓鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 短柱的承載能力。長柱正截面的承載力計(jì)算公式 二軸心受壓構(gòu)

9、件承載力計(jì)算公式 短柱的正截面承載力計(jì)算公式 考慮到構(gòu)件為非彈性勻質(zhì)體及施工中人為誤差等因素引起構(gòu)件截面形心與質(zhì)量形心有可能不一致而導(dǎo)致截面上應(yīng)力分布的不均勻性，規(guī)范通過對承載力乘以0.9的方法修正這些因素對構(gòu)件承載力的影響。因此，配有縱筋和普通箍筋的鋼筋混凝土軸心受壓柱正截面承載力計(jì)算公式為式中 軸心壓力設(shè)計(jì)值 鋼筋混凝土構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)。當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3%時(shí)，公式中的應(yīng)代替為考慮到構(gòu)件為非彈性勻質(zhì)體及施工中人為誤差式中 軸三承載力計(jì)算方法 1、截面設(shè)計(jì)已知軸向設(shè)計(jì)力N，構(gòu)件的計(jì)算長度，材料強(qiáng)度等級。設(shè)計(jì)構(gòu)件的截面尺寸和配筋。步驟如下： 初步估算截面尺寸。 假設(shè)估出求穩(wěn)定系數(shù)求縱筋面積 驗(yàn)

10、算配筋率 選配鋼筋。三承載力計(jì)算方法 1、截面設(shè)計(jì)步驟如下： 初步估算截面2、截面復(fù)核已知截面尺寸和配筋、構(gòu)件的計(jì)算長度、材料強(qiáng)度等級。求構(gòu)件所能承擔(dān)的軸向壓力或驗(yàn)算截面在已知軸向力作用下是否安全。分析：若求軸向壓力設(shè)計(jì)值，則代入下式即可。若驗(yàn)算截面在已知軸向力作用下是否安全，則把代入上式求出的N與已知軸向力比較，如果是求出的N大，則安全，反之，則不安全。2、截面復(fù)核分析：若求軸向壓力設(shè)計(jì)值，則代入下式即可。4.2.2配有縱筋和螺旋箍筋的柱 配有縱筋和螺旋箍筋的柱，其螺旋筋像環(huán)箍一樣能約束核心混凝土在縱向受壓時(shí)產(chǎn)生的橫向變形，從而提高了混凝土抗壓強(qiáng)度和變形能力。當(dāng)荷載逐漸增大，螺旋筋外的混凝土保護(hù)層開始剝落時(shí)，螺旋筋內(nèi)的混凝土并未破壞，應(yīng)力隨著荷載的增加而繼續(xù)提高，因此，在計(jì)算中不考慮保護(hù)層混凝土的作用，只考慮螺旋筋內(nèi)核心面積 的混凝土作為計(jì)算截面面積。 螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋柱的承截力計(jì)算公式為： 4.2.2配有縱筋和螺旋箍筋的柱 配有縱筋和螺旋箍筋的式中 當(dāng)混凝土強(qiáng)