軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算演示文稿本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核。軸心受壓構(gòu)件的破壞特征；螺旋箍筋柱的受力點(diǎn)。重點(diǎn)難點(diǎn)本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分4.2.1軸心受壓構(gòu)件的破壞特征按照長(zhǎng)細(xì)比l０／ｂ的大小，軸心受壓柱可分為短柱和長(zhǎng)柱兩類(lèi)。對(duì)方形和矩形柱，當(dāng)l０／ｂ≤8時(shí)屬于短柱，否則為長(zhǎng)柱。其中l(wèi)０為柱的計(jì)算長(zhǎng)度，ｂ為矩形截面的短邊尺寸。

1．軸心受壓短柱的破壞特征4.2軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算點(diǎn)擊播放視頻軸心受壓短柱的破壞過(guò)程本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分

（1）當(dāng)軸向力較小時(shí)，構(gòu)件的壓縮變形主要為彈性變形，軸向力在截面內(nèi)產(chǎn)生的壓應(yīng)力由混凝土合鋼筋共同承擔(dān)。（2）隨著荷載的增大，構(gòu)件變形迅速增大，此時(shí)混凝土塑性變形增加，彈性模量降低，應(yīng)力增加緩慢，而鋼筋應(yīng)力的增加則越來(lái)越快。在臨近破壞時(shí)，柱子表面出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層開(kāi)始剝落，最后，箍筋之間的縱向鋼筋壓屈而向外凸出，混凝土被壓碎崩裂而破壞。破壞時(shí)混凝土的應(yīng)力達(dá)到棱柱體抗壓強(qiáng)度。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分

當(dāng)短柱破壞時(shí)，混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變?chǔ)與’=0.002，相應(yīng)的縱向鋼筋應(yīng)力值σs’

=Esεc’=

=2×105×0.002=400N/mm2。因此，當(dāng)縱筋為高強(qiáng)度鋼筋時(shí)，構(gòu)件破壞時(shí)縱筋可能達(dá)不到屈服強(qiáng)度。顯然，在受壓構(gòu)件內(nèi)配置高強(qiáng)度的鋼筋不能充分發(fā)揮其作用，這是不經(jīng)濟(jì)的。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分2．軸心受壓長(zhǎng)柱的破壞特征軸心受壓長(zhǎng)柱的破壞過(guò)程點(diǎn)擊播放視頻本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分

（1）初始偏心距導(dǎo)致附加彎矩，附加彎矩產(chǎn)生的水平撓度又加大了初始偏心距；較大的初始偏心距將導(dǎo)致承截能力的降低。破壞時(shí)首先在凹邊出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向外凸出，側(cè)向撓度急速發(fā)展，最終柱子失去平衡并將凸邊混凝土拉裂而破壞。（2）長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)，可能發(fā)生“失穩(wěn)破壞”。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分

由上述試驗(yàn)可知，在同等條件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的條件下，長(zhǎng)柱承載力低于短柱承載力。在確定軸心受壓構(gòu)件承截力計(jì)算公式時(shí)，規(guī)范采用構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)來(lái)表示長(zhǎng)柱承截力降低的程度。長(zhǎng)細(xì)比l0/b越大，值越小，當(dāng)l0/b

≤8時(shí)，=1。穩(wěn)定系數(shù)可按下式計(jì)算：（4.2.1）式中——

柱的計(jì)算長(zhǎng)度;

——

矩形截面的短邊尺寸，圓形截面可取本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分（為截面直徑），對(duì)任意截面可?。榻孛孀钚』剞D(zhuǎn)半徑）。構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度l0與構(gòu)件兩端支承情況有關(guān)，對(duì)于一般的多層房屋的框架柱，梁柱為剛接的框架各層柱段?，F(xiàn)澆樓蓋：底層柱l0

＝1.0H；其余各層柱段l0

＝1.25H。裝配式樓蓋：底層柱l0

＝1.25H；其余各層柱段l0

＝1.5H。

本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分4.2.2普通箍筋柱的正截面承截力計(jì)算

1.基本公式鋼筋混凝土軸心受壓柱的正截面承載力由混凝土承載力及鋼筋承載力兩部分組成，如圖所示。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分根據(jù)力的平衡條件，得出短柱和長(zhǎng)柱的承載力計(jì)算公式為：

(4.2.2)式中Nu—軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值；

N—軸向壓力設(shè)計(jì)值；

—鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

fc—混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表2.2.2采用；

A—構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3%時(shí)，

A應(yīng)改為Ac=A－As/；

fy′—縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按附表2.1.1采用；本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分As′—全部縱向鋼筋的截面面積。式中系數(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)；本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分

2．計(jì)算方法（1）截面設(shè)計(jì)已知：構(gòu)件截面尺寸b×h，軸向力設(shè)計(jì)值，構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，材料強(qiáng)度等級(jí)。求：縱向鋼筋截面面積計(jì)算步驟如圖。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分

（2）截面承載力復(fù)核已知：柱截面尺寸b×h，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Ｎ，判斷截面是否安全。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分【例】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】fc=14.3N/mm2，fy′=300N/mm2，=1.0（1）初步確定柱截面尺寸設(shè)ρ′==1%，=1，則

=89916.5mm2

選用方形截面，則b=h==299.8mm，取用h=300mm。

本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分（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。本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分縱筋選用425（As′=1964mm2），箍筋配置φ8@300，如圖。425Φ8@300300300本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分【解】查表得=300N/mm2，fc=11.9N/mm2，=1256mm2（1）確定穩(wěn)定系數(shù)

l0/b=4500/300=15=0.911【例4.2.2】某現(xiàn)澆底層鋼筋混凝土軸心受壓柱，截面尺寸

b×h=300×300mm，采用420的HRB335級(jí)（fy′=300N/mm2）鋼筋，混凝土C25（fc=9.6N/mm2），l0=4.5m，承受軸向力設(shè)計(jì)值800kN，試校核此柱是否安全。

本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分（2）驗(yàn)算配筋率（3）確定柱截面承載力=0.9×0.911×(11.9×300×300+300×1256)=1187.05×103N=1187.05kN＞N=800kN此柱截面安全。

本文檔共25頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期一\4點(diǎn)7分螺旋箍筋柱簡(jiǎn)介

1．螺旋箍筋柱的受力特點(diǎn)：螺旋箍筋柱的箍筋既是構(gòu)造鋼筋又是受力鋼筋。由于螺旋筋或焊接環(huán)筋的套箍作用可約束核心混凝土（螺旋筋或焊接環(huán)筋所包圍的混凝土）的橫向變形，使得核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而間接地提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。

2．螺旋箍筋的構(gòu)造：箍筋為螺旋環(huán)或焊接圓環(huán)，間距不應(yīng)大于80mm及0.2dcor（dcor為構(gòu)件核心直徑，即螺旋箍筋內(nèi)皮直徑），且不宜小于4