受壓構(gòu)件-軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)

項(xiàng)目4

受壓構(gòu)件任務(wù)二：軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)上堂課內(nèi)容回憶柱的截面形式和尺寸材料強(qiáng)度等級的要求縱向受力鋼筋的構(gòu)造要求箍筋的構(gòu)造要求講解、分析、互動(dòng)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)

掌握學(xué)習(xí)目標(biāo)軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)聯(lián)系實(shí)際學(xué)習(xí)重點(diǎn)軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的計(jì)算學(xué)習(xí)難點(diǎn)軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算的應(yīng)用本節(jié)知識

軸心受壓柱的設(shè)計(jì)試驗(yàn)分析

一軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的計(jì)算

二一、試驗(yàn)分析短柱破壞試驗(yàn)長柱破壞試驗(yàn)（一）（二）

軸心受壓柱按照箍筋配置方式不同，可分為普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。本節(jié)僅學(xué)習(xí)普通箍筋柱。柱承載力計(jì)算理論也是建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)之上。試驗(yàn)表明，構(gòu)件的長細(xì)比對構(gòu)件承載力影響較大。軸心受壓柱的長細(xì)比是指柱計(jì)算長度l0與截面最小回轉(zhuǎn)半徑i或矩形截面的短邊尺寸b之比。當(dāng)l0/i≤28或l0/b≤8，為短柱；當(dāng)l0/i＞28或l0

/b＞8，為長柱。（一）短柱破壞試驗(yàn)短柱我們通常將柱的截面尺寸與柱長之比較小的柱，稱為短柱。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，帶窗間墻的柱、高層建筑地下車庫的柱子，以及樓梯間處的柱都容易形成短柱。

長柱在軸向壓力作用下，不僅發(fā)生壓縮變形同時(shí)還發(fā)生縱向彎曲，凸側(cè)由受壓，在荷載不大時(shí)，全截面受壓，但內(nèi)凹一側(cè)的壓應(yīng)力比外凸一側(cè)的壓應(yīng)力大。隨著荷載增加突然變?yōu)槭芾霈F(xiàn)受拉裂縫，凹側(cè)砼被壓碎，縱向鋼筋受壓向外彎曲（右圖）。

軸心受壓長柱的破壞形態(tài)（二）長柱破壞試驗(yàn)

試驗(yàn)表明，影響φ值的主要因素是柱的長細(xì)比。當(dāng)l0/b≤8時(shí)，為短柱，可不考慮縱向彎曲的，取φ=1.0；當(dāng)l0/b＞8時(shí)，為長柱，φ值隨l0/b的增大而減小，φ值與l0/b的關(guān)系見下頁表。必須指出，采用過分細(xì)長的柱子是不合理的，因?yàn)橹釉郊?xì)長，受壓后越容易發(fā)生縱向彎曲而導(dǎo)致失穩(wěn)，承載力降低越多，材料強(qiáng)度不能充分利用。因此，對一般建筑物中的柱，常限制長細(xì)比l0/b≤30及l(fā)0/h（d）≤25（b為截面短邊尺寸，h為長邊尺寸，d為圓柱直徑）。

鋼筋混凝土軸心受壓柱的穩(wěn)定系數(shù)φl0/b≤810121416182022242628l0/i≤2835424855626976839097φ1.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.56L0/b3032343638404244464850L0/i104111118125132139146153160167174φ0.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19

注：表中l(wèi)0—構(gòu)件計(jì)算長度，b—矩形截面的短邊尺寸；—截面最小回轉(zhuǎn)半徑。柱的計(jì)算長度l0與構(gòu)件的兩端支承情況有關(guān)，在實(shí)際工程中，支座情況并非理想的固定或不移動(dòng)鉸支座，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。二、軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的計(jì)算（一）計(jì)算公式（二）截面設(shè)計(jì)（三）承載力復(fù)核（一）計(jì)算公式：

N≤0.9φ（fcA+fy′As′）

可靠度調(diào)整系數(shù)0.9是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。式中

N──軸向壓力計(jì)算值；

φ──鋼筋砼軸心受壓柱穩(wěn)定系數(shù)，

fc──混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

A──構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率

ρ′=As′/A

＞3％時(shí)，式中A應(yīng)改用混凝土凈截面面積，An=A－As′；

As′──全部縱向受壓鋼筋的截面面積。（二）截面設(shè)計(jì)

（1）初步擬定截面尺寸

柱截面的寬與高一般不小于1／20~1／15層高，也不宜小于梁寬十100mm以及前面規(guī)定的最小尺寸（3）確定配筋量（2）確定計(jì)算長度l0和計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)（4）驗(yàn)算配筋率

如果ρ′過小或過大，說明截面尺寸