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第八章混凝土柱承載力計算原理主要內(nèi)容:受壓構(gòu)件:軸心受壓柱偏心受壓柱受拉構(gòu)件軸心受拉柱偏心受拉柱正截面斜截面承載力計算原理設(shè)計計算方法第一節(jié)軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算第一節(jié)

軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算按箍筋的形式不同可分為:配有縱筋和箍筋的柱

稱為普通箍筋柱配有縱筋和螺旋箍筋的柱稱為螺旋箍筋柱一、配有縱筋和箍筋柱正截面承載力計算

(1)

縱筋、箍筋的作用

(2)

受力分析(以短柱為研究對象)(3)

破壞特征:(以短柱為研究對象)(4)穩(wěn)定系數(shù)與長細比(5)承載力計算公式一、配有縱筋和箍筋柱的承載力計算1、

縱筋、箍筋的作用:縱筋可承受壓力,減少構(gòu)件的截面尺寸防止構(gòu)件突然脆裂破壞;增強構(gòu)件的延性,減小混凝土的徐變變形;箍筋與縱筋形成骨架,防止縱筋受力后外凸;

2、

受力分析(以短柱為研究對象)(7-1)

(7-2a)

(混凝土受壓割線模量與混凝土原點彈性模量)

2、

受力分析(以短柱為研究對象)根據(jù)變形協(xié)調(diào),則得--混凝土受壓過程中,考慮混凝土變形模量數(shù)值降低的系數(shù),稱為彈性系數(shù);若取

則得:(7-2b)

據(jù)力平衡,可寫出:

(7-3a)

代入(7-2b)取,整理得

(7-3b)

(7-3c)

3、破壞特征:(以短柱為研究對象)在破壞時,一般是縱筋先達到屈服強度,可繼續(xù)增加一些荷載,最后混凝土達到最大應(yīng)力值,結(jié)構(gòu)破壞。當(dāng)采用高強度縱筋時,可能在混凝土達到而鋼筋沒達到;繼續(xù)變形一段后,構(gòu)件破壞。

3、破壞特征:(以短柱為研究對象)破壞準(zhǔn)則:在計算中,取構(gòu)件壓應(yīng)變?yōu)榭刂茥l件,此時認為混凝土達到棱柱體抗壓強度,相應(yīng)的縱筋應(yīng)力值對于HRB400、HRB335、HPB235、RRB400級鋼筋已達到屈服強度;對于高強度鋼筋,在計算時只能取400N/mm24、穩(wěn)定系數(shù)與長細比:試驗研究表明,長柱的破壞荷載低于其它條件相同的短柱破壞的試驗荷載;主要由于初始偏心距影響,使長柱最終在彎矩及軸力共同作用下發(fā)生破壞

4、穩(wěn)定系數(shù)與長細比:《規(guī)范》中采用穩(wěn)定系數(shù)表示承載力的降低程度

(<1)(7-4)

----長柱、短柱破壞時荷載值研究可得:穩(wěn)定系數(shù)主要與構(gòu)件的長細比有關(guān)。

長細比:構(gòu)件計算長度

與其截面的回轉(zhuǎn)半徑

之比

矩形截面柱長細比:計算長度與截面短邊b之比,5、承載力計算公式:配有普通箍筋的柱破壞時橫截面應(yīng)力圖:

軸心受壓構(gòu)件計算公式:

(7—6)

式中:N—軸向力設(shè)計值;

--穩(wěn)定系數(shù);

--混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值;

0.9—可靠度調(diào)整系數(shù);

--構(gòu)件截面面積,全部縱筋的截面面積;

----縱筋抗壓強度設(shè)計值.

當(dāng)縱筋配筋率>3%時,A應(yīng)改用

二、配有縱筋和螺旋式箍筋軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計算當(dāng)柱承受很大軸壓荷載時,柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制,當(dāng)按配有縱筋和箍筋的柱來計算,即使提高混凝土的強度等級與增大縱筋量也不足承受該荷載時,可考慮采用該形式配筋柱。1、

試驗研究螺旋筋約束混凝土橫向變形-----提高混凝土的強度與變形能力

螺旋筋產(chǎn)生拉應(yīng)力,隨外力加大,其應(yīng)力達到抗拉屈服強度時,不能有效約束混凝土,混凝土強度不能再提高,構(gòu)件破壞.螺旋筋外的混凝土保護層在螺旋筋受到較大拉應(yīng)力時開裂,計算時不考慮其作用)2、承載力計算核心區(qū)混凝土實際抗壓強度因套箍作用有所提高,混凝土被約束后的軸心抗壓強度:

(7-7)

f——被約束后的軸心抗壓強度

—當(dāng)間接鋼筋的應(yīng)力達到屈服強度時,柱的核心混凝土受到的徑向壓力應(yīng)力值。

-----間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù);推導(dǎo):

當(dāng)螺旋箍筋屈服時,由力的平衡條件:

(7-8)

——

單根間接鋼筋的截面面積

——間接鋼筋抗壓強度設(shè)計值

——沿構(gòu)件軸線方向間接鋼筋的間距

——構(gòu)件的核心直徑

——間接鋼筋的換算截面

(7-10)又因:

據(jù)縱向外力平衡,得承載力計算公式:《混凝土設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:

螺旋式或焊接式間接鋼筋柱的承載力計算公式:可得:

混凝土強度等級小于C50時,取

混凝土強度等級為C80時,取

,之間按線性插入適用條件:1、《規(guī)范》規(guī)定按式(7-10)

算得的構(gòu)件承載力不應(yīng)超過按式(7-6)算得的150%

(7-10)(7-6)即:1)當(dāng)時,因長細比較大,可能因縱向彎曲引起螺旋鋼筋不起作用;2)當(dāng)按式(7-10)算得的受壓承載力小于按式(7-6)算得的受壓承載力

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