钢筋混凝土轴心受力构件受压.pptx

1受压构件（柱）受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。23 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用形，且间距较密，其作用？45n纵筋的作用：提高受压承载力，减小截面尺寸；纵筋的作用：提高受压承载力，减小截面尺寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附加弯矩防止因初始偏心或者其它因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力在构件中产生的拉力；减小砼的徐变；提高柱；减小砼的徐变；提高柱的延性。的延性。n 箍筋的作用：与纵筋形成骨架，防止纵筋压箍筋的作用：与纵筋形成骨架，防止纵筋压屈；箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的屈；箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的延性性能。延性性能。n螺旋形箍筋可以提高构件的承载力和延性。螺旋形箍筋可以提高构件的承载力和延性。6轴心受压构件分类初始偏心产生附加弯矩在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长 柱的承载力低于短柱，(采用降低系数来考虑)受压构件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱 长柱 加大初始偏心，最终构件是在M，N共同作用下破坏。附加弯矩引起挠度轴心受压长柱的破坏形式 轴心受压短柱的破坏形式：在N作用下压坏 7配有普通箍筋轴心受压短柱 试验研究bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎8n受力特点（附图）（附图）n 整个截面的应变是均匀的。整个截面的应变是均匀的。n 荷载较小时，压应变和压应力与荷载基荷载较小时，压应变和压应力与荷载基本呈线性关系。荷载较大时，压应变增加速度本呈线性关系。荷载较大时，压应变增加速度加快。随荷载增大，纵筋应力增长加快，砼应加快。随荷载增大，纵筋应力增长加快，砼应力增长缓慢（产生应力重分布）。力增长缓慢（产生应力重分布）。n 当荷载长期作用时，由于砼产生徐变，当荷载长期作用时，由于砼产生徐变，纵筋应力进一步增大，砼应力进一步减小。纵筋应力进一步增大，砼应力进一步减小。n 纵筋达到屈服，而后砼压坏。纵筋达到屈服，而后砼压坏。9轴心受压短柱的受力分析 截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfy0=0.002ocfcc平衡方程变形协调方程NccAs s0=0.002ocfccsss=Essys,hfyNccAs s0=0.002ocfcc10轴心受压短柱的受力分析 荷载-变形关系NccAs fy当0=0.002时，混凝土压碎，柱达到最大承载力若若 s=0=0.002，则则轴心受压短柱中，当轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400N/mm2时，其强时，其强度得不到充分发挥度得不到充分发挥11三、轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响Nc施加后的瞬时NcAslNcAs s1c1l i12三、轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl（i+cr）经历徐变后产生了钢筋与砼之间的应力重分布,最小配筋率要求13轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl（i+cr）NcAs s3c3l cr最大配筋率要求14轴心受压长柱的受力分析 1.试验研究长柱的承载力短柱的承载力（相同材料、截面和配筋）原因：长柱受轴力和弯矩（二次弯矩）的共同作用1516轴心受压长柱的受力分析 稳定系数和长细比l0/b（矩形截面）直接相关混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范中，为安全计，取值小于上述结果，详见教材表中，为安全计，取值小于上述结果，详见教材表4-11718197.1.3 7.1.3 设计方法设计方法 1 1）设计截面）设计截面 已知已知 、，求，求 、。计算步骤：计算步骤：（1 1）根据设计经验，初步确定）根据设计经验，初步确定 （或先（或先假定假定 和和 ，估算，估算 ）。）。（2 2）在表）在表4-14-1中，由中，由 或或 查查 。（3 3）由公式（）由公式（4-174-17）计算）计算 。例题例题 1 120 2 2）复核截面）复核截面 已知已知 、，求，求 。计算步骤：计算步骤：（1 1）在表）在表4-14-1中，由中，由 或或 查查 。（2 2）由公式（）由公式（7 72 2）计算）计算 。例题例题 2 221配有螺旋式或焊接环式间接钢筋轴心受压柱的受力分析 1.配筋形式ssdcordcor222.试验研究Nc素混凝土柱普通钢筋混凝土柱螺旋箍筋钢筋混凝土柱荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几乎相同保护层剥落使柱的承载力降低螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高标距NcNc23 受力特点受力特点 螺旋箍筋犹如套筒，限制核心砼的横向螺旋箍筋犹如套筒，限制核心砼的横向变形，使砼处于三向受压应力状态，从而提变形，使砼处于三向受压应力状态，从而提高了柱的受压承载力。高了柱的受压承载力。由于提高受压承载力的方式是间接的，由于提高受压承载力的方式是间接的，故螺旋箍筋又称间接钢筋。故螺旋箍筋又称间接钢筋。破坏形态破坏形态 砼保护层已剥落，纵筋已屈服，箍筋也砼保护层已剥落，纵筋已屈服，箍筋也已屈服，核心砼在三向受压状态下被压碎。已屈服，核心砼在三向受压状态下被压碎。24252627 4 4）构造要求）构造要求 间接钢筋间距不应大于间接钢筋间距不应大于80mm80mm及及 ，也不，也不应小于应小于40mm40mm。纵筋一般为纵筋一般为6 68 8根，沿圆周均匀布置。根，沿圆周均匀布置。例题例题 3 328 由于侧向挠曲变形，轴向力将由于侧向挠曲变形，轴向力将产生产生二阶效应二阶效应，引起附加弯矩。，引起附加弯矩。对于长细比较大的构件，二阶对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯矩不能忽略。效应引起附加弯矩不能忽略。图示典型偏心受压柱，跨中侧图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠度为向挠度为 f。对跨中截面，轴力对跨中截面，轴力N的的偏心距偏心距为为ei+f，即跨中截面的弯矩，即跨中截面的弯矩为为 M=N(ei+f)。在截面和初始偏心距相同的情在截面和初始偏心距相同的情况下，柱的况下，柱的长细比长细比l0/h不同，不同，侧向挠度侧向挠度 f 的大小不同，影响的大小不同，影响程度会有很大差别。程度会有很大差别。2930 例题例题1 1 某无侧移多层现浇框架结构的第某无侧移多层现浇框架结构的第二层中柱，承受轴心压力设计值二层中柱，承受轴心压力设计值 ，柱的计算长度柱的计算长度 ，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为（），用），用HRB400HRB400级钢筋配筋级钢筋配筋（），环境类别为一类。试），环境类别为一类。试设计该截面。设计该截面。31 解（解（1 1）假定）假定 则由公则由公式（式（4-174-17）可求得）可求得 采用正方形截面，则采用正方形截面，则取取32 （2 2）计算）计算 及及 则则 由表由表4-14-1查查得得 。（3 3）求）求选用选用4 4B B1818，。33 故计算中取故计算中取 是可行的是可行的(如果所得如果所得 则在计算则在计算 值时，值时，应扣除应扣除 值，重新计算值，重新计算)。符合最小配筋率的要求。符合最小配筋率的要求。34 例题例题2 2 某无侧移现浇框架结构底层中柱的柱高某无侧移现浇框架结构底层中柱的柱高3.5m3.5m（=1.0=1.0），截面尺寸），截面尺寸 柱内配有柱内配有4 4C C1616纵筋（纵筋（），混凝土强度等），混凝土强度等级为级为C30C30。柱承受轴心压力设计值。柱承受轴心压力设计值 ，试，试核算该柱是否安全。核算该柱是否安全。35 解（解（1）求）求 和和 则则由表由表4-1查得查得 （）求（）求 说明：由于截面长边尺寸小于说明：由于截面长边尺寸小于300mm，故将，故将混凝土抗压强度设计值乘以系数混凝土抗压强度设计值乘以系数0.8。36 例题例题3 3 某大楼底层门厅内现浇钢筋混凝某大楼底层门厅内现浇钢筋混凝土柱，承受轴心压力设计值土柱，承受轴心压力设计值 计算长度计算长度 根据建筑设计要求，柱的截面为圆形根据建筑设计要求，柱的截面为圆形,直直径径 混凝土强度等级为混凝土强度等级为C30()C30()纵筋采用纵筋采用HRB400HRB400级钢筋（级钢筋（），箍筋采），箍筋采用用HRB335HRB335级钢筋（级钢筋（），试确定柱的），试确定柱的配筋。配筋。37 解（）判别是否可采用螺旋箍筋柱解（）判别是否可采用螺旋箍筋柱 （可设计成螺旋箍筋柱）（可设计成螺旋箍筋柱）（）求（）求 假定假定 则则 选用选用10C C20，38（）求（）求 混凝土保护层厚度为混凝土保护层厚度为30mm，则，则 由公式（由公式（4-24）可得）可得39 （）确定螺旋箍筋直径和间距（）确定螺旋箍筋直径和间距 假定螺旋箍筋直径假定螺旋箍筋直径 ，则单根螺旋箍筋，则单根螺旋箍筋截面面积截面面积 由公式（由公式（4-23）可得）可得 取取 （满足构造要求）。（满足构造要求）。（）复核混凝土保护层是否过早脱落（）复核混凝土保护层是否过早脱落 40n幻灯片 21