钢筋混凝土纵向受力构件计算.ppt

目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 钢筋混凝土受压构件承载力计算 钢筋混凝土受压构件承载力计算 x y N x y N x y N (a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压 图1受压构件的类型 承受轴向压力的构件称为受压 构件。轴向压力与构件轴线重合者 （截面上仅有轴心压力），称为轴 心受压构件；轴向压力与构件轴线 不重合者（截面上既有轴心压力， 又有弯矩），称为偏心受压构件。 在偏心受压构件中又分为单向偏心 受压构件和双向偏心受压构件两种 。 图1所示 本章主要介绍轴心受压构件及单 向偏心受压构件的承载力计算。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 图2普通箍筋柱和 螺旋箍筋柱 钢筋混凝土轴心受压构件，按箍筋的形 式不同分为配置普通箍筋的普通箍筋柱 和配置螺旋式（或焊接圆环式 ）箍筋 的柱，如图2所示。实际工程中，螺旋 箍筋柱能提高构件的抗压承载能力，但 施工比较复杂，用钢量较多，造价较高 ，不宜普遍采用。在受压构件中纵向钢 筋的作用是：协助混凝土受压，减少截 面尺寸；承受可能产生的较小弯矩；防 止脆性破坏，增加构件延性；减小混凝 土徐变变形。箍筋的作用是：与纵筋形 成骨架；防止混凝土受力后外凸，约束 核心混凝土，增加构件的承载能力和延 性。 1轴心受压构件 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件1.1 Nus fc fyfy AS 图3短柱破坏及受 力计算图形 1.1配有纵筋和普通箍筋的柱 由于施工及混凝土不均匀性等方面的原因 ，理想的轴心受压构件并不存在，因而在 钢筋混凝土轴心受压构件的截面上也会存 在一定的弯矩而使构件发生纵向弯曲。纵 向弯曲会使构件的承载力降低，按纵向弯 曲的对构件承载力的影响程度，受压构件 分为短柱和长柱。 当其长细比满足以下要 求时（属于短柱），可忽略纵向弯曲的影 响。长柱和短柱的破坏形态不同（图3为 短柱破坏形态）。 矩形截面 l0 / b8； 圆形截面 l0 / d 7； 式中l0为构件的计算长度；b为矩形截面短 边尺寸；d为圆形截面直径； 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 (1)短柱承载力计算 由于混凝土和钢筋具有相近的压应变 ，因而两者可共同工作，当混凝土达到 极限压应变（约0.002左右）时，柱的四 周出现明显的纵向裂缝（混凝土受压时 将产生横向变形，使得混凝土被拉坏而 产生纵向裂缝），混凝土保护层脱落， 纵向钢筋被压曲，向外凸出，混凝土被 压坏而导致构件破坏。破坏时，一般中 等强度的钢筋能达到抗压屈服强度，两 者强度都能充分利用。短柱破坏形态及 受力计算图形如图3所示，短柱的抗压承 载力计算公式为： Nus fc fyfy AS 图3短柱破坏形态 及受力计算图形 （1） 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 图4长柱破坏形态 （2） (2)长柱的承载能力计算 实际工程中构件的初始偏心是不可避免的，对 于长柱而言侧向弯曲不能忽略，构件将在压力和弯 矩的共同作用下，在压应力较大的一侧首先出现纵 向裂缝，接着混凝土被压碎，纵向钢筋压弯向外凸 出，由于混凝土柱失去平衡，压应力较小的一侧的 混凝土受力状态将迅速发生变化，由受压变为受拉 ，构件破坏,见图4 。长柱的承载能力比短柱低， 规范引入了稳定系数 来表示长柱承载能 力的降低程度。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 依据以上所述，截面承载力的计算公式为： （3） 式中：N轴向压力设计值 Nu轴向抗压承载力设计值 A构件的截面面积，当纵向钢筋的配筋率大于3%时 ，A改用 Ac , Ac = AAS。 稳定系数，按规范表7.3.1采用，教材表1。 设计中全部受压钢筋的配筋率不应超过5%，一般为0.5 2%，但也不应小于0.6%，同一侧配筋不应小于0.2% 0.9调整系数，为了保证轴心受压和偏心受压具有相 近的保证率。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 在计算时，需确定构件的计算长度l0 , l0与构件的两端支撑情 况有关，对钢筋混凝土框架柱，规范规定： 现浇楼盖：底层柱， l0=1.0H;其余各层柱， l0=1.25H 装配式楼盖：底层柱， l0=1.25H;其余各层柱， l0=1.5H H为构件的实际长度，对底层柱, H为基础顶面到一层楼盖顶 面的距离，其余各层为楼盖顶面到楼盖顶面之间的距离。 不论长柱还是短柱均按公式3（长柱）进行计算，计算分为 截面设计和截面校核两种情。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 （3）截面设计步骤 按照荷载组合计算轴心压力设计值 拟定截面尺寸，可根据工程经验及经济配筋率来确定 确定l0及 计算As 验算最小配筋率 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 (4)截面复核步骤 确定 求承载力Nu 比较N及Nu 安全 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件1.2 1.2螺旋箍筋柱和焊接环式箍筋柱的配筋计算 （1）破坏特征 由于混凝土受压柱在轴向压力的作用下，将产生与轴向压 力方向平行的垂直裂缝并最后导致破坏。横向变形产生的拉力 是其破坏的原因，当采用混凝土螺旋箍筋柱后，箍筋的径向约 束作用，使箍筋 所包围的混凝土核心区域受到了径向压应力的 作用，其在三向压应力的作用下工作，从而提高了柱的承载能 力。破坏时箍筋的拉应力达到屈服，混凝土被压碎。 （2）正截面承载能力计算 规范采用如下表达式： 4 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 式中：Acor构件的核心面积， Acor=d2cor4 dcor构件核心直径，算至箍筋内皮，见图5 ASSO螺旋式或焊接环式单根间接钢筋换算截面积 dcorAcor 图5 5 ASS1单根箍筋面积 间接钢筋对混凝土的约束折减系数， C50以下取1.0，C80取0.85，其间线性内差 。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 （3）应用应注意的问题 螺旋箍筋柱的承载能力不得大于普通箍筋柱承载能力的1.5倍 ； 如遇下列情况之一，不考虑螺旋箍筋的影响，按普通箍筋柱计 算承载力 当l0/d 12,因细长比太大，螺旋箍筋对混凝土的约束作用难以 发挥； 按螺旋箍筋柱算得的承载力比按普通箍筋柱算得的还低； 当间接钢筋的换算面积ASSO小于全部纵筋面积的25%， 螺旋箍筋或焊接环式箍筋间距不应大于dcor/5及80mm,也不宜 小于40mm，纵筋根数不宜少于8根，沿四周等间距布置。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 1轴心受压构件 （4）正截面设计计算步骤 确定截面尺寸，可按工程经验或按普通箍筋柱的方法确定； 验算是否可设计成螺旋箍筋柱，如l0/d 5, 因此必须考虑纵向弯曲的影响 h0 has=40040=360mm 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 例题2 初步判断大小偏心 若ei0.3h0,则按大偏心计算，反之按小偏心计算。 ei 1.021608 621mm 0.3 h0 0.3360=108mm，因此先按大偏心计 算。 计算AS及AS 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 例题2 选配钢筋 As及AS各选配4 22， As AS 1520mm2 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 2.4构造要求 2.4构造要求 （1）材料选用 混凝土：混凝土的强度等级：C20、C25、C30等; 钢 筋：宜采用HRB400和HRB335级钢筋，可采用HPB235级和RRB400级钢筋；设 计中，不宜选择高强度钢筋作受压钢筋，因为受压钢筋强度过高，不能成充分发挥抗 压作用。 （2）截面尺寸 常用矩形或方形截面，（且bh250250mm）长细比宜控制在l0/b30或l0/d25。 也有、T、形或环形的，为了节约混凝土，当柱的尺寸较大时，在装配式厂房，采 用字形，在拱结构中，采用T形，在柱、电杆、烟囱等可采用形及环形。 柱 h800mm，以50mm为模数 h800mm ，以100mm为模数 （3）纵向钢筋 级别：采用HRB335、HRB400级 直径：纵筋直径d12mm，常在1232mm之间选用，宜用较粗钢筋根数，矩形时 不小于4根，圆柱不宜少于8根，且不小于6根； 配劲率：配筋率min0.6%，max5% 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 2.4构造要求 距离：钢筋净距50mm，中距300mm（受力钢筋） 当偏心受压柱h600mm时，侧面应设d为1016mm的纵向构造钢筋； 偏心受压柱垂直于弯矩作用平面的侧面上（即弯距作用下的受力钢筋） 以及轴心受压柱各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm（旧规范为 350mm）。 （4）箍筋 柱中箍筋应做成封闭式； 箍筋直径不应小于纵向钢筋直径的四分之一，且不应小于6mm； 箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的15倍，且不应大于400mm及柱截 面的短边尺寸b； 当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm，间 距不应大于纵向受力钢筋直径的10倍，且不大于200mm，其末端应做1350 的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍； 当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多余3根时，或当柱截面 短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多余4根时，应设置复合箍筋； 柱中纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距应按规范9.4.5规定加密。 目 录上一页下一页练习题讨 论 音 乐 2.4构造要求 对配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的柱， 间接钢筋的间距不 应大于80mm及柱子核心截面直径的五分之一，且不宜小于 40mm，间接钢筋的直径同普通柱箍筋的直径； 圆柱中纵向受力钢筋应沿圆周均匀布置； 根数最好多于8根，不得小于6根； 圆柱箍筋应做成封闭式，其搭接长度不应小于受拉钢筋的锚固 长度la=fy/ft，末端应做1350的弯钩，弯钩末端平直段长度不应 小于箍筋直径的5倍；其他同普通柱一样。 请同学们学习规范10.3.1、10.3.2相关规定 目 录上一页下一页练习题