受压构件承载力轴心受压构件(第一课).ppt

混凝土结构 Concrete Structure,6. 1 概 述 6. 2 轴心受压构件承载力 6. 3 偏心受压构件的正截面受压破坏形态 6. 4 偏心受压长柱的二阶弯矩 6. 5 矩形截面偏压构件正截面承载力计算 6. 6 矩形截面非对称配筋构件正截面承载的计算 6. 7 矩形截面对称配筋构件正截面承载的计算方法 6. 8 对称配筋I形截面偏压构件正截面承载力计算 6. 9 正截面承载力Nu-Mu的相关曲线及应用 6. 10 双向偏心受压构件的正截面承载力计算 6. 11 偏心受压构件斜截面承载力计算,受压构件（柱）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。,截面形式：正方形、矩形、圆形、多边形、环形等,在钢筋混凝土结构中，真正的轴心受压构件极少，这是由于实际的轴向荷载总有一些偏心或兼有一些弯矩，只要偏心或弯矩相对于轴向合力很小，设计或检算是可略去不计时，即可按轴心受压构件计算 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。,轴心受压：桁架受压腹杆，框架内柱,6.2 轴心受压构件的承载力计算,配筋形式：,纵向钢筋+箍筋,密布螺旋式,环形配箍,普通配箍,箍筋种类:,6.2 轴心受压构件的承载力计算,纵向钢筋作用:, 协助混凝土受压 承担弯矩作用防止脆性破坏，增加结构延性 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。,箍 筋 作 用:,与纵筋组成空间骨架，减少纵筋的计算长度因而避免纵筋过早的压屈而降低柱的承载力,加载初期,整个截面的应变是均匀分布的,荷载增加,整个截面的应变迅速增加,加载末期,混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝保护层剥落，纵筋向外凸，砼被压碎而破坏,破坏形态及过程：,6.2 轴心受压构件的承载力计算,1. 受力特点：,柱(受压构件),l0/i 28 l0/b 8,l0/i 28,初始偏心产生附加弯矩,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,长柱：,这就是所谓的“失稳破坏”,6.2 轴心受压构件的承载力计算,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。 (采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度),在构件破坏时，混凝土和钢筋的应变都小于材料破坏时的极限应变值,失稳破坏,稳定系数与构件的长细比有关:,6.2 轴心受压构件的承载力计算,长细比：l0/i (或l0/b),短柱承载力：,混凝土：,钢 筋：,当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服, s=0.002Es=0.0022.0105=400N/mm2,纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。,混凝土极限压应变为：0.002,6.2 轴心受压构件的承载力计算,2. 正截面承载力计算公式：,Ac 截面面积：,当b或d 300mm时,当 0.03时,Ac=AAs,fc 0.8,当构件质量确有保证时（如混凝 土成型、截面和轴线尺寸等）， 可不受此限制,6.2 轴心受压构件的承载力计算, 稳定系数，反映受压构件 的承载力随长细比增大而 降低的现象。, = N长/N短 1.0,As 纵筋截面面积,f c 混凝土受压强度设计值,f y 纵筋强度设计值,6.2 轴心受压构件的承载力计算,短柱：1.0,长柱：,l0 构件的计算长度，与构件端部的支承条件有关。,两端铰,一端固定，一端铰支,两端固定,一端固定，一端自由,实际结构按 规范规定取值,1.0l,0.7l,0.5l,2.0l,6.2 轴心受压构件的承载力计算,如：一般多层房屋的钢筋混凝土框架柱：,现浇楼盖：,底层柱,其余各层柱,装配式楼盖：,底层柱,其余各层柱,注：其中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面 的高度；对其余各层柱为上下层楼盖顶面之间的高度,l0 = 1.0H,l0 = 1.25H,l0 = 1.25H,l0 = 1.5H,6.2 轴心受压构件的承载力计算,3. 公式应用,截面设计：,纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm,由公式得,已知：bh，fc, f y, l0, N, 求As, min,min = 0.4%, max,max = 5%,4. 构造要求,材 料：,高强度混凝土，一般柱中采用C20 及其以上等级,一般强度钢筋，一般采用级、 级钢筋,强度校核,已知：bh，fc, f y, l0, As, 求Nu,Nu=0.9 (Asf y+fcAc),若Nu N,结构安全，否则结构不安全,截面形式：,方形、矩形、圆形、多边形，,为避免长细比过大，柱截面尺寸不宜过小：,对于多层厂房柱，hl0/25或bl0/30,对于现浇钢筋砼柱，不宜小于250mm250mm,为了施工支模方便，当h 800mm时，截面尺寸,以50mm为模数；,当h 800mm时，截面尺寸,以100mm为模数；,配筋率：0.4% 5% d 12mm 或更粗一些防止过早压屈,配 筋：, As A,纵向钢筋的数量不少于4根，并应沿柱截面四周均匀、对称地分布,纵筋：增加柱的承载能力，减少混凝土 破坏的脆性性质，并抵抗因混凝土收缩 变形构件温度变形及偶然的偏心产生的 拉应力,纵筋：50mm净距 350mm,箍筋：S 400mm且b,间 距：,箍筋：不但可以防止纵向钢筋发生压屈、增强柱的 抗剪强度，而且在施工时起临时固定纵向钢 筋位置的作用，还对混凝土受压后的侧向膨 胀起约束作用，因此应做成封闭形式,直径 6mm 或 d/4,箍筋形式根据截面形状、尺寸及纵向钢筋 根数确定,S 15d 绑扎骨架,S 20d 焊接骨架,1. 原理：,纵向压缩,当N增大，砼的横向变形足够大时，对箍筋形成径向压力，反过来箍筋对砼施加被动的径向均匀约束压力。,提高柱的承载力,横向变形,纵向裂纹(横向拉坏),若约束横向变形，使砼处于三向受压状态,应用：仅在轴向受力较大，而截面尺寸受到限制时采用 配置的箍筋较多,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,x = 0,2. 基本公式：,螺旋箍筋对承载力的折减系数a，当C50时，取a = 1.0；当=C80时，取a =0.85，其间直线插值。,第六章 受压构件,6.2 轴心受压构件的承载力计算,间接钢筋的换算截面面积,令2a= /2；并考虑可靠度的调整系数0.9,则,采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范规定， 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定 对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证由一定约束效果，规范规定： 螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋As 面积的25% 螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，s也不应小于40mm。,第六章 受压构件,6.2 轴心受压构件的承载力计算,构造措施：, 截面形式：通常为正多边形（六角形或八角形），有时也用圆形，但圆形的模板制作比较复杂；, 纵向钢筋： As Acor0.4%, 螺旋筋：直径通常为6-1