4 钢筋混凝土轴心受力构件.ppt

第四章钢筋混凝土轴心受力构件 苏州科技学院土木工程学院唐兴荣博士教授二O一二年元月 受拉构件分类当外力的作用线与构件轴线相重合的受拉构件称为轴心受拉构件当外力的作用线不与构件轴线相重合的受拉构件称为偏心受拉构件 a 轴心受拉 b 偏心受拉受拉构件示意图 偏心受压构件 第六章 在实际工程中 理想的轴心受拉构件是不存在的 由于构件截面尺寸的施工误差 装配式构件安装定位不够准确 以及钢筋位置的偏差和混凝土浇筑质量的不均匀等因素 导致构件的实际轴线偏离几何轴线而处于偏心受拉状态 a 圆形水池池壁环向部分 b 房屋中屋架的受拉弦杆和腹杆图4 1轴心受拉构件工程实例 轴心受拉构件的工程实例 第一节轴心受拉构件的受力特点 一 构件从开始受力到破坏的全过程 加载0 Nu 三个阶段 第一阶段 混凝土开裂前 第二阶段 混凝土开裂后 第三阶段 破坏阶段当钢筋应力达到抗拉屈服强度fy时 裂缝开展很大 可认为构件达到了破坏状态 4 10 第二节轴心受拉构件的承载力计算 一 计算公式 N 轴向拉力设计值 fy 钢筋抗拉强度设计值 As 纵向受拉钢筋截面面积 二 构造要求 1 纵向受力钢筋 受力钢筋应沿截面周边均匀地对称布置 并宜优先选择直径较小的钢筋 按构件截面计算的全部受力钢筋的最小配筋百分率不应小于90ft fy 同时不应小于0 4 轴心受拉构件的受力钢筋不得采用非焊接的搭接接头 2 箍筋与纵向受力钢筋垂直固定纵向钢筋的位置 并与纵向钢筋组成钢筋骨架 按构造要求配置 最小直径6mm 最大间距200mm 第三节轴心受拉构件构件的裂缝宽度验算 例4 1 P50 例4 2 P52 解 解 第四节轴心受压构件 受压构件的分类当外力的作用线与构件轴线相重合的受压构件称为轴心受压构件当外力的作用线不与构件轴线相重合的受压构件称为偏心受压构件 a 轴心受压 b 偏心受压受压构件示意图 偏心受压构件 第六章 在实际工程中 理想的轴心受压构件是不存在的 由于构件截面尺寸的施工误差 装配式构件安装定位不够准确 以及钢筋位置的偏差和混凝土浇筑质量的不均匀等因素 导致构件的实际轴线偏离几何轴线而处于偏心受压状态 而且荷载作用位置的偏差以及构件截面中可能作用的计算未考虑到的附加弯矩 也将使实际压力偏离轴线 工程实例 轴心受压构件实例 a 屋架中的上弦和受压腹杆 b 对称框架中的中柱 c 圆形水池的池壁环向部分 第五节配有普通箍筋的轴心受压构构件 一 试验研究 1 短柱 图4 5轴心受压短柱的破坏 2 长柱轴心受压长柱的试验表明 加载后由于初始偏心距的存在将产生附加弯矩 这样相互影响使长柱最终在弯矩和轴力共同作用下发生破坏 破坏时 首先在凹面出现纵向裂缝 接着混凝土压碎 纵筋压屈外鼓 挠度急速发展 柱失去平衡状态 凸边混凝土开裂 柱破坏 轴心受压长柱的破坏 二 正截面受压承载力计算公式 图4 6轴心受压短柱计算图式 1 轴心受压长柱正截面承载力计算 2 轴心受压长柱正截面承载力计算 三 构造要求 1 截面形式及尺寸 轴心受压构件一般采用方形 只是在有特殊要求时 才采用圆形或多边形 混凝土强度等级对受压构件的承载力影响较大 为了减小柱的截面尺寸 节约钢材 宜采用较高强度等级的混凝土 一般采用C25 C40 在受压构件中纵向钢筋采用高强度的钢筋其强度不能充分发挥作用 因此不宜采用高强度等级的钢筋 一般采用HRB400级 HRBF400 HRB335级 HRBF300级 2 材料强度等级 轴心受压构件的纵向钢筋作用 协助混凝土承受压力 防止构件突然脆性破坏 增强构件的延性 承担构件由于混凝土收缩 温度变化和荷载初始偏心等引起的附加弯矩 3 纵筋纵向受力钢筋 沿构件纵向布置 规范 GB50010 2010 规定 纵向受力钢筋的直径一般不宜小于12mm 通常在12mm 32mm范围内选用 纵向受力钢筋的直径应采用得较大一些 以增大施工时钢筋骨架的刚度和减小钢筋纵向压曲的可能性 受压构件全部纵向钢筋最小配筋率取0 6 同时一侧钢筋的配筋率不应小于0 2 全部纵向钢筋配筋率不宜大于5 建议采用0 5 2 配筋过多将给施工带来困难 也不经济 轴心受压构件中 纵向钢筋应沿截面的四周均匀放置 其中距不应大于300mm 钢筋根数不得少于4根 当钢筋直径d 32mm时 可采用搭接接头 但接头位置应设在受力较小处 其搭接长度不应小于纵向受力钢筋搭接长度的0 7倍 且不应小于200mm 4 箍筋 置于纵向钢筋的外侧 围成箍形 沿构件纵轴方向的距离相等 受压构件中的箍筋的作用 在施工中固定纵向受力钢筋的位置 构成空间骨架 给纵向钢筋提供了侧向支点 防止钢筋在受压时发生侧向弯曲 箍筋的数量和布置不需要计算 但为了保证箍筋的作用 构造要求 柱中及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式箍筋的间距 不应大于400mm及构件截面的短边尺寸b 且不应大于15d d为纵向钢筋的最小直径 箍筋的直径 不应小于d 4 且不应小于6mm d为纵向钢筋的最大直径 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3 时 箍筋直径不宜小于8mm 箍筋间距不应大于10d d纵向钢筋的最小直径 且不应大于200mm 箍筋末端应作 1350的弯钩 弯钩末端平直段长度不应小于5d d为箍筋直径 当柱的截面短边大于400mm 且纵向钢筋多于3根时 当柱截面短边尺寸不大于400 但各边纵筋多于4根时 应设置复合箍筋 图4 7轴心受压柱的箍筋 解 截面配筋图 第六节配有螺旋式或焊接式环向间接钢筋的轴心受压柱 1 破坏特征 2 截面承载力的计算 间接钢筋屈服时核心混凝土受到的径向压力值 保证使用阶段不发生间接钢筋外面混凝土保护层剥落 凡属于下列情况之一 不考虑间接钢筋的影响 3 构造要求 截面 圆形或正多边形 如正八边形 纵向钢筋 不宜少于8根 不应少于6根 沿截面周边均匀布置 解 6 截面配筋图 思考题1 说明轴心受拉构件开裂前 即将开裂 开裂后和破坏时受力特点 2 轴心受压短柱有哪些受力特点 3 轴心受压构件中配置纵向钢筋和箍筋的作用是什么 轴心受压构件中纵向受力钢筋和箍筋有哪些构造要求 4 轴心受压短柱与长柱有哪些区