轴心受压构件正截面承载力计算 PPT课件

单元七轴心受压构件的正截面承载力计算 本章重点 掌握轴心受压构件的概念及类型 熟悉轴心受压构件的构造要求 掌握轴心受压构件的长 短柱的破坏形态 掌握稳定系数的概念及影响因素 掌握轴心受压构件正截面承载力的计算公式及应用 理想的轴心受压构件在实际工程中其实不存在 总有偏心 因为 荷载不可避免存在偏心 混凝土材料不均匀 纵向钢筋布置有偏差 施工有误差 一 定义 轴心受压构件 纵向外压力作用线与受压构件轴线相重合的构件 7 1概述 二 工程中的轴心受压构件 图 二 工程中的轴心受压构件 图 钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式不同分为两种 1 普通箍筋柱 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴压构件 2 螺旋箍筋柱 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴压构件 三 轴心受压构件的类型 螺旋箍筋的形式 课题一概述一 构造要求1 轴心受压构件的承载力主要由混凝土承担 设置轴向钢筋的目的是 1 协助混凝土承受压力 可减小构件截面尺寸 2 承受可能存在的不大的弯矩 3 防止构件的突然脆性破坏 2 普通箍筋的作用是 防止纵向钢筋局部的压屈 并与纵向钢筋形成钢筋骨架 便于施工 7 2普通箍筋柱 一 构造要求 混凝土 一般采用C20 C30 或更高强度等级的混凝土 截面 尺寸不宜过小 构件截面尺寸短边不宜小于250mm 纵筋 受力筋 需设计计算 钢筋牌号一般采用HRB335级 HRB400级 直径d 12mm 根数 4根 纵筋四个角必须有 均布 50mm 净距 350mm c 公称直径满足要求 配筋率 As A 截面形状 一般多为正方形或矩形 0 5 为承受可能出现的弯矩 混凝土收缩和温度变化引起的拉应力 防止由于混凝土徐变 在卸载时造成混凝土开裂 一 构造要求 箍筋 构造筋 不做计算 封闭式 d 8mm d纵 4 s 400mm 15d纵 且不大于短边尺寸 在纵向钢筋搭接范围内 s 10d纵且不大于200mm 当 3 时 s 10d纵且不大于200mm 一 构造要求 二 破坏形态 短柱 l0 r 28 l0 b 8 按照长细比不同 轴心受压构件分为短柱和长柱两种 破坏过程 90 破坏荷载时 四周出现纵向裂缝 部分保护层剥落 箍筋间纵筋屈曲外鼓 混凝土被压碎 构件破坏 荷载小时均匀压缩变形 箍筋强大的柱破坏时 混凝土碎而不倒 箍筋的约束作用 无约束箍筋的柱的破坏 破坏特征 为材料破坏 试验结论 轴压构件破坏时压应变达到0 002左右 注意 不是0 0035 混凝土达到轴心抗压强度 受压纵筋达到抗压屈服强度 纵筋能不能采用高强度钢筋 从轴压构件破坏时的压应变考虑 二 受力分析及破坏特征 短柱 破坏特征 失稳破坏 长柱 二 受力分析及破坏特征 荷载不大时 不仅产生压缩变形 同时产生较大的横向挠度 凹侧的混凝土先被压碎 有纵向裂缝 纵向钢筋被压弯而向外鼓出 混凝土保护层脱落 凸侧的混凝土则由受压突然转变为受拉 出现水平裂缝 试验表明 短柱总是压碎破坏 长柱是失稳破坏 受压承载力小于同样尺寸和配筋的短柱 长细比越大 承载力越小 原因 偶尔的偏心 使得长柱受轴力和弯矩 二次弯矩 的共同作用 概念 稳定系数 对于钢筋混凝土轴心受压构件 长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力 即 稳定系数主要与构件的长细比有关 混凝土强度等级与配筋率对其影响很小 长细比 是一个没有单位的参数 它综合反映了杆长 支承情况 截面尺寸和截面形状对临界力的影响 三 稳定系数 长细比表达式 矩形截面 圆形截面 一般截面 构件纵向弯曲计算长度l0值 三 稳定系数 根据计算的长细比 查书中表7 1取值 课题二正截面承载力计算 一 计算公式 破坏时的轴心力 短柱 关键问题 徐变对轴压构件的影响 钢筋抗压强度设计值的确定 公路桥规公式 j 稳定系数 构件毛截面面积 当纵向钢筋配筋率大于0 03时 A采用混凝土截面净面积 7 2 普通箍筋柱的正截面承载力计算 分为截面设计和承载力复合两种 1 截面设计之一 尺寸已知 已知 截面尺寸 计算长度 混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值 轴向压力组合设计值求 纵向钢筋所需面积 计算步骤 1 计算长细比 由表7 1查得相应的稳定系数 2 由公式 7 2 求得所需纵向钢筋面积As 3 根据计算值及构造要求选择并布置钢筋 二 计算内容 练习题 预制的钢筋混凝土轴心受压构件 截面尺寸为 计算长度 采用C25混凝土 HRB335钢筋 纵筋 和R235钢筋 箍筋 作用的轴向压力组合设计值 类环境条件 安全二级 试进行构件的截面设计 2 截面设计之二 尺寸未知 截面尺寸未知 求纵向钢筋所需面积计算步骤 1 先假设一个 0 8 1 5 令稳定系数 1 则可将As A代入公式 7 2 得 求出截面面积A 取整 2 按第一种情况长细比 确定值 求As 见书中例题7 1 二 计算内容 3 截面复核 已知 截面尺寸 计算长度 混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值 轴向压力组合设计值 全部纵向钢筋的截面面积求 截面承载力 计算步骤 2 计算长细比 由附表7 1查得相应的稳定系数 1 检查纵向钢筋和箍筋布置是否符合要求 二 计算内容 例题 一现浇钢筋混凝土轴心受压柱 矩形截面 b h 250mm 计算高度l0 6 5m C25 HRB335纵筋 4根直径25mm 安全等级二级 问该柱能承担的最大轴力设计值 思考题 例题 某普通箍筋柱 矩形截面 b 300mm h 350mm 柱子高度3 2m 一端固定一端铰支 柱内配有纵筋4根16mm HRB335 C20 问该柱能否承受作用在柱顶的1200kN的轴向压力设计值 需考虑柱子自重 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 一 构造 截面 圆形 正多边形 环形 纵筋 作用 同普通箍筋柱沿圆周均匀分布 d 12mm 最少6根 As一般为核心面积的0 8 1 2 箍筋 为螺旋筋或焊接环筋 统称为间接钢筋 箍筋为不断开的 间接钢筋作用 间接钢筋的间距 40mm s 80mm且s小于间接钢筋的直径 d d纵 4且 8mm 一般为8 12mm 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 一 构造 二 应用房屋建筑结构中的柱桥梁结构的墩和桩 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 三 受力分析及破坏特征 螺旋箍筋柱正截面承载力 抗压承载力 提高的原因 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 破坏过程 破坏特征 破坏时纵筋压屈 保护层混凝土脱落 间接钢筋受拉屈服 构件延性好 变形大 螺旋箍筋对混凝土横向变形产生约束 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 四 螺旋箍筋轴压构件正截面承载力计算 约束混凝土的抗压强度 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 然后可推出计算公式 由隔离体列平衡方程 令 四 螺旋箍筋轴压构件正截面承载力计算 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 公路规范公式 间接钢筋的强度 构件的核心截面面积 间接钢筋的换算面积 单根间接钢筋的截面面积 间接钢筋的间距 间接钢筋的影响系数 混凝土强度C50及以下时 k 2 0 C50 C80取k 2 0 1 7 中间直线插入取值 四 螺旋箍筋轴压构件正截面承载力计算 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 公路规范公式 公式适用条件 四 螺旋箍筋轴压构件正截面承载力计算 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 l0 r 48或l0 d 12 2 1 否则按普箍算Nu 否则按普箍算Nu 3 原因 防止混凝土保护层提前脱落 4 否则按普箍算Nu 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 问 配有密排螺旋筋的轴压柱 当截面长细比l0 d 15时 如果 6 2配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 问 配有密排螺旋筋的轴压柱 当截面长细比l0 d