第6章-轴向受力构件承载力.ppt

,6.1概述,柱受压构件：承受纵向压力的构件。分类，见图：轴心受压构件：纵向外力N的作用线与构件截面形心轴线重合。偏心受压构件：纵向外力N的作用线与构件截面形心轴线不重合。又分为单向偏心和双向偏心受压构件。,6.1概述,实际结构中，理想的轴心受压构件极难找到，但有些构件可近似按轴压构件计算，如：承受节点荷载的屋架受压腹杆及受压弦杆；以恒载为主的等跨多层房屋的内柱等。而工程结构中的大多数竖向构件（单厂排架柱、多层与高层框架柱等）均为偏压构件。,6.2轴心受压构件正截面承载力计算,根据配筋方式不同分两种：配有纵筋和普通箍筋的轴心受压构件、配有纵筋及螺旋式箍筋的轴心受压构件。,dcor,6.2轴心受压构件正截面承载力计算,轴心受压构件截面一般采用方形或矩形，有时根据需要也采用圆形或多边形。偏心受压构件一般采用矩形截面，当截面尺寸较大时，为节约混凝土和减轻柱的自重，常常采用I形截面。圆形柱的直径一般不宜小于350mm，直径在600mm以下时，宜取50mm的倍数，直径在600mm以上时，宜取100mm的倍数；方形柱的截面尺寸一般不宜小于250mm250mm；当截面尺寸在800mm以下时，取50mm的倍数，在800mm以上时，取100mm的倍数；矩形截面柱截面尺寸宜满足hl0/25，bl0/30，I形截面要求翼缘厚度不宜小于120mm，腹板厚度不宜小于100mm。,6.2.1柱的构造要求截面形式及尺寸,6.2.1柱的构造要求,材料的选择,为充分发挥混凝土材料的抗压性能，减小构件的截面尺寸，节约钢筋，宜采用强度等级较高的混凝土。一般采用C25、C30、C35、C40。必要时可以采用强度等级更高的混凝土。一般采用HRB335级、HRB400级和RRB400级。箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用HRB400级钢筋。,纵向钢筋,为提高受压构件的延性，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵筋的配筋率不应小于0.6%，且不宜超过5%，以免造成浪费。同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。(按构件的全截面面积计算，见P453，附表9)。实验表明，收缩和徐变能使混凝土中的压应力逐渐向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。规定柱的最小配筋率，防止柱中钢筋应力在持续使用荷载作用下屈服。,6.2.1柱的构造要求,纵向钢筋,轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀布置。矩形截面时，钢筋根数不得少于4根；圆形截面时，不应少于6根。偏心受压构件的纵向受力钢筋应布置在偏心方向截面的两边。当截面高度h600mm时，在侧面应设置直径为1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置附加箍筋或拉筋，见图。,图偏心受压柱的纵向构造钢筋与复合箍筋,6.2.1柱的构造要求,纵向钢筋,纵向受力钢筋宜采用直径较大的钢筋，以增大钢筋骨架的刚度、减少施工时可能产生的纵向弯曲和受压时的局部屈曲。纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm，通常在1625mm范围内选用。纵向受力钢筋的净间距不应小于50mm；对于水平浇筑的预制柱，其净间距应可按梁的有关规定取用。偏心受压构件垂直于弯矩作用平面的侧面和轴心受压构件各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm。纵向受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。钢筋接头宜优先采用机械连接接头，也可以采用焊接接头和搭接接头。对于直径大于28mm的受拉钢筋和直径大于32mm的受压钢筋，不宜采用绑扎的搭接接头。,6.2.1柱的构造要求,箍筋的构造要求,为了增大钢筋骨架的刚度，防止纵筋压曲，柱中箍筋应做成封闭式。箍筋间距不应大于400mm，且不应大于构件横截面的短边尺寸；在绑扎骨架中，间距不应大于15d，在焊接骨架中不应大于20d（d为纵向钢筋最小直径）。,箍筋直径不应小于d/4（d为纵向钢筋最大直径），且不应小于6mm。当纵筋配筋率超过3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于10d（d为纵筋最小直径），且不应大于200mm。箍筋末端应做成弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍。,6.2.1柱的构造要求,箍筋的构造要求,在纵向受力钢筋搭接长度范围内，箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当搭接钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。,6.2.1柱的构造要求,箍筋的构造要求,当柱短边截面尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多于4根时，应设置复合箍筋，见图。,矩形截面柱的复合箍筋,6.2.1柱的构造要求,箍筋的构造要求,对于截面形状复杂的构件，不应采用具有内折角的箍筋，避免产生向外的拉力所导致折角处混凝土破坏。可将复杂截面划分成若干简单截面，分别配置箍筋，见图。,图复杂截面的箍筋形式,6.2.1柱的构造要求,6.2.2配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算,纵筋的作用：协助混凝土承担轴向压力；防止构件突然破坏的脆性性质；承受构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初偏心或其它偶然因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力；减少混凝土的徐变变形。,箍筋的作用：普通箍筋与纵筋形成骨架，承受剪力，防止纵筋在混凝土压碎前向外压屈（凸出），保证纵筋与混凝土共同受力，直到构件破坏；约束核心混凝土，并与纵向钢筋一起在一定程度上改善构件的脆性破坏性质，提高极限压应变。见图。,6.2.2配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算,根据轴压构件长细比（l0/i）的不同，轴压构件分为短柱（l0/i28，i为任意截面的回转半径；对矩形而言等价于l0/b8）和长柱。,6.2.2配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算,(1)轴心受压短柱的应力分布及破坏形态,对短柱，试验表明，在轴心荷载作用下，整个截面的应变基本上是均匀分布的，当荷载较小时，混凝土和钢筋都处于弹性阶段，柱子压缩变形的增加与荷载的增长成正比，但荷载稍大后，由于混凝土塑性变形的发展，压缩变形增加的速度快于荷载的增长速度。,随着荷载继续增加，柱中开始出现细微的纵向裂缝，在临近破坏荷载时，纵向裂缝变得更明显，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，呈灯笼状，混凝土被压碎，而整个柱破坏，破坏是以混凝土被压碎为标志的（初偏心无影响），见图。,6.2.2配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算,(1)轴心受压短柱的应力分布及破坏形态,在计算时，以构件的压应变达到0.002为控制条件，认为此时混凝土压应力达到棱柱体抗压强度fc（钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在0.00250.0035之间。其主要原因是纵向钢筋起到了调整混凝土应力的作用使混凝土的塑性性质得到较好的发挥，使受压破坏的脆性性质得到改善）。相应的纵筋应力值；对屈服强度较低（12时；(2)按螺旋式箍筋计算公式计算的承载力小于按普通箍筋计算公式计算所得的承载力;(3)间接钢筋换算截面面积小于纵向钢筋全部截面面积的25%。,6.2.3配有螺旋式箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算,6.2.3.3构造要求,当计算中考虑间接钢筋的作用时，其间接钢筋的间距不应大于80mm及dcor/5，且不宜小于40mm,间接钢筋的直径应符合普通箍筋柱中箍筋的要求。纵向钢筋至少要用6根，通常为68根沿圆周等距离配置。,6.2.3配有螺旋式箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算,6.2.3.4算例,例:有一钢筋混凝土圆形截面螺旋式箍筋柱，直径d=400mm,柱的计算长度l0=4.2m,轴心压力设计值N=2950kN。采用混凝土强度等级为C30，纵向钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB335。混凝土保护层厚度30mm。求该柱中所需纵筋及箍筋。解:(1)根据l0/d验算是否适用螺旋箍筋柱。(2)选用As/，按一个较大的配