第06章受压构件1-12年分解.ppt

第六章受压构件的截面承载力,学习内容轴心受压构件正截面承载力偏心受压构件正截面承载力偏心受压构件斜截面承载力受压构件的一般构造要求,受压构件（柱）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。,受压构件CompressiveElementorColumn,材料强度：混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30C40，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经常使用。钢筋：通常采用级和级钢筋，不宜过高。,截面形状和尺寸：采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及l0/h25。当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。,6.1受压构件的一般构造要求,纵向钢筋：纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超过5%。全部纵向钢筋的配筋率按r=(As+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按r=As/A计算，其中A为构件全截面面积。,配筋构造：柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于8根，不应小于6根，且应沿周边均匀布置。纵向钢筋的保护层厚度要求见表，且不小于钢筋直径d。当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不应小于50mm,不宜大于300mm。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距应按梁的规定取值。截面各边纵筋的中距不应大于300mm。偏心受压柱当h600mm时，在柱侧面应设置直径不小于10mm(1016mm)的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。,箍筋受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不应小于6mm，d为纵筋的最大直径。箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸,且不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应大于20d。d为纵筋的最小直径。当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不应小于8mm，且箍筋末端应作成135的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于10箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于200mm。当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过多于3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过多于4根时，应设置复合箍筋。对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。,6.2轴心受压构件的承载力计算,在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，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。,轴压构件根据配筋方式的不同分为1、配有纵筋和箍筋的柱2、配有纵筋和螺旋箍筋的柱,螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用？,普通钢箍柱：箍筋的作用？纵筋的作用？,纵筋的作用：1、协助砼受压减小截面尺寸，提高正截面受压承载力；2、承受可能产生的较小弯矩；3、防止构件突然的脆性破坏，提高其变形能力；4、减少砼的徐变变形。箍筋的作用：1、防止纵筋受力后压屈，并与纵筋组成钢筋骨架；2、约束混凝土。如采用螺旋箍筋时，能约束核心内的混凝土横向变形，提高构件的承载力及变形能力。,N,一、普通钢箍柱,（一）短柱在短期荷载下的应力分布及破坏特征,试验结果：当荷载较小时，轴压力与压缩量基本成正比增长；当荷载较大时，变形比荷载增加得快；最后，柱四周出现纵向裂缝，混凝土保护层剥落，纵筋向外屈折，混凝土被压碎。,第阶段（0y）：荷载较小时弹性阶段；荷载较大时弹塑性阶段；钢筋压应力比混凝土的压应力增长快；第阶段（y0）：破坏时，纵筋先达到屈服，此时可继续增加一些荷载，最后砼达到最大应力值；轴压构件极限强度的计算依据。此时纵筋应力可达到：,即柱子若采用高强钢筋，则砼被压碎时，钢筋还未达到屈服强度，钢筋强度没有得到充分利用。第阶段（0u）：柱四周出现的纵向裂缝继续发展，纵筋向外屈折，混凝土被压碎而整个构件破坏。,钢筋的受压强度,（二）徐变对轴心受压构件的影响,由于混凝土徐变的影响（压缩），钢筋和混凝土之间会进一步发生应力重分布现象钢筋压应力逐步增大，而混凝土压应力逐步降低即徐变对混凝土起着卸荷作用.,由于徐变是不可恢复的变形，当卸荷时，钢筋回弹，二者变形差异，使混凝土受拉力；(开裂,不利影响)若纵筋配筋率过大，混凝土受到的拉力将会超过混凝土的抗拉强度而出现裂缝；故规范要求，设计时一般取0.52%。,（三）长细比的影响,由于有初始偏心距产生的附加弯矩，附加弯矩又增大了侧向的挠度，这样相互影响将导致长柱最终在弯矩和轴力共同作用下发生破坏。若柱的长细比很大时，还可能发生失稳破坏。,试验表明：长柱承载力短柱承载力用稳定系数表示长柱承载力降低的程度与构件长细比有关，见表,（四）承载力计算公式,可靠度调整系数,截面设计：,已知：构件截面尺寸bh，轴向力设计值N，构件的计算长度L0，材料强度等级fcfy求：纵筋截面面积As,截面复核:,已知：柱截面尺寸bh，计算长度L0，纵筋数量As以及级别fy，混凝土强度等级fc求：柱的受压承载力Nu，或已知轴向力设计值，判断是否安全,二、螺旋箍筋柱,（一）螺旋筋柱的配筋形式,（二）螺旋筋柱的受力特点,混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,间接钢筋达屈服强度时核心砼受到的径向压应力,间接钢筋换算截面面积,a间接钢筋对混凝土约束的折减系数当C50时，取a=1.0；当=C80时，取a=0.85，其间直线插值。,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，为保证有一定约束效果，规范规定：螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵