结构设计原理05章_混凝土受压构件ppt课件

第5章混凝土受压构件,5.1混凝土受压构件及其构造要求5.2混凝土轴心受压构件正截面承载力计算5.3混凝土偏心受压构件正截面承载力计算5.4混凝土偏心受压构件斜截面承载力计算5.5混凝土偏心受压构件裂缝宽度验算,2020/5/29,.,2,5.1混凝土受压构件及其构造要求,受压构件分类轴心受压构件偏心受压构件单向偏心受压双向偏心受压,5.1.1混凝土受压构件,2020/5/29,.,3,受压构件应用实例轴心受压屋架受压腹杆、上弦杆等跨柱网房屋的内柱偏心受压框架柱排架柱,2020/5/29,.,4,材料选择混凝土材料强度等级尽可能高C25以上，至C50或更高钢筋fy400N/mm2，不宜选高强度钢筋作为压筋不得采用冷拉钢筋作压筋常用：HRB335,HRB400,5.1.2受压构件的材料和截面,2020/5/29,.,5,构件截面常用截面轴心受压正方形为主偏心受压矩形为主预制柱可采用I形截面异形柱采用较少（有应用）尺寸要求最小边长300mm；800mm以下取50mm为模数，800mm以上取100mm为模数满足条件,2020/5/29,.,6,纵向受力钢筋轴心受压纵向受力钢筋的作用协助混凝土受压，减小构件截面尺寸承受可能的弯矩，及收缩、温变拉应力防止脆性破坏纵筋构造要求直径d12mm，常用1232mm矩形截面纵筋不少于4根，圆柱不宜少于8根，不应少于6根。,5.1.3受压构件配筋构造,2020/5/29,.,7,钢筋净距不应小于50mm，不宜大于300mm偏压h600mm时，设置1016mm的构造钢筋，间距不超过300mm。配筋率最小配筋率：全纵筋0.6%一侧纵筋0.2%最大配筋率：全部纵筋不超过5%受压钢筋配筋率一般不超过3%,2020/5/29,.,8,偏心受压纵筋配置方式对称配筋构造简单施工方便不易出错用钢量大非对称配筋构造复杂容易出错用钢量小,对称配筋广为流行,2020/5/29,.,9,受压构件箍筋箍筋的作用保证纵筋的正确位置防止纵向钢筋压曲基本构造要求封闭形式。直径纵筋最大直径/4，且6mm间距s400mm，且b、15倍纵筋最小直径全部纵筋配筋率超过3%时箍筋直径不应小于8mm间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于200mm。,2020/5/29,.,10,设置复合箍筋（1）b400mm，各边受力钢筋3根（2）b400mm，各边受力钢筋4根防止中间钢筋压屈纵向有构造钢筋，可设复合箍筋或拉筋,2020/5/29,.,11,2020/5/29,.,12,复杂截面箍筋采用复合箍筋内折角不可采用箍筋合力向外砼保护层崩裂,2020/5/29,.,13,纵筋搭接长度范围内的箍筋直径不小于搭接钢筋最大直径的0.25倍纵筋受拉时，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纵筋受压时，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当受压钢筋直径d25mm时，尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设置两个箍筋。,2020/5/29,.,14,5.2混凝土轴心受压构件正截面承载力计算,混凝土轴心受压构件分类箍筋配置方式普通箍筋柱螺旋箍筋柱焊接环筋柱,5.2.1轴心受压构件的破坏特征,螺旋箍筋和焊接环筋称为间接钢筋,2020/5/29,.,15,按长细比分类构件长细比,构件分类短柱,长柱,对于矩形截面,2020/5/29,.,16,轴心受压构件的破坏特征短柱破坏应变分布可能存在的初偏心对承载力无明显影响钢筋和混凝土之间压应变相等钢筋受力钢筋可能屈服，可能不屈服破坏的控制短柱四周出现明显的纵向裂缝纵筋屈曲混凝土压碎,2020/5/29,.,17,长柱破坏不能忽略的影响荷载初始偏心产生附加弯矩附加弯矩产生水平挠度加大偏心破坏特点在轴力和弯矩共同作用下发生破坏破坏荷载低于同条件下短柱的破坏荷载稳定系数考虑此影响（表6-1）,近似计算公式,2020/5/29,.,18,基本公式抗压组成混凝土抗压纵筋抗压承载力公式考虑稳定系数考虑与偏压柱的可靠性衔接,配筋率大于3%时，取净面积。,5.2.2普通箍筋柱正截面承载力计算,2020/5/29,.,19,计算方法（公式应用）截面设计已知：构件截面，轴向力设计值计算长度，材料强度等级计算：纵筋面积承载力复核全部条件已知先验算配筋率后确定稳定系数最后验算不等式是否成立,2020/5/29,.,20,例题5-1某柱计算长度5m，截面300mm300mm，HRB335级纵向钢筋，C30混凝土，承受轴心压力设计值为N=1400kN。试选配纵向受力钢筋。解,2020/5/29,.,21,取,mm2,选配,As=1964mm2,配筋率,2020/5/29,.,22,例题5-2某混凝土柱，计算长度4.5m，截面尺寸400mm400mm，C35混凝土，纵向配筋822（As=3041mm2）。承受轴心压力设计值N=3000kN，试验算承载力。解,先验算配筋率,满足要求（配筋合理）,2020/5/29,.,23,承载力验算,kN,N=3000kN,承载力满足要求！,N,查表6-1（插值法）,2020/5/29,.,24,试验现象压力较低时螺旋箍筋受力不明显压力到纵筋屈服时混凝土纵向裂缝发展砼横向变形对箍筋径向形成压力，约束砼压应变超过极限压应变外表混凝土剥落内核混凝土三向受力,5.2.3螺旋箍筋柱正截面承载力,2020/5/29,.,25,截面承载力试验研究成果约束混凝土轴心抗压强度,螺旋箍脱离体平衡,轴心抗压强度,2020/5/29,.,26,极限承载力,间接钢筋换算面积,2020/5/29,.,27,承载力规范公式考虑高强度混凝土受间接钢筋约束程度的降低考虑与偏心受压构件保持一致的可靠度,当C50，=1.0,当=C80，=0.85,其间按线性内插法确定,2020/5/29,.,28,公式应用的注意点为了防止混凝土保护层过早剥落，上式算出的承载力不应超过同样材料和截面的普通箍筋受压柱的1.5倍长细比较大时，间接钢筋因受偏心影响难以发挥其提高核芯混凝土抗压强度的作用，故规定只在l0/d12的轴心受压构件中采用当外围混凝土较厚时，或当间接钢筋的换算面积Asso小于全部纵筋面积的25%时，不考虑间接钢筋的影响，直接按普通箍筋柱的公式计算。,2020/5/29,.,29,构造要求截面形式圆形正多边形（如正八边形）钢筋构造螺距（环形箍筋的间距）s不应大于80mm及dcor/5，同时不应小于40mm纵向钢筋不宜少于8根，并沿截面周边均匀布置,按构造要求选定纵筋，由公式和构造确定箍筋间距,或先确定箍筋，后计算确定纵筋,2020/5/29,.,30,例题5-3C30混凝土圆形截面柱直径450mm，计算长度4.5m，承受轴心压力设计值N=2970kN。纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。试分别普通箍筋柱和螺旋箍筋柱进行配筋。解：,1.按普通箍筋柱配筋,2020/5/29,.,31,mm2,纵筋可配：,箍筋采用：,6300,间距40mm,s=50mm1.0时，取1=1.0,2020/5/29,.,46,极限曲率随构件长细比的增大而减小，引进长细比对截面曲率的影响系数2,l0/h1.0时，取1=1.0,l0/h30：专门方法确定,2020/5/29,.,48,基本假定平截面假定不考虑混凝土的受拉作用压区混凝土采用等效矩形应力图,5.3.3对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算,2020/5/29,.,49,大偏心受压基本公式几何尺寸方面,2020/5/29,.,50,平衡条件,对称配筋（取等号）,2020/5/29,.,51,适用条件保证构件破坏时，拉筋应力达到抗拉强度设计值,保证构件破坏时，压筋应力达到抗压强度设计值,若不满足此条件，表示压筋应力达不到抗压强度设计值。,可取x=2as，对压筋合力中心取矩,对称配筋,2020/5/29,.,52,小偏心受压基本公式,配筋计算,计算相对受压区高度（近似）,2020/5/29,.,53,对称配筋截面设计配筋计算步骤计算初始偏心距计算偏心距增大系数判断偏心受压类型（计算x）计算钢筋面积并验算配筋率弯矩平面外按轴心受压验算,计算受压区高度,配筋计算（对称配筋）,2020/5/29,.,54,2020/5/29,.,55,例题5-4偏压柱l0=3000mm，bh=300mm400mm，C20混凝土、HRB335级钢筋。内力设计值N=260kN，M=150kN.m。对称配筋，取as=as=40mm，试配纵筋。解,初始偏心距ei,m,mm,mm,mm,2020/5/29,.,56,偏心距增大系数,5长柱,取1=1.0,取2=1.0,h0=h-as=400-40=360mm,2020/5/29,.,57,判断偏压类型,mm,mm,大偏心受压,配筋计算,mm,mm,2020/5/29,.,58,mm2,验算配筋率,一侧纵筋,全部纵筋,满足要求,垂直于弯矩作用平面按轴心受压验算承载力,2020/5/29,.,59,N,kN,N=260kN,配筋结果每侧配置,mm2,2020/5/29,.,60,例题5-5偏压柱l0=7.2m，bh=400mm600mm，C25混凝土、HRB335级钢筋。内力设计值N=1000kN，M=440kN.m。对称配筋，取as=as=40mm，试配纵筋。解,初始偏心距ei,mm,mm,mm,2020/5/29,.,61,偏心距增大系数,5长柱,取1=1.0,取2=1.0,h0=600-40=560mm,2020/5/29,.,62,判断偏压类型,mm,mm,大偏心受压,配筋计算,mm,mm,2020/5/29,.,63,mm2,验算配筋率,一侧纵筋,全部纵筋,满足要求,垂直于弯矩作用平面按轴心受压验算承载力,2020/5/29,.,64,N,kN,N=1000kN,配筋结果每侧配置,mm2,+,查表5-1,2020/5/29,.,65,例题5-6偏压柱l0=7.5m，bh=400mm500mm，C30混凝土、HRB400级钢筋。内力设计值N=2500kN，M=167.5kN.m。对称配筋，取as=as=40mm，试配纵筋。解,初始偏心距ei,mm,mm,mm,2020/5/29,.,66,偏心距增大系数,5长柱,2=1.0,h0=500-40=460mm,2020/5/29,.,67,判断偏压类型,mm,mm,小偏心受压,配筋计算,mm,2020/5/29,.,68,mm,mm2,验算配筋率,一侧纵筋,2020/5/29,.,69,全部纵筋,满足要求,垂直于弯矩作用平面按轴心受压验算承载力,HRB400级钢筋，全部纵筋配筋率不少于0.5%。见附表10注1,2020/5/29,.,70,N,kN,N=2500kN,配筋结果每侧配置,mm2,2020/5/29,.,71,对称配筋承载力验算（复核）已知轴向力N、求偏心受压柱所能承担的弯矩M确定长柱修正系数1和2计算受压区高度x（判断偏心受压类型）,bh0，大偏心受压,bh0，小偏心受压,按小偏心受压的公式重新求解x,2020/5/29,.,72,计算初始偏心距,2asxbh0时的大偏心受压和小偏心受压情形,短柱,长柱,2020/5/29,.,73,x0.3h0，可能小偏心受压、也可能大偏心受压通常按大偏心受压计算计算过程中，如不符合大偏心受压条件，则转为按小偏心受压计算,2020/5/29,.,80,大偏心受压截面设计求As和As,取x=bh0,由力矩平衡条件解得,若As0.2%bh，则取As=0.2%bh，按已知As求As由的方法计算As；若As0.2%bh，则有,若AsN=300kN,满足要求！,2020/5/29,.,90,5.4混凝土偏心受压构件斜截面承载力计算,轴向压力的影响延缓斜裂缝的出现和开展增加混凝土剪压区的高度，从而提高抗剪承载力斜裂缝的水平投影长度与无轴压力相比基本不变，对跨越斜裂缝箍筋所承担的剪力没有明显影响,2020/5/29,.,91,矩形框架柱斜截面受剪承载力取值规定剪跨比,3时，取=3,截面尺寸,2020/5/29,.,92,承载能力构造配箍筋的条件,计算配箍筋的公式,当N0.3fcbh时，取N=0.3fcbh,2020