-受压构件承载力计算总结PPT课件

材料抵抗弯矩图是指按实际纵向受力钢筋布置情况按比例画出的各正截面所能承受的弯矩图形，即抗力沿构件轴线方向的分布图形。,材料抵抗弯矩图,抵抗弯矩图,钢筋弯起时满足斜截面受弯承载力的构造条件为：在该钢筋按计算充分利用截面外至少0.5h0处才能弯起。,弯起位置的确定,纵向钢筋弯起时保证斜截面受弯承载力,弯起钢筋弯起点与弯矩图的关系,1在受拉区中的弯起截面；2按计算不需要钢筋“b”的截面；3正截面受弯承载力图；4按计算充分利用钢筋“a”或“b”强度的截面；5按计算不需要钢筋“a”的截面；6梁中心线,（2）纵向受力钢筋的截断位置,除部分承受跨中正弯矩的纵筋由于承受支座边界较大剪力的需要而弯起外，一般情况下不宜在正弯矩区段内截断钢筋。对悬臂梁、连续梁等在支座附近负弯矩区段配置的纵筋，通常根据弯矩图的变化，将按计算不需要的纵筋截断，以节省钢材。,a点为钢筋的充分利用点，b点为钢筋的不需要点（理论断点），c点为钢筋实际截断点。截断点c到钢筋充分利用点a的锚固长度（即延伸长度ld）取大值。,时：,l,c2,20d,h,0,+1.2,l,a,a,b,c,a,由于剪力较大可能产生斜裂缝，钢筋强度充分利用点由a点移至斜裂缝与纵筋相交处a点，钢筋强度充分利用点可能还会向右偏移。,截断情况,2）时：,h,0,c2,+,l,h,0,（3）确定的钢筋截断点仍位于负弯矩区段内时，则钢筋充分利用点到实际截断点的延伸长度为1.7h0+1.2la，且实际截断点距理论断点的距离不应小于1.3h0或20d。,受压构件概念承受以轴向压力为主的构件属于受压构件。,第六章受压构件的承载力计算,Elevatedhighway.Takenduringconstruction.Designedasconcreteboxgirders,thesebridgeswerecastinplaceandpost-tensioned.(Vienna,Austria),Elevatedhighway,SanPabloBay,California.The2-storyconcreteframessupportingtheroadwayareloadedonthetopbeambyhighwayloading,andtransverselybyinertiaforcesduetoearthquake.(SanFranciscoBayArea),工业和民用建筑中的单层厂房和多层框架柱,偏心受压构件,受压构件分类,轴心受压构件当构件所受的纵向压力作用线与构件截面形心轴线重合时为轴心受压构件,如(a)图。,偏心受压构件当纵向压力作用线与构件截面形心轴线不重合或在构件截面上同时作用有轴心力和弯距时，称为偏心受压构件,如(b)和(c)图。,6.1构造要求,6.1.1材料强度等级为了减小构件的截面尺寸，节省钢材，宜采用较高强度等级的混凝土。一般柱中采用C30及以上等级的混凝土，对于高层建筑的底层柱，必要时可采用高强度等级的混凝土。受压钢筋一般采用HRB400级、HRBF400级和HRB500级；箍筋一般采用HPB300级、HRB400级钢筋等。,6.1.2截面形式及尺寸柱截面一般采用方形或矩形，特殊情况下也可采用圆形或多边形等。构件截面尺寸应能满足承载力、刚度、配筋率、建筑使用和经济等方面的要求，不能过小，也不宜过大。为了施工支模方便，柱截面尺寸宜使用整数，800mm及以下的截面宜以50mm为模数，800mm以上的截面宜以100mm为模数。,6.1.3纵向钢筋,1.受力纵筋的作用对于轴心受压构件和偏心距较小，纵向受力钢筋主要用来帮助混凝土承压，以减小截面尺寸；另外，也可增加构件的延性以及抵抗偶然因素所产生的拉力。对偏心较大，截面受拉区的纵向受力钢筋则是用来承受拉力。,2.受力纵筋的配筋率全部纵向钢筋最小配筋百分率，对强度级别为300N/mm2、335N/mm2的钢筋为0.6%，对强度级别为400N/mm2的钢筋为0.55%，对强度级别为500N/mm2的钢筋为0.5%，同时一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。受压构件全部受力纵筋的配筋率不宜大于5%。常用的配筋率为：轴心受压及小偏心受压0.8%2%；大偏心受压1%2.5%。,3.纵筋的布置和间距轴心受压柱的受力钢筋原则上沿截面周边均匀、对称布置，且每角需布置一根。故矩形截面时，钢筋根数不得少于4根且为偶数。偏心受压柱的受力纵筋则沿着与弯矩方向垂直的两条边布置。当为圆形截面时，纵筋宜沿周边均匀布置，根数不宜少于8根，也不应少于6根。为了保证混凝土的浇灌质量，钢筋的净距应不小于50mm；其中距不宜大于300mm。,4.受力纵筋的直径为了能形成比较刚劲的骨架，并防止受压纵筋的侧向弯曲（外凸），受压构件纵筋的直径宜粗些，但过粗也会造成钢筋加工、运输和绑扎的困难。因此，纵向受力钢筋直径不宜小于12mm，其直径d一般在12mm32mm范围内选用。,5.纵向构造钢筋当偏心受压柱的截面高度h600mm时，应在柱截面的两个侧面设置直径d为10mm16mm的纵向构造钢筋，其净间距不宜大于300mm，以防止构件因温度变化和混凝土收缩应力而产生裂缝，并相应地设置拉筋或复合箍筋。,6.1.4箍筋,1.箍筋的作用在受压构件中配置箍筋的作用是为了架立和约束受压纵向钢筋，防止其受压后外凸；承担剪力、扭矩；并与纵筋一起形成对芯部混凝土的围箍约束，提高混凝土强度。,2.箍筋的形式一般采用封闭式箍筋，特殊情况下采用焊接圆环式或螺旋式。当柱截面有内折角时，如图6-4（a）所示；但不可采用带内折角的箍筋，如图6-4（b）所示。因为内折角处受拉箍筋的合力向外，会使该处的混凝土保护层崩裂。正确的箍筋形式如图6-3（c）或图6-4（d）所示。,图6-4截面有内折角的箍筋(a)柱截面有内折角；(b)箍筋错误；(c)箍筋正确；(d)箍筋正确,3.矩形截面柱的复合箍筋当柱截面短边尺寸大于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，如图6-5所示；复合箍筋的直径与间距与普通箍筋相同。,图6-5柱的复合箍筋(a)轴压柱(b)偏压柱,4.普通箍筋的直径和间距箍筋直径不应小于d/4且不应小于6mm，d为纵向钢筋的最大直径。箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d。在柱内纵筋绑扎搭接长度范围内的箍筋间距应加密至5d且不应大于100mm（纵筋受拉时）或10d且不应大于200mm（纵筋受压时），d为纵向钢筋的最小直径。,5.纵筋高配筋率时对箍筋的要求当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于10d且不应大于200mm；箍筋末端应做成135弯钩，且弯钩末端平直段长度不应小于10d，d为纵向受力钢筋的最小直径。,6.密排式箍筋（焊接圆环或螺旋环）在配置连续螺旋式箍筋、焊接环式箍筋或连续复合螺旋式箍筋的柱中，如计算中考虑间接钢筋的作用，则间接钢筋的间距不应大于80mm及dcor/5，且不宜小于40mm，dcor为按间接钢筋内表面确定的核心截面直径。,按照钢筋混凝土柱中箍筋的配置方式和作用不同，轴心受压构件分为两种情况：普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。,6.2轴心受压构件承载力计算,钢筋混凝土短柱，受到轴心力N的作用。N是分级加荷的，一开始整个截面的应变是均匀的，随着N的增加应变也增加，临破坏时，构件的混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝，混凝土保护层剥落，接着纵向钢筋向外鼓出，构件将因混凝土被压碎而破坏。在此加荷实验中，因为钢筋与混凝土之间存在着粘结力，所以它们的压应变是相等的，当加荷较小时，构件处于弹性工作阶段，荷载与钢筋和混凝土的应力基本上是线性关系，随着荷载的增加，混凝土的塑性变形有所发展，混凝土应力增加得愈来愈慢，而钢筋应力增加要快得多。,6.2.1配有普通箍筋轴心受压构件承载力计算,1.轴心受压短柱的受力分析及破坏特征,图6-7轴心受压短柱的破坏形态,破坏时，一般中等强度的钢筋均能达到其抗压屈服强度，混凝土能达到轴心抗压强度，钢筋和混凝土都得到充分的利用。柱的承载力由混凝土和钢筋两部分组成，轴心受压短柱的承载力计算公式可写成：,2.轴心受压长柱的破坏特征及稳定系数,试验证明：长柱的承载力低于相同条件下短柱的承载力。规范采用一个降低系数来反映这种承载力随长细比增大而降低的现象，称之为“稳定系数”。稳定系数的大小主要与构件的长细比有关，而混凝土强度等级及配筋率对其影响较小。,表6-1钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数,图6-8轴心受压长柱的破坏形态,表6-2框架结构各层柱段的计算长度,对于一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构各层柱段，其计算长度l0按表6-2的规定取用。,考虑到构件为非弹性匀质体及施工中人为误差等因素引起构件截面形心与质量形心有可能不一致而导致截面上应力分布的不均匀性，规范通过对承载力乘以0.9的方法修正这些因素对构件承载力的影响。因此，配有纵筋和普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压柱正截面承载力计算公式为,式中,轴心压力设计值,钢筋混凝土构件稳定系数。,当纵向钢筋配筋率大于3%时，公式中的,应代替为,三承载力计算方法,1、截面设计已知轴向设计力N，构件的计算长度，材料强度等级。设计构件的截面尺寸和配筋。,步骤如下：,初步估算截面尺寸。,假设,估出,求稳定系数,求纵筋面积,验算配筋率,选配钢筋。,2、截面复核已知截面尺寸和配筋、构件的计算长度、材料强度等级。求构件所能承担的轴向压力或验算截面在已知轴向力作用下是否安全。,分析：若求轴向压力设计值，则代入下式即可。,若验算截面在已知轴向力作用下是否安全，则把代入上式求出的N与已知轴向力比较，如果是求出的N大，则安全，反之，则不安全。,6.2.2配有纵筋和螺旋式(或焊接环式)箍筋柱的承载力计算,柱承受很大轴心受压荷载，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若按配有纵筋和箍筋的柱来计算，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵筋配筋量也不足以承受该荷载时，可考虑采用螺旋筋柱或焊接环筋柱以提高构件的承载能力。但这种柱因施工复杂，用钢量较多，造价较高，一般很少采用。柱的截面形状一般为圆形或多边形。,试验表明，柱受压后产生横向变形，横向变形受到螺旋筋的约束作用，提高了混凝土的强度和变形能力，构件的承载力也就提高，同时在螺旋筋中产生了拉应力。当外力逐渐加大，它的应力达到抗拉屈服强度时，就不再能有效地约束混凝土的横向变形，混凝土的抗压强度就不能再提高，这时构件达到破坏。,螺旋筋外的混凝土保护层在螺旋筋受到较大拉应力时就开裂，甚至脱落，故在计算时不考虑此部分混凝土。,被约束后的混凝土轴心抗压强度可用下式计算,f-被约束后的混凝土轴心抗压强度，2（r）当间接钢筋的应力达到屈服强度时，柱的核心混凝土受到的径向压应力值。,Ass1单根间接钢筋的截面面积；fy间接钢筋的抗拉强度设计值；s沿构件轴线方向间接钢筋的间距；dc