受压构件分解PPT学习教案

1、会计学1 受压构件分解受压构件分解 受压构件（柱）受压构件（柱）在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，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。往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。 (a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压 受压构件Compressive Element or Column 第1页/共35页 第2页/共35页 第3页/共35页 第4页/共35页 材料强度：材料强度： 混凝土混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强：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

2、常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 用用C30C40，在高层建筑中，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经常使用。级混凝土也经常使用。 钢筋：钢筋：通常采用通常采用级和级和级钢筋，不宜过高。级钢筋，不宜过高。 截面形状和尺寸：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。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。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，一般应控制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及及l0/h25。 当柱截面的边长在当柱截面的边长在800

3、mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为模数，边为模数，边 长在长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。 6.1 6.1 受压构件的一般构造要求受压构件的一般构造要求 第5页/共35页 纵向钢筋：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

4、度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配），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。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，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，全部全部 纵筋配筋率不宜超过纵筋配筋率不宜超过5%。 全部纵向钢筋的配筋率按全部纵向钢筋的配筋率按r r =(As+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按计算，一侧受压钢筋的配筋率按r r =As/A计算，计算， 其中其中A为构件全截面面积。为构件全截面面积。 第6页/共35页 第7页/共35页 配筋构造：配筋构造： 柱中纵向受力钢筋的的直径柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小

5、于不宜小于12mm，且选配钢筋，且选配钢筋 时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截根，圆形截 面根数不宜少于面根数不宜少于8根，不应小于根，不应小于6根，且应沿周边均匀布置根，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当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不应小于50mm ,不不 宜大于宜大于300mm 。 对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距净距应按梁的规定应按梁的规定 取值。取值。

6、 截面各边纵筋的中距不应大于截面各边纵筋的中距不应大于300mm。偏心受压柱当。偏心受压柱当 h600mm时，在柱侧面应设置直径不小于时，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的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋 或拉筋。或拉筋。 第8页/共35页 箍箍 筋筋 受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于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，且不应小于6mm ，d为纵筋的为纵筋的最大最大直径。直径。 箍筋间距不应大于箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸，也不应大于截面短边尺寸,且不应大于且不应大于15d ；对焊接钢

7、筋骨架不应大于；对焊接钢筋骨架不应大于20d。d为纵筋的为纵筋的最小最小直径。直径。 当柱中全部纵筋的配筋率超过当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不应小于，箍筋直径不应小于8mm，且箍筋末，且箍筋末 端应作成端应作成135的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于10箍筋直径，箍筋直径， 或焊成封闭式；箍筋间距不应大于或焊成封闭式；箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于倍纵筋最小直径，也不应大于 200mm。 当柱截面短边大于当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过多于，且各边纵筋配置根数超过多于3根时，或当根时，或当 柱截面短边不大于柱截面短

8、边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过多于，但各边纵筋配置根数超过多于4根时，应根时，应 设置复合箍筋。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。使折角处混凝土破损。 第9页/共35页 第10页/共35页 复杂截面的箍筋形式 第11页/共35页 6.2 6.2 轴心受压构件的承载力计算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。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、混凝土的不均匀通常由于

9、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。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。腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。 屋架中的受压腹杆 等跨框架的中柱 第12页/共35页 轴压构件根据配筋方式的不同分为轴压构件根据配筋方式的不同分为 1 1、配有纵筋和箍筋的柱、配有纵筋和箍筋的柱 2 2、配有纵筋和螺旋箍筋的柱、配有纵筋和螺旋箍筋的柱 普通钢箍柱螺旋钢箍柱 螺旋钢箍

10、柱螺旋钢箍柱：箍筋的形：箍筋的形 状为圆形，且间距较密，状为圆形，且间距较密， 其作用其作用？ 普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？ 纵筋纵筋的作用的作用？ 第13页/共35页 第14页/共35页 N 一、普通钢箍柱一、普通钢箍柱 （一）短柱在短期荷载下的应力分布及破坏特征短柱在短期荷载下的应力分布及破坏特征 第15页/共35页 第16页/共35页 第17页/共35页 第第阶段（阶段（0y）：）： 荷载较小时荷载较小时弹性阶段；弹性阶段； 荷载较大时荷载较大时弹塑性阶段；弹塑性阶段； 钢筋压应力比混凝土的压应力增长快钢筋压应力比混凝土的压应力增长快 ； 第第阶段（阶段（ y 0）：）：

11、 破坏时，纵筋先达到屈服，此时可继破坏时，纵筋先达到屈服，此时可继 续增加一些荷载，最后砼达到最大应续增加一些荷载，最后砼达到最大应 力值；力值； 轴压构件极限强度的计算依据。轴压构件极限强度的计算依据。 此时纵筋应力可达到：此时纵筋应力可达到： 25 0 /400002. 0102mmNEf sy 第18页/共35页 钢筋的受压强 度 0yy s y y ff E f 时， MPa400 00 sy s y y Ef E f 时， 第19页/共35页 （二）徐变对轴心受压构件的影响（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由于混凝土徐变的影响（压

12、缩），钢筋和混凝土之间会进一步发 生应力重分布现象生应力重分布现象 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即徐变对混 凝土起着卸荷作用凝土起着卸荷作用. . 第20页/共35页 %5r （三）长细比的影响（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。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。 第

13、21页/共35页 第22页/共35页 可靠度调整系数可靠度调整系数 )AfAf(.NN sycu 90 第23页/共35页 截面设计截面设计 ： 已知：构件截面尺寸已知：构件截面尺寸b bh h，轴向力设计值，轴向力设计值N N， 构件的计算长度构件的计算长度L L0 0，材料强度等级，材料强度等级f fc c f fy y 求：求： 纵筋截面面积纵筋截面面积A As s 截面复核截面复核 : : 已知：柱截面尺寸已知：柱截面尺寸b bh h，计算长度，计算长度L L0 0，纵筋数量，纵筋数量 A As s以及级别以及级别f fy y，混凝土强度等级，混凝土强度等级f fc c 求求 ： 柱的

14、受压承载力柱的受压承载力N Nu u， 或已知轴向力设计值或已知轴向力设计值，判断是否安全，判断是否安全 第24页/共35页 二、螺旋箍筋柱二、螺旋箍筋柱 第25页/共35页 第26页/共35页 第27页/共35页 混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度 21 4 c f 第28页/共35页 2 fyAss1 fyAss1 2 s dcor s (a)(b) (c) 第29页/共35页 2 fyAss1 fyAss1 2 s dcor s (a)(b) (c) 12 2 ssycor Afsd cor ssy ds Af 1 2 2 达到极限状态时（保护层

15、已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑） sycoru AfAN 1 cor cor ssy sycorc A ds Af AfAf 1 8 21 4 c f 间接钢筋达屈服强度时间接钢筋达屈服强度时 核心砼受到的径向压应力核心砼受到的径向压应力 第30页/共35页 2 fyAss1 fyAss1 2 s dcor s (a)(b) (c) s Ad A sscor ss 1 0 0 2 ssysycorcu AfAfAfN 21 4 c f 间接钢筋换算截面面积间接钢筋换算截面面积 cor ssy cor corssly cor ssly A Af s d dAf sd Af

16、2 4 4 22 0 2 2 第31页/共35页 0 2 ssysycorcu AfAfAfN )AfAfAf(.NN ssysycorcu0 290 间接钢筋对混凝土约束的折减系数间接钢筋对混凝土约束的折减系数 当当C50时，取时，取 = 1.0； 当当=C80时，取时，取 =0.85，其间直线插值。其间直线插值。 第32页/共35页 采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力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。载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范规范规定：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。箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规范规定：规定： 对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋