新第3章钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算课件

1、第第3 3章章 钢筋混凝土钢筋混凝土轴心轴心受力受力构件正构件正截面截面承载力承载力 混凝土结设计基本原理教师教师：张茂雨：张茂雨 了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；全过程； 掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面承载力的计算方法；承载力的计算方法；熟悉轴心受力构件的构造要求。熟悉轴心受力构件的构造要求。本章重点本章重点理想的轴心受力构件在实际工程中其实并不存在。理想的轴心受力构件在实际工程中其实并不存在。(轴压)轴线nn轴线(轴拉)nn1.概概 述述压压压拉拉工程实例工程实例1.概概 述述ntntntcrntcr

2、nt nt 试试验验现现象象2.轴心受拉轴心受拉2.1 2.1 受力过程及破坏特征受力过程及破坏特征2.1 2.1 受力过程及破坏特征受力过程及破坏特征2.轴心受拉轴心受拉2.2 2.2 建筑工程中的轴拉构件建筑工程中的轴拉构件 0x3-1syafn n 拉力的组合设计值；拉力的组合设计值；fy 钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值， fy 300n/mm2 ；as 纵向钢筋面积。纵向钢筋面积。（1 1）计算公式）计算公式2.轴心受拉轴心受拉2.2 2.2 建筑工程中的轴拉构件建筑工程中的轴拉构件（3 3）选用钢筋有多种组合，应）选用钢筋有多种组合，应注意：对称性、限制裂缝、误差注意：对称性

3、、限制裂缝、误差控制控制5%5%以内、施工便利性等因素。以内、施工便利性等因素。（1）查表得查表得hrb400钢筋的强钢筋的强度设计值为度设计值为fy=360n/mm2。算算 例例某钢筋混凝土受拉某钢筋混凝土受拉构件拉力设计值为构件拉力设计值为n=500kn，采用，采用hrb400钢筋，试钢筋，试求需要的钢筋面积，求需要的钢筋面积，并选用钢筋。并选用钢筋。（2 2）as=n/fy=5001000/360=1389mm2。2.轴心受拉轴心受拉v箍筋直径箍筋直径d6mm,间距间距s200mm(腹杆中腹杆中 s 150mm)。 v 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用纵筋应沿截面周边均匀对称布

4、置，并宜优先采用直径直径较小较小的钢筋。的钢筋。 v钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件压连接等多种方式。轴拉构件不得采用不得采用绑扎的搭接接头。绑扎的搭接接头。 v纵筋一侧配筋率纵筋一侧配筋率，且，且。（为混凝土轴心抗拉强度设计值）为混凝土轴心抗拉强度设计值）0.2% yt45. 0fftf（2 2）构造要求）构造要求2.轴心受拉轴心受拉2.3 2.3 桥梁工程中的轴拉构件桥梁工程中的轴拉构件0ndsdfas 0x3-2ssddoafn nd 拉力的组合设计值；拉力的组合设计值；fsd 钢筋抗拉强度设计值，钢筋

5、抗拉强度设计值， fsd 280n/mm2 ；2.轴心受拉轴心受拉2.4 2.4 受拉构件配筋形式受拉构件配筋形式纵筋纵筋纵筋纵筋箍筋箍筋bh2.轴心受拉轴心受拉3.1 3.1 概述概述箍筋的作用：箍筋的作用：固定；固定；约束砼（三向受力）提高承约束砼（三向受力）提高承载力和延性；载力和延性；防止钢筋在砼压碎前压屈。防止钢筋在砼压碎前压屈。3.轴心受压轴心受压纵筋作用：纵筋作用：受拉、压；受拉、压；提高延性；提高延性；减小砼徐变、收缩的影响，减小砼徐变、收缩的影响，改善长期荷载作用下的构件改善长期荷载作用下的构件力学性能。力学性能。3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受

6、压构件1 1、短柱、短柱：l0/i28 ( (l0 为柱计算长度，为柱计算长度，i 为回转半径为回转半径) ) 矩形截面柱：矩形截面柱：l0/b8;圆形截面柱：圆形截面柱：l0/d7混凝土压碎混凝土压碎钢筋凸出钢筋凸出一、受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征混凝土压碎，钢筋压屈混凝土压碎，钢筋压屈构件压屈构件压屈长柱的承载力长柱的承载力 短柱的承载力短柱的承载力长柱受轴力和弯矩（二次弯矩）的共同作用长柱受轴力和弯矩（二次弯矩）的共同作用一、受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征2 2、长柱：、长柱：3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件混凝土结构混凝土结构材料力学材

7、料力学二、建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件an普通压杆：普通压杆：an）（细长压杆：细长压杆：)sycafafn （短柱：短柱：长柱：长柱：)sycafafn （ 0.90.9rs 0 )(9.0csyafafn 稳定系数；稳定系数； 钢筋抗压强度设计值；钢筋抗压强度设计值；yf 混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；cf当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于300mm时，时，混凝土强度设计值应乘以系数混凝土强度设计值应乘以系数0.

8、8。二、建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 全部纵向受压钢筋面积；全部纵向受压钢筋面积；saa 构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于scaaa0.03时，时，a采用采用 ； 为了保持与偏心受压构件正截面承载为了保持与偏心受压构件正截面承载力计算力计算9 . 0具有相近的可靠度而引进的系数。具有相近的可靠度而引进的系数。算算 例例某轴心受压构件，截面尺某轴心受压构件，截面尺寸为寸为450450（mm），），轴轴力设计值为力设计值为n=2400kn，计，计算长度为算

9、长度为l0=6.2m，混凝土，混凝土采用采用c25，纵向受力钢筋采，纵向受力钢筋采用用hrb400钢筋，试求受力钢筋，试求受力钢筋的面积。钢筋的面积。(1)根据已知条件查材料强度：根据已知条件查材料强度：(2)由由查得查得(3)根据式（根据式（3-3）计算）计算2/9 .11mmnfc 2/360mmnfy 923. 0 78.130 bl21332mmas 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件3-4)(9 . 00ssdcddafafn 稳定系数；稳定系数； 混凝土抗压强度设计值；混凝土抗压强度设计值；cdfsdf 纵向受压钢筋抗压强度设计值。纵向受压钢筋抗压

10、强度设计值。三、桥涵工程中配有普通箍筋的轴压构件计算桥涵工程中配有普通箍筋的轴压构件计算3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件v截面：截面：四、构造要求四、构造要求11.4.11 框架柱的截面尺寸宜符合下列要求： 1、柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱的截面直径不宜小于350mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面高度与宽度的比值不宜大于3。11.4.11 框架柱的截面尺寸应符合下列要求： 1、矩形截面柱，抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面不宜小于300mm；一、二、三级抗震等级且层数超过2层时，不宜小于400mm；圆柱截面直径，抗震等级

11、为四级或层数不超过2层时，其最小截面不宜小于350mm；一、二、三级抗震等级且层数超过2层时，不宜小于450mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面长边与短边的比值不宜大于3。gb50010-2002gb50010-20103.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件v材料：材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用混凝土宜高一些，钢筋宜用hrb400级。级。v长细比：长细比：l0/b30。v纵筋：纵筋：d12mm,圆柱中根数圆柱中根数6， 5；50mm净间距净间距300mm,c20mm。四、构造要求四、构造要求v箍筋：箍筋：封闭式封闭式d6mm,d纵纵/4；s400mm,1

12、5d纵纵 （每边（每边4 4根）根） （每边（每边4 4根）根） （每边（每边4 4根）根） （每边多于（每边多于4 4根）根）缺少箍筋的柱节点3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件为何柱子的破坏常见于柱顶或柱底处？为何柱子的破坏常见于柱顶或柱底处？3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件3.3 3.3 配有螺旋箍筋的轴心受压构件配有螺旋箍筋的轴心受压构件螺旋箍筋对混凝土变形产螺旋箍筋对混凝土变形产生约束，使其承载力提高。生约束，使其承载力提高。（1）受力分析及破坏特征）受力分析及破坏特征3.轴心受压轴心受压nc素混凝土素混凝土柱柱普通

13、钢筋普通钢筋混凝土柱混凝土柱螺旋箍筋螺旋箍筋钢筋混凝钢筋混凝土柱土柱荷载不大时螺旋箍柱荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几和普通箍柱的性能几乎相同乎相同保护层剥落使柱保护层剥落使柱的承载力降低的承载力降低螺旋箍筋的约束使螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高柱的承载力提高标距标距ncnc（1）受力分析及破坏特征）受力分析及破坏特征3.轴心受压轴心受压 当螺旋筋屈服时，当螺旋筋屈服时，s2可由隔离体平衡条件求得可由隔离体平衡条件求得：3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsafdsaf2222（2）建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力）建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力3.轴心受压轴心受压3-

14、7corss1ycc1sdafff8根据轴向力平衡条件可得：根据轴向力平衡条件可得：3-8ssoysycorcafafaf2afafnycorc1safasdafafycorcorss1ycorc8s3.轴心受压轴心受压规范从提高安全度考虑，采用下式设计：规范从提高安全度考虑，采用下式设计：3-9)2(9 .0ssoysycorcafafafn 间接钢筋的强度；间接钢筋的强度；yf 构件的核心截面面积；构件的核心截面面积；cora 单根间接钢筋的截面面积；单根间接钢筋的截面面积；ss1a 间接钢筋的间距；间接钢筋的间距；s 间接钢筋的换算面积，间接钢筋的换算面积， ； ssoasadass1corsso 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