钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算(3)ppt课件

1、第第3 3章章 钢筋混凝土轴心受力钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力构件正截面承载力 混凝土结设计根本原理教师：张茂雨教师：张茂雨了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程； 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；熟习轴心受力构件的构造要求。熟习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践工程中其实并不存在。理想的轴心受力构件在实践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NtNtNtcrNtcrNt Nt 实实验验景景象象2.轴心受拉轴心受

2、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 300 N/mm2 ；As 纵向钢筋面积。纵向钢筋面积。1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，应留意：对称性、限制裂痕、误差留意：对称性、限制裂痕、误差控制控制5%5%以内、施工便利性等要素。以内、施工便

3、利性等要素。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，试求需求的钢筋面积，求需求的钢筋面积，并选用钢筋。并选用钢筋。2 2As=N/fy=500As=N/fy=5001000/360=1000/360= 9mm2 9mm2。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s150mm)。v纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直径纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直径较小的钢筋。较

4、小的钢筋。v钢筋衔接有绑扎衔接、焊接衔接、螺栓衔接、套筒挤钢筋衔接有绑扎衔接、焊接衔接、螺栓衔接、套筒挤压衔接等多种方式。轴拉构件不得采用绑扎的搭接接头。压衔接等多种方式。轴拉构件不得采用绑扎的搭接接头。v纵筋一侧配筋率纵筋一侧配筋率，且，且。v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. 0fftf2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，钢筋抗拉强度设计值， fsd 280 N/mm2 ；2.轴心受拉轴心

5、受拉2.4 2.4 受拉构件配筋方式受拉构件配筋方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压构件1 1、短柱：、短柱：l0 /i28 (l0 为柱计算长度，为柱

6、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构造混凝土构造资料力学资料力学二、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

7、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； 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300mm300mm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0.80.8。二、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；

8、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； 为了坚持与偏心受压构件正截面承载力计算为了坚持与偏心受压构件正截面承载力计算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450450mm，轴，轴力设计值为力设计值为N=2400kN，计，计算长度为算长度为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)根据知条件查资料强度

9、：根据知条件查资料强度：(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。纵向受压钢筋抗压强度设计值。三、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

10、寸宜符合以下要求： 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以下要求： 1、矩形截面柱，抗震等级为四级或层数不超越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越2层时，不宜小于400mm；圆柱截面直径，抗震等级为四级或层数不超越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越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。GB50010-2002GB50010-2

11、0213.2 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资料：混凝土宜高一些，钢筋宜用资料：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；v50mm净间距净间距300mm,c20mm。四、构造要求四、构造要求v箍筋：封锁式箍筋：封锁式d6mm,d纵纵/4；s400mm,15d纵纵 每边4根 每边4根 每边4根 每边多于4根短少箍筋的柱节点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

12、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3.轴心受压轴心受压Nc素混凝土素混凝土柱柱普通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一样乎一样维护层剥落使柱维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NcNc1受力分析及破坏特征3.轴心受压轴心受压 当

13、螺旋筋屈服时，当螺旋筋屈服时，s2s2可由隔离体平衡条件求得：可由隔离体平衡条件求得：3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsAfdsAf22222建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力3.轴心受压轴心受压3-7corss1ycc1sdAfff8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平安度思索，采用下式设计：规范从提高平安度思索，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构件的中心截面面积；构件的中心截面面积；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，85. 00 . 1 ；3.轴心受压轴心受压v 间接钢筋的换算截面面积间接钢筋的换算截面面积A