课件—土木101王伟201210

1、n第三章第三章 钢筋混凝土轴心受力构件正截钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算面承载力计算n试讲人：王伟n指导老师：MR.赵混凝土结构设计原理学习目标n了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；程；n掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截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；面承载力的计算方法；n了解轴心受力构件设计计算方法的相同了解轴心受力构件设计计算方法的相同与不与不 同之处；同之处；*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。轴心轴心受力构件？受力构件？、纵向力作用线与构件截面行心线重合的构件称为：轴心受力构件：1.

2、轴心受拉构件2.轴心受压构件钢筋混凝土轴心受拉构件正截面承载钢筋混凝土轴心受拉构件正截面承载力计算力计算n受力过程及破坏特征n建筑工程中轴心受拉构件正截面承载力计算n构造要求受力过程及破坏特征受力过程及破坏特征轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉构件构造要求n 钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连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。轴拉构件不得采用绑扎的搭接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不得采用绑扎的搭接接头。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% yt45ff tfv 箍筋

3、直径箍筋直径 d6mm, 间距间距s 200mm (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。采用直径较小的钢筋。 轴心受压构件！重点普通箍筋柱与螺旋箍筋柱普通箍筋柱与螺旋箍筋柱实际工程结构中，一般把承受轴向压实际工程结构中，一般把承受轴向压力的钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及力的钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式分为两种：配置方式分为两种： 普通箍筋柱（普通箍筋柱（Tied Columns） 配有纵向钢筋和普通箍配有纵向钢筋和普通箍筋的柱筋的柱 螺旋箍筋柱（螺旋箍筋柱（Spiral Columns）

4、配有纵向钢筋和螺旋箍配有纵向钢筋和螺旋箍筋的柱筋的柱 纵筋的作用：纵筋的作用： 提高承载力，减小截面尺寸提高承载力，减小截面尺寸 提高混凝土的变形能力提高混凝土的变形能力 抵抗构件的偶然偏心抵抗构件的偶然偏心 减小混凝土的收缩与徐减小混凝土的收缩与徐 根据长细比将柱分为长柱和短柱短柱（短柱（Short Columns）是如何形成）是如何形成 的？的？ 我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为短柱短柱。在实。在实际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及楼梯际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及楼梯间处的柱都容易形成短柱

5、。间处的柱都容易形成短柱。 轴心受压短柱的破坏特征轴心受压短柱的破坏特征试验表明：试验表明：在整个加载过程中，在整个加载过程中，由于长细比小，可能的初始偏心由于长细比小，可能的初始偏心距对构件的承载力无明显影响；距对构件的承载力无明显影响；钢筋和混凝土之间的粘结力使二钢筋和混凝土之间的粘结力使二者的压应变相等。者的压应变相等。短期荷载作用下，短期荷载作用下，短柱破坏时往短柱破坏时往往出现与荷载方向大致平行的纵往出现与荷载方向大致平行的纵向裂缝向裂缝 ，导致混凝土最终压碎。，导致混凝土最终压碎。若混凝土保护层较薄，且钢箍间若混凝土保护层较薄，且钢箍间距较大时，很可能造成混凝土保距较大时，很可能造

6、成混凝土保护层崩裂，纵向钢筋向外曲屈的护层崩裂，纵向钢筋向外曲屈的现象。现象。NN什么是长柱（什么是长柱（Slender Columns） 我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。长柱。在实在实际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳破坏在长柱计算中必须考虑。破坏在长柱计算中必须考虑。 轴心受压长柱的破坏过程轴心受压长柱的破坏过程n 由于初始偏心距的存在，构件受荷

7、由于初始偏心距的存在，构件受荷后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。n 构件破坏时，首先在靠近凹边出现构件破坏时，首先在靠近凹边出现大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将凸边的混凝土拉断。凸边的混凝土拉断。n 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范采用稳定系采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度。数来表示长柱承载力的降低程度。 l l0

8、 0/b/bl l0 0/d/dl l0 0/i/il l0 0/b/bl l0 0/d/dl l0 0/i/i87281.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.6546401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19 轴心受

9、压长柱轴心受压长柱稳定系数稳定系数 主要与柱的主要与柱的长细比长细比 l0 / b 有关，有关，稳定系数的定义如下：稳定系数的定义如下：suluNN 规范规范给出的稳定系数与长细比的关系给出的稳定系数与长细比的关系n构件计算长度构件计算长度L0L0与构件两端支承情况有关。有与构件两端支承情况有关。有材料力学可知，当两端不动铰支时，取材料力学可知，当两端不动铰支时，取 L0=LL0=L（L L为构件实际长度）；当两端固定时，为构件实际长度）；当两端固定时，取取L0=0.5LL0=0.5L；当一端固定，一端不动铰支时，；当一端固定，一端不动铰支时，取取L0=0.7LL0=0.7L；当一端固定，一端

10、自由；当一端固定，一端自由 时，取时，取L0=2LL0=2L。普通箍筋柱受压承载力的计算普通箍筋柱受压承载力的计算)(9 . 0sycuAfAfNNfcfyAsNfyAsAs 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 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scAAA3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力计算算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

11、数。最后的重点！3. 3. 构造要求构造要求纵向受力钢筋的最小配筋百分率纵向受力钢筋的最小配筋百分率min(%)受力类型受力类型最小配筋百分率最小配筋百分率受压构件受压构件全部纵全部纵向钢筋向钢筋强度等级强度等级500MPa 0.50强度等级强度等级400MPa0.55强度等级强度等级300MPa、 335MPa0.60一侧纵向钢筋一侧纵向钢筋0.20受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受拉钢筋一侧的受拉钢筋0.20和和45ft/fy中的较大中的较大值值注：注：1 受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率，当采用受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率，当采用C60以上以

12、上强度等级的混凝土时，应按表中规定增加强度等级的混凝土时，应按表中规定增加0.10； 2 板类受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度板类受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度等级等级400MPa、500MPa的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采用用0.15和和45ft/fy中的较大值；中的较大值； 3 偏心受拉构件中的受压钢筋，应按受压构件一侧纵向钢筋偏心受拉构件中的受压钢筋，应按受压构件一侧纵向钢筋考虑；考虑； 4 受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧

13、受拉钢筋的配筋率均应按构心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率均应按构件的全截面面积计算；件的全截面面积计算； 5 受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积（全截面面积扣除受压翼缘面积（bf-b）hf后的截面面积计算；后的截面面积计算； 6 当钢筋沿构件截面周边布置时，当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧纵向钢筋一侧纵向钢筋”系指沿系指沿受力方向两个对边中一边布置的纵向钢筋。受力方向两个对边中一边布置的纵向钢筋。v 材料：混凝土的强度等级宜高一些，钢筋宜用材料：混凝土的强度等级宜高一些，钢筋宜用 HRB50

14、0级和级和 HRB400级钢筋。级钢筋。v 截面：截面： b250mm, l0 /b30 。v 纵筋：纵筋： d 12mm, 圆柱中根数圆柱中根数 6； 50mm 350mm, c 20mm。v 箍筋：封闭式箍筋：封闭式 d 6mm , d纵纵 /4； s 400mm , 15 d纵纵 。 （每边（每边4 4根）根） （每边（每边3 3根）根） （每边（每边4 4根）根） （每边多于（每边多于4 4根）根）例题计算：1.某四层四跨现浇框架结构的底层内柱，轴向压力设计值N=1800KN，H=4.2m，混凝土强度等级为C25，钢筋采用HRB400级。要求确定柱截面尺寸及纵筋面积。解：暂不考虑稳定系数，按常用配筋率（=1%2%）先确定,然后确定构件截面尺寸及实际配筋量. 假定 =1.5%, =1.0，根据式 N = 0.9 (fyAs+fcA) 得 N=0.91.0 (= fyA+fcA) 查附录表可知 , fy=360Nmm，fc=11.9Nmm代入上式得 A=N0.9(fc+ fy)=1800100.9(11.9+0.01533