钢筋混凝土受压构件课件

1、钢筋混凝土受压构件课件钢筋混凝土受压构件课件 1. 了解受压构件纵向受力钢筋和箍筋的作用。 2. 掌握受压构件的材料、截面形式尺寸，以及配筋构 造要求。 第 一 讲教学目标： 第 一 讲教学目标：钢筋混凝土受力构件的分类4.1 受压构件构造要求钢筋混凝土受力构件的分类4.1 受压构件构造要求4.1 受压构件构造要求受压构件的分类轴心受压构件：轴向力作用线通过构件截面的几何中心（理论上应为物理中心，即重心）。偏心受压构件：轴向力作用线不通过构件截面的几何中心；不通过一个主轴时，为单向偏心；不通过二个主轴时，为双向偏心。xyNxyNxyN(a)轴心受压(b)单向偏心受压(c)双向偏心受压4.1 受

2、压构件构造要求受压构件的分类xyNxyNxyN(a4.1.1材料强度 混凝土：宜采用较高强度等级的混凝土，一般采用C25 及以上等级的混凝土。钢筋：一般采用HRB400和HRB3354.1.1材料强度 混凝土：宜采用较高强度等级的混凝土，一4.1.2 截面形式及尺寸要求截面形状：正方形、矩形、圆形、环形。截面尺寸： 矩形或方形截面，（且bh250250mm），长细比宜控制在l0/h30或l0/b25。（其中 l0为柱的计算长度，h和b分别为截面的高度和宽度）。柱 h800mm，以50mm为模数 h800mm ，以100mm为模数4.1.2 截面形式及尺寸要求截面形状：正方形、矩形、圆形、4.1

3、.3 配筋构造（1）纵向受力钢筋1）设置纵向受力钢筋的目的协助混凝土承受压力；承受可能的弯矩，以及混凝土收缩和温度变形引起的拉应力；防止构件突然的脆性破坏。2）布置方式轴心受压柱:应沿截面四周均匀对称布置；偏心受压柱:在弯矩作用方向的两对边；圆柱:沿周边均匀布置。 4.1.3 配筋构造（1）纵向受力钢筋4.1.3 配筋构造3）构造要求级别：采用HRB335、HRB400级 直径：纵筋直径d12mm，常在1232mm之间选用，根数：方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于根，圆柱中不宜少于8根且不应少于6根。距离：钢筋净距50mm，中距300mm（受力钢筋）偏心轴心4.1.3 配筋构造3）构造要求偏

4、心轴心4.1.3 配筋构造（2）箍筋1）设置纵向受力钢筋的目的保证纵向钢筋的位置正确；防止纵向钢筋压屈，从而提高柱的承载能力。2）构造要求受压构件中的周边箍筋应做成封闭式。箍筋直径不应小于d/4（d为纵向钢筋的最大直径），且不应小于6mm，一般取8mm。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（d为纵向受力钢筋的最小直径），一般取300mm。4.1.3 配筋构造（2）箍筋4.1.3 配筋构造b400b400h600b400600h1000b4001000h1500（a）（b）（c）（d）（a）轴心受压（b）、 （c）、（d）偏心受压4.1.3 配筋构造b400b400h

5、600b4004.1.3 配筋构造b400b400600h1000b4001000h1500（e）（f）（e）轴心受压（f）、 （g）偏心受压（g）4.1.3 配筋构造b400b400600h1000柱钢筋图柱钢筋图钢筋混凝土受压构件课件钢筋混凝土受压构件课件钢筋混凝土受压构件课件钢筋混凝土受压构件课件 箍筋加密 箍筋加密钢筋骨架钢筋骨架钢筋混凝土受压构件课件钢筋混凝土受压构件课件4.2 轴心受压构件承载力计算 1、轴心受压构件分类普通箍筋柱： 纵筋+普通箍筋（矩形箍筋）螺旋箍筋柱： 纵筋+螺旋式箍筋普通箍筋柱螺旋箍筋柱4.2 轴心受压构件承载力计算 1、轴心受压构件分类普通箍筋4.2 轴心受

6、压构件承载力计算4.2.1轴心受压构件的破坏特征柱(受压构件)l0/b 8l0/b 8短柱 长柱按照长细比 l0 / b 的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。其中l0为柱的计算长度，b为矩形截面的短边尺寸。 4.2 轴心受压构件承载力计算4.2.1轴心受压构件的破坏特4.2 轴心受压构件承载力计算4.2.1轴心受压构件的破坏特征bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出1：轴心受压短柱的破坏特征 (破坏过程)出现微细裂缝，发展至明显纵向裂缝，纵筋压屈突出，混凝土压碎4.2 轴心受压构件承载力计算4.2.1轴心受压构件的破坏特 （1）当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力在截面内产生

7、的压应力由混凝土合钢筋共同承担。 （2）随着荷载的增大，构件变形迅速增大，此时混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋应力的增加则越来越快。在临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。4.2 轴心受压构件承载力计算 （1）当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力 当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变 =0.002，相应的纵向钢筋应力值 =Es=21050.002=400N/mm2。因此，当纵筋为高强度钢筋时，构件破坏时纵筋可能达不到屈服强度。显然，在受压构

8、件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用，这是不经济的。4.2 轴心受压构件承载力计算 当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变 =0.4.2.1轴心受压构件的破坏特征2轴心受压长柱的破坏特征(破坏过程)破坏过程：首先在凹侧出现纵向裂缝，混凝土压碎，钢筋压屈外鼓；凸侧出现横向裂缝，挠度增大，柱子破坏原因:初始偏心产生附加弯矩附加弯矩引起挠度 加大初始偏心，最终构件是在M，N共同作用下破坏。结论：在截面尺寸、配筋、材料强度相同的条件下，长柱的承载力低于短柱。4.2.1轴心受压构件的破坏特征2轴心受压长柱的破坏特征( 1.基本公式 钢筋混凝土轴心受压柱的正截面承载力由混凝土承载力及钢筋承载力两部分组成，如

9、图所示。4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算 1.基本公式4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算 根据力的平衡条件，得出短柱和长柱的承载力计算公式为： 式中 Nu轴向压力承载力设计值； N轴向压力设计值； 钢筋混凝土构件的稳定系数； fc混凝土的轴心抗压强度设计值； A构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%时， A 应改为Ac=AAs/； fy纵向钢筋的抗压强度设计值； As全部纵向钢筋的截面面积。4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算 根据力的平衡条件，得出短柱和长柱的承载力计算公式为： 式中 4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算 1轴心受压计算步骤（1）截面设计 已知：构件截面

10、尺寸bh，轴向力设计值，构件的计算长度，材料强度等级。 求：纵向钢筋截面面积 计算步骤： 若构件截面尺寸未知，则先假定 =1,=1%，由下式计算出截面面积，得出bh4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算 1轴心受压计算步钢筋混凝土受压构件课件4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算Nu轴向压力承载力设计值；N轴向压力设计值； 钢筋混凝土构件的稳定系数；A构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%时， A 应改为Ac=A As；As全部纵向钢筋的截面面积。l0 柱的计算长度;(现浇楼盖：底层柱l0=1.0H，其余各层柱l0=1.25H；装配式楼盖：底层柱l0=1.25H，其余各层柱l0=1.5H；

11、)b 矩形截面的短边尺寸，圆形截面可取 0.6% bhAsA4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算Nu轴向压力承载力（2）截面承载力复核 已知：柱截面尺寸bh，计算长度l0 ，纵筋数量及级别，混凝土强度等级。 求：柱的受压承载力Nu，或已知轴向力设计值N，判断截面是否安全。4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算（2）截面承载力复核4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算钢筋混凝土受压构件课件【例1】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构，首层中柱按轴心受压构件计算。该柱轴向压力设计值 N=1400kN，计算长度l0=5m，纵向钢筋采用HRB335级，混凝土强度等级为C30。求该柱截面尺寸及纵筋截

12、面面积。 【解】fc=14.3N/mm2，fy=300N/mm2， （1）初步确定柱截面尺寸=89916.5mm2 选用方形截面，则b=h= =299.8mm，取用b= h=300mm。 例題设= = 1%， =1，则 【例1】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构，首层中柱按轴心受压（2）计算稳定系数l0/b=5000/300=16.7=0.869 （3）计算钢筋截面面积As =1677mm2（4）验算配筋率=1.86% =0.6%，且3% ，满足最小配筋率要求例題（2）计算稳定系数l0/b=5000/300=16.7=0.4 258300300300例題纵筋选用4 25（As=43.1412.5

13、21964mm2），箍筋配置：直径dd/4(纵筋直径/4)=25/4=6.25mmd6mm 取8间距s400mmsb=300mms15d=375mm 取s=300mm 配筋:83004 258300300300例題纵筋选用4 例【例2】已知某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱，其截面尺寸bh=400500mm，该柱轴向压力设计值 N=3000kN，柱高H为4.4m，纵向钢筋采用HRB400级，混凝土强度等级为C30。试设计此柱的截面及配筋。已知 fc=14.3N/mm2，fy=360N/mm2例【例2】已知某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱，其截面尺寸b解（1）计算稳定系数现浇底层柱 l0=1.0H=1

14、4.4=4.4m,l0/b=4400/400=11（2）计算钢筋截面面积As 例題解（1）计算稳定系数现浇底层柱 l0=1.0H=（3）验算配筋率 =0.6%，且3% ，满足最小配筋率要求，且勿需重算。例題（4）纵筋选用4 22（As=1519mm2）， 箍筋配置：直径 dd/4(纵筋直径/4)=22/4=5.5mm d6mm 取6间距s400mm, s b=400mm, s15d=330mm 取s=300mm 配筋:63004 226300400500（3）验算配筋率 =0.6%， 【解】查表得 =300N/ mm2，fc=11.9N/mm2， =1256 mm2（1）确定稳定系数 l0/b

15、=4500/300=15 =0.911【例3】某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸 bh=300300mm，采用4 20的HRB335级（fy=300N/ mm2）钢筋混凝土C25（fc=9.6N/mm2），l0=4.5m，承受轴向力设计800kN，试校核此柱是否安全。 例題 【解】查表得 =300N/ mm（2）验算配筋率（3）确定柱截面承载力=0.90.911(11.9300300+3001256)=1187.05103N=1187.05kNN=800kN此柱截面安全。 例題（2）验算配筋率（3）确定柱截面承载力=0.90.911作业1某无侧移多层现浇框架结构的第二层中柱，承受轴心压力

16、N=1840KN，楼层高H=5.4m，混凝土等级C30,用HRB400级钢筋配筋,设计该截面。2某多层房屋（两跨）采用装配式钢筋混凝土楼盖和预制柱，其中间层层高H=4m，上下端均按铰支考虑，柱的截面尺寸为250mm250mm，配有HRB335级钢筋414，混凝土强度等级为C25，该柱承受轴向力设计值N=600kN，问此柱是否安全。作业1某无侧移多层现浇框架结构的第二层中柱，承受轴心压力N=4.3.1 偏心受压构件破坏特征 按照轴向力的偏心距和配筋情况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。 4.3 偏心受压构件承载力计算4.3.1 偏心受压构件破坏特征4.3 偏心受压构件承

17、载力计 1大偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受拉破坏）（点击播放视频）4.3.1 偏心受压构件破坏特征 1大偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受拉破坏）（点击播放受拉破坏4.3.1 偏心受压构件破坏特征 破坏特征：受拉钢筋首先达到屈服强度，最后受压区混凝土达到界限压应变而被压碎，构件破坏。此时，受压区钢筋也达到屈服强度。 破坏性质：延性破坏受拉破坏4.3.1 偏心受压构件破坏特征 破坏2.小偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受压破坏）（点击播放视频）4.3.1 偏心受压构件破坏特征2.小偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受压破坏）（点击播放视受压破坏4.3.1 偏心受压构件破坏特征 破坏特征：临近破

18、坏时，构件截面压应力较大一侧混凝土达到极限压应变而被压碎。构件截面压应力较大一侧的纵向钢筋应力也达到了屈服强度；而另一侧混凝土及纵向钢筋可能受拉，也可能受压，但应力较小，均未达到屈服强度。 破坏性质：脆性破坏受压破坏4.3.1 偏心受压构件破坏特征 破坏 3.受拉破坏与受压破坏的界限 界限破坏：在受拉钢筋达到受拉屈服强度时，受压区混凝土也达到极限压应变而被压碎，构件破坏，这就是大小偏心受压破坏的界限。 判断条件：当b，属于大偏心受压构件； 当b，属于小偏心受压构件； 4.3.1 偏心受压构件破坏特征 3.受拉破坏与受压破坏的界限4.3.1 偏心受压构件破坏特1压弯效应：在偏心力作用下，钢筋混凝

19、土受压构件将产生纵向弯曲变形，即会产生侧向挠度，从而导致截面的初始偏心距增大。如1/2柱高处的初始偏心距将由增大为ei f ，截面最大弯矩也将由ei增大为（ ei f ），致使柱的承载力降低。这种偏心受压构件截面内的弯矩受轴向力和侧向挠度变化影响的现象称为“压弯效应”。 截面弯矩中的Nei称为一阶弯矩，将Nf称为二阶弯矩或附加弯矩。引入偏心距增大系数 ，相当于用代替 ei f 。 4.3.2 偏心距增大系数1压弯效应：在偏心力作用下，钢筋混凝土受压构件将产生纵向弯4.3.2 偏心距增大系数4.3.2 偏心距增大系数2偏心矩增大系数 钢筋混凝土偏心受压构件按其长细比 不同分为短柱、长柱和细长柱，

20、其偏心距增大系数 分别按下述方法确定： （1）对短柱（矩形截面 5），可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取 1.0。 （2）对长柱（矩形截面5 30），偏心距增大系数按下式计算：4.3.2 偏心距增大系数2偏心矩增大系数 钢筋混凝土偏心受压构件按其长细比 不同分为短柱、长柱和细长柱，其偏心距增大系数 分别按下述方法确定： （1）对短柱（矩形截面 5），可不考虑纵向弯曲对偏心距的影响，取 1.0。 （2）对长柱（矩形截面5 30），偏心距增大系数按下式计算：2偏心矩增大系数 （1）对短柱（矩形截面 2.计算方法（1）截面设计已知：构件截面尺寸b、h，计算长度l0，材料强度，弯矩设计值M，轴向压力设

21、计值N 求：纵向钢筋截面面积 计算步骤下图。 4.3.3 对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算2.计算方法4.3.3 对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承钢筋混凝土受压构件课件4.3.2 偏心距增大系数式中l0构件的计算长度； h矩形截面的高度； h 0截面的有效高度；1偏心受压构件的截面曲率修正系数，当11.0时，取1=1.0；2构件长细比对截面曲率的影响系数，当l0/h15时，取2=1.0；4.3.2 偏心距增大系数式中l0构件的计算长度；【例1】某偏心受压柱，截面尺寸bh=300400 mm，采用C20混凝土，HRB335级钢筋，柱子计算长度lo=3000 mm，承受弯矩设计值M

22、=150kN.m，轴向压力设计值N=260kN，as=as=40mm，采用对称配筋。求纵向受力钢筋的截面面积As=As。4.3 偏心受压构件承载力计算【例1】某偏心受压柱，截面尺寸bh=300400 mm，【解】fc=9.6N/mm2,1=1.0, fy=fy=300N/mm2， b=0.55（1）求初始偏心距ei eo=M/N=150106/260103=577mm ea=h/3020 =max（20，h/30）= max（20，400/30）=20mm ei=eo+ea = 577+20=597mm （2）求偏心距增大系数 =3000/400=7.55，应按式计算。【解】fc=9.6N/m

23、m2,1=1.0, fy=fy= 取1=1.0 取2=1.0 取1=1.0（3）判断大小偏心受压为大偏心受压。 （3）判断大小偏心受压为大偏心受压。 （4）计算As=AsAs=As=1235mm2（4）计算As=AsAs=As=1235mm2（5）验算配筋率 As=As=1235mm2 0.2%bh=02% 300400=240mm2， 故配筋满足要求。（6）验算垂直弯矩作用平面的承载力 lo/ b=3000/300=108=0.992（5）验算配筋率 Nu =0.9fc A + fy（As +As）=0.90.9929.6300400+300（1235+1235）=1690070NN= 26

24、0 kN 故垂直弯矩作用平面的承载力满足要求。每侧纵筋选配4 20（As=As=1256mm2），箍筋选用8250，如图Nu =0.9fc A + fy（As +As）=钢筋混凝土受压构件课件【例2】某矩形截面偏心受压柱，截面尺寸bh=300mm500mm，柱计算长度l0=2500mm，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋采用HRB335级，as=as=40mm，承受轴向力设计值N=1600kN，弯矩设计值M=180kNm，采用对称配筋，求纵向钢筋面积As=As。【例2】某矩形截面偏心受压柱，截面尺寸bh=300mm5【解】fc=11.9N/mm2，fy= =300N/mm2, =0.55, =1

25、.0, =0.81求初始偏心距eie0= ea=max（20， ）= max (20, )=20mmei=e0+ea=112.5+20=132.5mme0=【解】fc=11.9N/mm2，fy= =3002求偏心距增大系数 l0/h= =55，故=1.03判别大小偏心受压 h0=h-40=500-40=460mmx=448.2 mmbh0=0.55460=253 mm属于小偏心受压构件。2求偏心距增大系数 l0/h= =4重新计算x e=ei+h/2-as=1.0132.5+500/2-40=342.5mm=0.652=0.6524重新计算x e=ei+h/2-as=1.0 =0.652460=299.9mm5求纵筋截面面积As、AsAs=As=1375mm2 =0.652460=299.9mm5求纵6验算垂直于弯矩作用平面的承载力 l0/b=2500/300=8.338=0.999Nu =0.9（As+As）fy+Afc=0.90.999（1375+1375） 300+30050011.9=2346651NN=1600kN=2346651NN=1600kN=0.90.999（1375+1375） 3