水工钢筋混凝土之钢筋砼受压构件承载力计算

钢筋砼砼受压压构件件？第5章钢钢筋筋砼受受压构构件件承载载力计计算第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算概述述水电站站厂房房柱第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算概述述第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算概述述受压构构件分分为轴轴心受受压和和偏心心受压压。实际工工程中中真正正的轴轴心受受压构构件是是没有有的。。我国国规范范对偏心心很小小可略略去不不计，，构件件按轴轴心受受压计计算。。偏心受受压构构件：柱、、墙大偏心心受压压：(受拉破破坏））小偏心心受压压：(受压破破坏））实际构构件：：轴力力、弯弯矩、、剪力力同时时作用用单向偏偏心受受压构构件：：框架边边柱双向偏偏心受受压构构件：：框架角角柱第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求一、截截面形形式和和尺寸寸采用方形或矩形截面，，截面长长边布布在弯弯矩作作用方方向，，长短短边比比值1.5～2.5。也可可采用T形、工字形截面面。桩桩常常用圆形截面。。截面尺尺寸不不宜过过小，，水工建建筑现现浇立立柱边长300mm。截面边边长800mm，50mm为模数数，边边长800mm，以100mm为模数数。二、砼砼受压构构件承承载力力主要要取决决于砼砼强度度，应应采用用强度度较高高的砼砼，如如C20、C25、C30或更高高。5.1受压构构件的的构造造要求求第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求三、纵纵向钢钢筋作用：：①协助砼砼受压压；②承担弯弯矩。。常用HRB335、HRB400级。不宜用用高强强钢筋筋(为什么么？)。直径12mm，常用用直径径12～32mm。现浇时时纵筋筋净距50mm，最大大间距300mm。长边600mm，中间间设10～16mm纵向构构造钢钢筋，间间距500mm。第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求受压钢钢筋数数量不不能过过少。。规范范规定定：HPB235：偏压构构件受受压或或受拉拉筋配筋率率0.25％(柱)或0.20％(墙)；HRB335、HRB400、RRB400级钢：：偏压构构件受压或或受拉拉筋配筋率率0.20％(柱)或0.15％(墙)；轴心受受压构构件：全部纵纵筋配配筋率率0.6％。纵筋不不宜过过多，，合适适配筋筋率0.8％～2.0％。第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求四、箍箍筋作用：：①阻止纵纵筋受受压向向外凸凸，防防止砼砼保护护层剥剥落；；②约束砼砼；③抗剪。。箍筋应应为封封闭式式。纵筋绑绑扎搭搭接长长度内内箍筋筋要加加密。。第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求箍筋直直径和和间距距直径：不应小于0.25倍纵向钢筋的最大直径，亦不应小于6mm；间距：①（绑扎骨架）（焊接骨架）②③第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.1受压构构件的的构造造要求求截面有有内折折角时时箍筋筋的布布置基本箍箍筋和和附加加箍筋筋1-基本箍箍筋2-附加箍箍筋第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.2轴心受受压构构件正正截面面承载载力计计算短柱应变柱全截截面受受压，，压应应变均均匀。。钢筋与与砼共共同变变形，，压应应变保保持一一样。。一、试试验结结果5.2轴心受受压构构件正正截面面承载载力计计算受力过过程（图5-5）荷载较较小，，砼和和钢筋筋应力力比符符合弹弹模比比。荷载加加大，，应力力比不不再符符合弹弹模比比。荷载长长期持持续作作用，，砼徐徐变发发生，，砼与与钢筋筋之间间引起起应力重重分配配。钢钢筋受受力比比例增增大，，砼受受力比比例减减小。。破坏时时，砼砼的应应力达达到fc，钢筋筋应力力达到到fy。第五章章钢钢筋筋砼受受压构构件承承载力力计算算5.2轴心受受压构构件正正截面面承载载力计计算不同箍筋短柱的荷载—应变图A——不配筋的的素砼短短柱；B——配置普通通箍筋的的钢筋砼砼短柱；；C——配置螺旋旋箍筋的的钢筋砼砼短柱。。箍筋形式式和间距距对受力力有较大大影响第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.2轴心受压压构件正正截面承承载力计计算不同箍筋短柱的荷载—应变图钢筋混凝凝土短柱柱与素混混凝土短短柱比：：承载力高高延性好螺旋箍筋筋对延性性的增加加更显著著普通箍筋筋短柱正正截面极极限承载载力由两两部分组组成：Nu——破坏时的的极限轴轴向力；；Ac——砼截面面面积；A's——全部纵向向受压钢钢筋截面面面积。。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.2轴心受压压构件正正截面承承载力计计算第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.2轴心受压压构件正正截面承承载力计计算长柱不仅仅发生压压缩变形形，还发发生纵向弯曲曲。（原因：：效效应））长柱破坏坏荷载小小于短柱柱，柱子子越细长长小得越越多。用稳定系数表示长柱承载力较短柱的降低。

2长柱第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.2轴心受压压构件正正截面承承载力计计算影响值的主要因素为长细比l0/b

。l0/b<8的称为短短柱,稳定系数数＝1。l0/b>8时可根据据长细比比查表。。计算长度度l0l0=0.5l多层房屋屋中计算算长度取取值：和和楼盖刚刚度有关关现浇楼盖盖：底层柱柱l0＝1.0H其余各层层柱l0＝1.25H装配楼盖盖：底层柱柱l0＝1.25H其余各层层柱l0＝1.5Hl0=0.7ll0=1.0ll0=2l5.2轴心受压压构件正正截面承承载力计计算第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.2轴心受压压构件正正截面承承载力计计算二、普通通箍筋柱柱的计算算N——轴力设计计值(包括γ0和Ψ值在内)；A——构件截面面面积；；As’——全部纵筋筋的截面面面积；；φ——轴压构件件的稳定定系数。。基本公式式：截面设计计：

偏心受压构件图Ne0

NM（=Ne0）5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算一、试验验结果1．受拉破破坏——大偏心受受压破坏坏Ÿ破坏性质质：延性破坏坏。

Ÿ产生条件：相对偏心距

且受拉钢筋配置得不太多时。较大，部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度，随后，混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。

Ÿ破坏特征：第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算e0很小，全全部受压压e0稍大，小小部分受受拉e0较大，拉拉筋过多多Ÿ产生条件件：（1）偏心距距很小，，全截面面受压。。（2）偏心距距稍大，，小部分分受拉，，但受拉拉钢筋靠靠近中和和轴，应应力很小小。（3）偏心距距较大，，但受拉钢钢筋配置置特别多多。（类似超超筋梁））2．受压破坏坏——小偏心受受压破坏坏个别情况况，e0极小，As配置过少少，破坏坏可能在在距轴向向力较远远一侧发发生。Ÿ破坏特征征：一般是靠靠近纵向向力一侧侧的混凝凝土首先先达到极极限压应应变而压压碎，该该侧的钢钢筋达到到屈服强强度，远远离纵向向力一侧侧的钢筋筋不论受受拉还是是受压，，一般达达不到屈屈服强度度。构件件的承载载力取决决于受压压区混凝凝土强度度和受压压钢筋强强度。5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算Ÿ破坏性质质：脆性破坏坏。5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算二、大小小偏心的的界限e界限破坏坏：受拉钢筋筋达到屈屈服应变变时，受受压区混混凝土也也刚好达达到极限限压应变变而压碎碎。

偏心受压构件的截面应变分布图AsA's

εcua

cεy

h0

xbxbbεs

>

εy

dεs

<

εy

x<xbx>xb为小偏心受压破坏。

（x>xb）时，当当

（x≤xb）时，

为大偏心受压破坏；第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算三、矩形形截面偏偏心受压压构件的的计算基本假定定同受弯弯构件。。承载力计计算的基基本公式式：N——轴向力设计值(包括和值在内)；——受拉边或受压较小边钢筋的应力；e0——轴向力对截面重心的偏心距，e0＝M／N。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算‘受拉侧’’钢筋应应力ss？根据平截截面假定定：取：第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算,即时，取；为避免采采用上式式出现x的三次方程程考虑：当当x=xb，ss=fy；当x=0.8，ss=0。中和轴正好通过As位置，,即时，取。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算四、偏心心受压构构件纵向向弯曲的的考虑二阶效应应引起附附加弯矩矩构件长细比越大，f越大，越大。对于短柱柱，可不不考虑二二阶效应应对于长细细比较大大的偏心心受压构构件，二二阶效应应对承载载力的降降低不可可忽略。。考虑二阶阶效应的的计算方方法：非线性有有限单元元法偏心距增增大系数数法第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算纵向弯曲曲产生附加偏心心距f，实际偏偏心距增增大为e0+f。——偏心距增大系数。如何求偏偏心距增增大系数数？假定其纵纵向弯曲曲变形曲曲线为正正弦曲线线，其挠挠度和和曲率率的的关关系为：：第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算取，其中1.25为徐变系数。取，以HRB335钢筋为例。取，代入。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算两个修正正系数：：：考虑小偏压破坏的影响。：考虑长细比的影响。大偏压时：时：公式最终终形式：：长细比类型短柱长柱细长柱公式不再适用，应专门研究公式适用用范围：：五.矩形截面面偏心受受压构件件的截面设计计及承载载力复核核大小偏心心受压的的实用判判别准则则（近似似）若he0＞0.3h0，按大偏偏心受压压情况计计算若he0≤0.3h0，按小偏偏心受压压情况计计算第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算基本公式式：（一）大大偏心受受压（受受拉破坏坏）5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算令基本公式式可写为为：（见第三三章，P67，式（3-9））（1）As和A's均未知时时两个基本本方程，，三个未未知数，，As、A's和x，无唯一解解。与双筋梁梁类似，，为使总总配筋面面积（As+A's）最小可取x=xbh0★若A's<rmin'bh0?取A's=rmin'bh0，按A's为已知情情况计算算。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算（即）得（2）A's为已知时时当A's已知时，，两个基基本方程程有二个个未知数数As和x，有唯一解解。若2a'xxbh0，可得取x=2a'，对As'中心取矩矩若x<2a'？第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算As和As'均需满足足最小配配筋率要要求。

fyAs

s'sA'sNhe0e’第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算（二）小小偏心受受压（受受压破坏坏）三个基本本方程，，四个未未知数，，As、A's、ss和x，无唯一一解。小偏心受受压，即即x>xb，ss<fy，As未达到受受拉屈服服。为使用钢钢量最小小，可取取。。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算当时时，，As一侧砼可可能先达达到受压压破坏。。对A's取矩，可可得：e'=0.5h-a'-e0,h'0=h-a'★小偏压还还需验算算垂直弯弯矩作用用平面的的轴心受受压承载载力。（三）矩矩形截面面偏心受受压构件件承载力复复核第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算（1）求x（先按大大偏心受受压计算算）(2)当x≤xbh0时，大偏偏心受压压x>2a'x<2a'第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算(3)当x>xbh0时，小偏偏心受压压。按小偏心心受压承承载力计计算方法法重新计计算。若x>1.6-xb，取ss=-fy'重新计算算x若x<1.6-xb偏心受压压构件设设计步骤骤1求ηe02用ηe0和0.3h0比较判断断大小偏偏压3判断为大大偏压时时，用大大偏压公公式设计计4判断为小小偏压时时，假定定As用最小配配筋率率配配筋，用用小偏压压公式求求x，根据x大小进行行纵筋用用量计算算。5判断最小小配筋率率注意：小偏压尚尚应验算算受拉区区纵筋受受压验算算、短边边方向轴轴压验算算。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.3偏心受压压构件正正截面承承载力计计算实际工程程中，受受压构件件常承受受变号弯弯矩作用用，当弯弯矩数值值相差不不大，可可采用对对称配筋筋。对称配筋筋构造简简单，施施工方便便，不会会在施工工中产生生差错。。对称配筋筋截面，，即As=As'，fy=fy'，a=a'。第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.4配置对称称钢筋的的偏心受受压构件件复习基本本公式：：5.4配置对称称钢筋的的偏心受受压构件件12第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.4配置对称称钢筋的的偏心受受压构件件x2a'x2a'(一)大偏心受受压As=As'，fy=fy'，12第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.4配置对称称钢筋的的偏心受受压构件件(二)小偏心受受压联立求解解，需解解x的三次方方程，为为简化计计算，近近似取x(1-0.5x)为0.45。1As=As'，2第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.4配置对称称钢筋的的偏心受受压构件件对称配筋筋同样需需要注意意：计算偏心心距增大大系数As>=rminbh0大小偏心心的区分分看例题5-5第五章钢钢筋筋砼受压压构件承承载力计计算5.5偏心受压压构件截截面承载载力N与M的关系5.5偏心受压压构件截截面承载载力N与M的关系同样截面面尺寸、、材料强强度和配配筋的偏偏压构件件，当轴轴向压力力的偏心心距e0不同时，，会得到到不同的的破坏轴轴向压力力。因此在设设计中，，必须判判断哪一一种M与N的组合是是最危险险的，以以用来进进行配筋筋设计。。如何判断断？5.5偏心受压压构件截截面承载载力N与M的关系以对称配筋大偏偏压为例例Nu-Mu相关曲线线截面尺寸、材料强度和配筋量一定时，极限承载力与极限承载弯矩之间的关系。(AB段)小偏压情情况同理理可得(BC段)将代入，得：第五章钢