钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算

第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件

正截面面承载力计计算§3.1概述§3.2钢筋混凝土土轴心受拉构件正截截面承载力力计算§3.3钢筋混凝土土轴心受压构件正截截面承载力力计算§3.1概述第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算对于单一匀匀质材料的的构件，当当纵向外力力N的作用线与与构件截面面的形心线线重合时，，称为轴心受力构构件。N为拉力时为轴心受拉拉构件；N为压力时为轴心受压压构件。工程实例①承受轴向向拉力或轴轴向压力；；纵筋的作用用：②减少混凝凝土的徐变变变形。第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算①固定纵向向钢筋位置置；防止纵纵向钢筋受受力后发生生变形和错错位；横向箍筋的的作用：②箍筋与纵纵筋形成骨骨架，保证证骨架刚度度。第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算§3.2钢筋混凝土土轴心受拉拉构件正截截面承载力力计算（reinforcedconcreteaxiallytensilemember）3.2.1受力过程及及破坏特征征(resistanceprocessandfailurecharacteristic)第Ⅰ阶段—加载到开裂裂前这阶段末，，混凝土拉拉应变达到到极限拉应应变，裂缝缝即将产生生。对于不不允许开裂裂的轴心受受拉构件应应以此作为为抗裂验算算的依据。。NtO第Ⅰ阶段第Ⅱ阶段NuNcrABCNtO第Ⅰ阶段第Ⅱ阶段NuNcrABC第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算第Ⅱ阶段—混凝土开裂裂后至钢筋筋屈服前第Ⅲ阶段—钢筋屈服到到构件破坏坏构件的正常常使用阶段段，构件的的裂缝宽度度和变形的的验算是以以此阶段为为依据的。。首先钢筋达达到屈服，，裂缝迅速速发展，这这时荷载稍稍稍增加，，甚至不增增加都会导导致截面上上的钢筋全全部达到屈屈服（即荷荷载达到屈屈服荷载Nu时）。评判轴心受受拉破坏的的标准并不不是构件拉拉断，而是是钢筋屈服服。正截面强度度计算是以以此阶段为为依据的。。3.2.2建筑工程中中轴向受拉拉构件正截截面承载力力计算轴心受拉构构件正截面面承载力的的计算，以以构件第Ⅲ阶段的受力情况况为基础，，混凝土因因开裂不能能承受拉力力，全部拉拉力由纵向向钢筋承受受。第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算N－轴向拉力力组合设计计值；fy－钢筋抗拉拉强度设计计值，取值值应不大于于300N/mm2；As－全部受拉拉钢筋的截截面面积，，第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算例3-1某钢筋混凝凝土屋架下下弦的拉力力设计值N=700kN，采用HRB335级钢筋。试试求所需纵纵向钢筋面面积，并为为其选用钢钢筋。解：由附表表2-3查得fy=300N/mm2为满足安全全和经济要要求，实配配钢筋面积积尽可能接接近计算面面积，两者者的差值宜宜控制在±5%以内。查附表11-1，选用428的纵向钢筋（As=2463mm2）。3.2.3公路桥涵工工程中轴向向受拉构件件正截面承承载力计算算第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算以构件第Ⅲ阶段的受力情况况为基础，，但公路桥桥涵规范与与混凝土规规范的差别别如下：⑴《公路桥规》对可靠度的的要求比《混凝土结构构设计规范范》高，材料强强度的取值值略有不同同，用两规规范计算相相同构件，，计算结果果有差异；；⑵《公路桥规》与《混凝土结构设设计规范》的计算公式表表达形式不同同、符号不同同；⑶)《混凝土结构设设计规范》将结构重要性性系数包含在在内力设计值值中，而《公路桥规》将结构重要性性系数与内力力设计值分别别表示。第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算公路桥涵工程程中轴心受拉拉构件正截面面承载力计算算公式：0－桥涵结构的重重要性系数，，按公路桥涵涵的设计安全全等级，一级级、二级、三三级分别取用用1.1，1.0，0.9。Nd－轴向拉力组组合设计值；；fsd－钢筋抗拉强强度设计值，，取值应不大大于330N/mm2；As－纵向钢筋的的全部截面面面积，构造要求：P56-57第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算§3.3钢筋混凝土轴轴心受压构件件正截面承载载力计算（reinforcedconcreteaxiallycompressivemember）普通箍筋螺旋箍筋构件的长细比比－构件的计计算长度l0与构件的短边边b或截面回转半半径i之比柱的分类：《规范》规定，柱的长长细比满足以以下条件时属属短柱：矩形形截面l0/b≤8；圆形截面l0/d≤7；任意截面l0/i≤28。柱的长细比较较大，柱的极极限承载力将将受侧向变形形所引起的附附加弯矩影响响而降低。短柱长柱第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算3.3.1配有普通箍筋筋的轴心受压压构件(tiedstirrups)1.受力分析及破破坏特征第Ⅰ阶段——弹性阶段轴向压力与截截面钢筋和混混凝土的应力力基本上呈线线性关系第Ⅱ阶段——弹塑性阶段混凝土进入明明显的非线性性阶段，钢筋筋的压应力比比混凝土的压压应力增加得得快，出现应应力重分布。。第Ⅲ阶段——破坏阶段钢筋首先屈服服，有明显屈屈服台阶的钢钢筋应力保持持屈服强度不不变，混凝土土的应力也随随应变的增加加而继续增长长。⑴受压短柱当混凝土压应应力达到峰值值应变，外荷荷载不再增加加，压缩变形形继续增加，，出现的纵向向裂缝继续发发展，箍筋间间的纵筋发生生压屈向外凸凸出，混凝土土被压碎而整整个构件破坏坏。第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算应力峰值时的的压应变一般般在0.0025～0.0035之间。《规范》偏于安全地取取最大压应变变为0.002。受压纵筋屈屈服强度约's=Es's=200×103×0.002=400N/mm2。采用f'y>400Mpa钢筋，则纵筋筋不屈服。在在轴心受压短短柱中，不论论受压纵筋是是否屈服，构构件的最终破破坏形态均是是由混凝土压压碎所控制，，这一阶段是是计算轴心受受压构件极限限强度的依据据。破坏时，首先先在凹侧出现现纵向裂缝，，随后混凝土土被压碎，纵纵筋被压屈向向外凸出；凸凸侧混凝土出出现垂直于纵纵轴方向的横横向裂缝，侧侧向挠度急剧剧增大，柱子子破坏。⑵受压长柱第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算初始偏心距附加弯矩和侧侧向挠度加大了原来的的初始偏心距距构件承载力降降低稳定系数－考虑长柱纵向向弯曲的不利利影响。P58表3-1第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算试验表明，长长柱的破坏荷荷载低于其他他条件相同的的短柱破坏荷荷载。lo－构件的计算长长度，与构件件端部的支承承条件有关；两端铰支时取取1.0l一端固定，一一端铰支时取取0.7l两端固定时取取0.5l一端固定，一一端自由时取取2.0lb－矩形截面的的短边尺寸；；d－圆形截面的的直径；i－截面最小回回转半径；2.配有普通箍筋筋的轴心受压压构件正截面面承载力计算算方法第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算NAsfcfyAsbhN－轴向力设计计值；－钢筋混凝土土构件的稳定定系数；fy－钢筋抗压强强度设计值；；As－全部纵向受受压钢筋的截截面面积；fc－混凝土轴心心抗压强度设设计值；A－构件截面面面积，当纵向向配筋率大于于0.03时，A改为Ac，Ac=A-As；0.9－可靠度调整系系数。⑴截面设计：：>min①已知：bh，fc，fy，l0，N，求As。min=0.6%★设计方法第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算②已知：fc，fy，l0，N，求A、As。假定´⑵截面校核：：已知：bh，fc，fy，l0，As，N，校核。当NuN时，安全。。(1)配筋率应当当以构件的的全部面积积为分母求求得；截面设计应应注意的问问题：(2)检查是否满满足最小配配筋率、单单面最小配配筋率以及及不超过最最大配筋率率的要求；；(3)计算高度受受构件支承承条件的影影响；(4)实际配筋面面积与计算算配筋的面面积的误差差控制在5%左右，比较较合理。第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算例3-3-1某轴心受压压柱，轴力力设计值N=2400kN，计算高度度为l0=6.2m，混凝土C25，纵筋采用用HRB400级钢筋。试试求柱截面面尺寸，并并配置受力力钢筋。解：初步估估算截面尺尺寸由附表1-2查得C25混凝土的fc=11.9N/mm2，由附表2-3查得HRB400钢筋的f'y=360N/mm2。取＝1.0，’＝1%，则有若采用方柱，h=b==414.78mm，取b×h=450mm×450mm，l0/b=6.2/0.45=13.78，查表3-1得＝0.923，则有查附表11-1，选用816的纵向钢筋（A's=1608mm2）。配筋合适。。第3章钢筋混混凝土轴心心受力构件件正截面承承载力计算算3.公路桥涵工工程配有普普通箍筋的的轴心受压压构件正截截面承载力力计算方法法Nd－轴向压力力组合设计计值；－轴压构件的的稳定系数；；fsd－钢筋抗压强强度设计值；；fcd－混凝土轴心心抗压强度设设计值；⑴材料要求混凝土：一般采用C20～C40强度等级混凝凝土，对于高高层建筑的底底层柱，必要要时可采用C50以上的高强度度混凝土。纵向受力钢筋筋：一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级，不宜采用用高强度钢筋筋，因为与混混凝土共同受受压时，不能能充分发挥其其高强度的作作用。箍筋：一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可可采用HRB400级钢筋。第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算4.构造要求⑵截面形式一般采用方形形或矩形，有有特殊要求时时，可采用圆圆形或多边形形。避免构件长细细比过大，承承载能力降低低过多，常取取l0/b≤30，l0/h≤25，一般l0/h为15左右。⑶纵向受力钢钢筋①纵向受力钢钢筋直径d不宜小于12mm，通常在12mm~32mm范围内选用。。矩形截面的的钢筋根数不不应小于4根，圆形截面面的钢筋根数数不宜少于8根，不应小于于6根。②受压构件的的最大配筋率率为5%，全部钢筋的的最小配筋率率为0.6%。③受力纵筋原原则上应沿构构件受力方向向设置，周边边均匀、对称称布置，纵向向受力钢筋的的净距不应小小于50mm，最大净距不不宜大于300mm，并要有足够够的保护层厚厚度。④一般采用机机械连接接头头、焊接接头头和搭接接头头，当钢筋直直径d≤32mm时，可采用绑绑扎搭接接头头，当接头位位置应设在受受力较小处。。第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算⑷箍筋①箍筋应做成成封闭式，保保证钢筋骨架架的整体刚度度。②箍筋间距s不应大于400mm及构件截面的的短边尺寸，，且不应大于于15d（d为纵筋最小直直径）。③箍筋采用热热轧钢筋时，，其直径不应应小于d/4，且不应小于于6mm（d为纵筋最大直直径）；采用用冷拔低碳钢钢丝时应小于于5mm和d/5（d为纵筋最大直直径）。④当柱截面短短边尺寸大于于400mm且各边纵向钢钢筋多于3根时，或柱截截面短边尺寸寸不大于400mm但各边纵向钢钢筋多于4根时，应设置置复合箍筋。。第3章钢筋混凝凝土轴心受力力构件正截面面承载力计算算⑥在纵向向受压钢钢筋搭接接长度范范围内的的箍筋直直径不应应小于搭搭接钢筋筋较大直直径的0.25倍，间距距不应小小于10d，且不应应大于200mm（d为纵筋最最小直径径）。第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算⑤当柱中中全部纵纵筋配筋筋率超过过3%时，箍筋筋直径不不宜小于于8mm，且应焊焊成封闭闭环式，，其间距距不应大大于10d（d为纵筋最最小直径径），且且不应大大于200mm。螺旋箍筋筋轴心受受力柱是是由混凝凝土、纵纵筋和横横向钢筋筋组成，，横向钢钢筋采用用螺旋式式或焊接接环式钢钢筋。第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算3.3.2配有螺旋旋箍筋的的轴心受受压构件件(spiralstirrups)第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算1.受力分析析及破坏坏特征螺旋箍筋筋使核芯芯混凝土土处于三三向受压压状态，，限制了了混凝土土的横向向膨胀，，因而提提高了柱柱子的抗抗压强度度和变形形能力。。A素混凝土土柱；B普通箍筋筋柱；C螺旋箍筋筋柱当荷载增增加到使使螺旋箍箍筋屈服服时，才才使螺旋旋箍筋对对核芯混混凝土约约束作用用开始降降低，柱柱子才开开始破坏坏，柱破破坏时的的变形达达0.01。其极限荷荷载一般般要大于于同样截截面尺寸寸的普通通箍筋柱柱。x=0：fyAss1fyAss12sdcor2.配有螺旋旋箍筋的的轴心受受压构件件正截面面承载力力计算方方法第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算fy－箍筋抗抗拉强度度设计值值；Acor－混凝土土核心截截面面积积Acor=d2cor/4；Asso－箍筋的的换算截截面面积积Asso=（dcor/s）Assl；Assl－螺旋箍箍筋的截截面面积积；dcor－核心混混凝土直直径；s－螺旋箍箍筋的间间距。构件的承承载力计计算公式式：第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算（3-10）－间接钢钢筋对混混凝土约约束的折折减系数数：当混混凝土强强度等级级不超过过C50时，取1.0；当混凝凝土强度度等级为为C80时，取0.85，其间按按线性内内插法确确定。注意事项项：为防止混混凝土保保护层过过早脱落落，式(3-10)计算的N应满足N1.5××0.9(fyAs+fcA)第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算（3-10）凡属下列列情况之之一者，，不考虑虑间接钢钢筋的影影响：⑴当l0/d＞12时，长细细比较大大，有可可能因纵纵向弯曲曲引起螺螺旋箍筋筋不起作作用；⑵如果因混混凝土保保护层退退出工作作引起构构件承载载力降低低的幅度度大于因因核芯混混凝土强强度提高高而使构构件承载载力增加加的幅度度，即当当⑶当间接钢钢筋换算算截面面面积Asso小于纵筋筋全部截截面面积积的25%时，可以以认为间间接钢筋筋配置得得过少，，套箍作作用的效效果不明明显。第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算例3-3-2某多层框框架结构构（按无无侧移结结构考虑虑），底底层门厅厅柱为圆圆形截面面，直径径d=500mm，按轴心心受压柱柱设计。。轴力设设计值N=3900kN，计算长长度l0=6m，混凝土土C30，纵筋采采用HRB400，螺旋钢钢筋采用用HRB335。试求柱柱配筋。。解：柱长细比l0/d=6/0.5=12，符合要求。C30：fc=14.3N/mm2，HRB335：f'y=300N/mm2，HRB400：f'y=360N/mm2。先设纵向受压钢筋为620，As=1884mm2，柱核心截面直径dcor=450mm，核心截面面积Acor=d2cor/4=158962.5mm2，则第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算选螺旋箍筋为12，Assl=113.1mm2取s=60mm，满足40≤s≤80mm（或1/5dcor）验算满足。Asso=（dcor/s）Assl第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算3.公路桥涵涵工程配配有螺旋旋箍筋的的轴心受受压构件件正截面面承载力力计算方方法fcd－混凝土土抗压强强度设计计值；fsd－纵向受受压钢筋筋的抗压压强度设设计值；；fsd－间接钢钢筋抗拉拉强度设设计值；；Aso－螺旋式式或焊接接环式间间接钢筋筋的换算算截面面面积；Asol－单根间间接钢筋筋的截面面面积；；k－间接钢钢筋影响响系数。。间接钢筋筋的换算算截面面面积Asso不小于全全部纵筋筋截面面面积的25%；间距不不大于80mm及dcor/5（dcor为按间接接钢筋内内表面确确定的核核心截面面直径）），构件件长细比比l0/b≤12时：Aso=（dcor/s）Asol在配有螺螺旋式或或焊接环环式间接接钢筋的的柱中，，如计算算中考虑虑间接钢钢筋的作作用，则则间接钢钢筋的间间距不应应大于80mm及dcor/5（dcor为按间接接钢筋内内表面确确定的核核心截面面直径）），且不不宜小于于40mm；间接钢钢筋的直直径不应应小于d/4，且不应应小于6mm，d为纵向钢钢筋的最最大直径径。纵向钢筋筋通常沿沿截面周周边均匀匀配置，，一般为为6～8根，常用用的纵向向钢筋配配筋率为为0.8～2.5%。纵向受力力钢筋的的截面面面积，不不应小于于核心截截面面积积的0.5%；核心截截面面积积不应小小于构件件整个截截面面积积的2/3。第3章钢筋筋混凝土土轴心受受力构件件正截面面承载力力计算4.构