水工钢筋混凝土之钢筋砼受压构件承载力计算

钢筋砼受压构件？第5章钢筋砼受压

构件承载力计算

第五章钢筋砼受压构件承载力计算

概述水电站厂房柱

第五章钢筋砼受压构件承载力计算

概述

第五章钢筋砼受压构件承载力计算5.1受压构件的构造要求

第五章钢筋砼受压构件承载力计算

概述受压构件分为轴心受压和偏心受压。实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范对偏心很小可略去不计，构件按轴心受压计算。偏心受压构件：柱、墙

大偏心受压：(受拉破坏）小偏心受压：(受压破坏）

实际构件：轴力、弯矩、剪力同时作用单向偏心受压构件：框架边柱双向偏心受压构件：框架角柱

第五章钢筋砼受压构件承载力计算5.1受压构件的构造要求第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.1受压构件的构构造要求一、截面形式式和尺寸采用方形或矩形截面，截面长边布在在弯矩作用方方向，长短边边比值1.5～2.5。也可采用T形、工字形截面。桩桩常用圆形截面。截面尺寸不宜宜过小，水工建筑现浇浇立柱边长300mm。截面边长800mm，50mm为模数，边长长800mm，以100mm为模数。二、砼受压构件承载载力主要取决决于砼强度，，应采用强度度较高的砼，，如C20、C25、C30或更高。5.1受压构件的构构造要求第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.1受压构件的构构造要求三、纵向钢筋筋作用：①协助砼受压；；②承担弯矩。常用HRB335、HRB400级。不宜用高强钢钢筋(为什么？)。直径12mm，常用直径12～32mm。现浇时纵筋净距50mm，最大间距300mm。长边600mm，中间设10～16mm纵向构造钢筋，间距500mm。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.1受压构件的构构造要求受压钢筋数量量不能过少。。规范规定：：HPB235：偏压构件受压压或受拉筋配筋率0.25％(柱)或0.20％(墙)；HRB335、HRB400、RRB400级钢：偏压构件受压或受拉筋筋配筋率0.20％(柱)或0.15％(墙)；轴心受压构件件：全部纵筋配筋筋率0.6％。纵筋不宜过多多，合适配筋筋率0.8％～2.0％。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.1受压构件的构构造要求四、箍筋作用：①阻止纵筋受压压向外凸，防防止砼保护层层剥落；②约束砼；③抗剪。箍筋应为封闭闭式。纵筋绑扎搭接接长度内箍筋筋要加密。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.1受压构件的构构造要求箍筋直径和间间距直径：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第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.1受压构件的构构造要求截面有内折角角时箍筋的布布置基本箍筋和附附加箍筋1-基本箍筋2-附加箍筋第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.2轴心受压构件件正截面承载载力计算短柱应变柱全截面受压压，压应变均均匀。钢筋与砼共同同变形，压应应变保持一样样。一、试验结果果5.2轴心受压构件件正截面承载载力计算受力过程（图5-5）荷载较小，砼砼和钢筋应力力比符合弹模模比。荷载加大，应应力比不再符符合弹模比。。荷载长期持续续作用，砼徐徐变发生，砼砼与钢筋之间间引起应力重分配。。钢筋受力比比例增大，砼砼受力比例减减小。破坏时，砼的的应力达到fc，钢筋应力达达到fy。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.2轴心受压构件件正截面承载载力计算不同箍筋短柱的荷载—应变图A——不配筋的素砼砼短柱；B——配置普通箍筋筋的钢筋砼短短柱；C——配置螺旋箍筋筋的钢筋砼短短柱。箍筋形式和间间距对受力有有较大影响第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.2轴心受压构件件正截面承载载力计算不同箍筋短柱的荷载—应变图钢筋混凝土短短柱与素混凝凝土短柱比：：承载力高延性好螺旋箍筋对延延性的增加更更显著普通箍筋短柱柱正截面极限限承载力由两两部分组成：：Nu——破坏时的极限限轴向力；Ac——砼截面面积积；A's——全部纵向受受压钢筋截截面面积。。第五章钢钢筋砼受受压构件承承载力计算算5.2轴心受压构构件正截面面承载力计计算第五章钢钢筋砼受受压构件承承载力计算算5.2轴心受压构构件正截面面承载力计计算长柱不仅发发生压缩变变形，还发发生纵向弯曲。（原因：效效应）长柱破坏荷荷载小于短短柱，柱子子越细长小小得越多。。用稳定系数表示长柱承载力较短柱的降低。

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

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

偏心受压构件图Ne0

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

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

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

fyAs

s'sA'sNhe0e’第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.3偏心受压构件件正截面承载载力计算（二）小偏心心受压（受压压破坏）三个基本方程程，四个未知知数，As、A's、ss和x，无唯一解。。小偏心受压，，即x>xb，ss<fy，As未达到受拉屈屈服。为使用钢量最最小，可取。。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.3偏心受压构件件正截面承载载力计算当时时，As一侧砼可能先先达到受压破破坏。对A's取矩，可得：：e'=0.5h-a'-e0,h'0=h-a'★小偏压还需验验算垂直弯矩矩作用平面的的轴心受压承承载力。（三）矩形截截面偏心受压压构件承载力复核第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.3偏心受压构件件正截面承载载力计算（1）求x（先按大偏心心受压计算））(2)当x≤xbh0时，大偏心受受压x>2a'x<2a'第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.3偏心受压构件件正截面承载载力计算(3)当x>xbh0时，小偏心受受压。按小偏心受压压承载力计算算方法重新计计算。若x>1.6-xb，取ss=-fy'重新计算x若x<1.6-xb偏心受压构件件设计步骤1求ηe02用ηe0和0.3h0比较判断大小小偏压3判断为大偏压压时，用大偏偏压公式设计计4判断为小偏压压时，假定As用最小配筋率率配筋筋，用小偏压压公式求x，根据x大小进行纵筋筋用量计算。。5判断最小配筋筋率注意：小偏压尚应验验算受拉区纵纵筋受压验算算、短边方向向轴压验算。。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.3偏心受压构件件正截面承载载力计算实际工程中，，受压构件常常承受变号弯弯矩作用，当当弯矩数值相相差不大，可可采用对称配配筋。对称配筋构造造简单，施工工方便，不会会在施工中产产生差错。对称配筋截面面，即As=As'，fy=fy'，a=a'。第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.4配置对称钢筋筋的偏心受压压构件复习基本公式式：5.4配置对称钢筋筋的偏心受压压构件12第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.4配置对称钢筋筋的偏心受压压构件x2a'x2a'(一)大偏心受压As=As'，fy=fy'，12第五章钢钢筋砼受压构构件承载力计计算5.4配置对称钢筋筋的偏心受压压构件(二)小偏心受压联立求解，需需解x的三次方程，，为简化计算算，近似取x(1-0.5x)为0.45。1As=As'，2第五章钢钢筋砼受受压构件承承载力计算算5.4配置对称钢钢筋的偏心心受压构件件对称配筋同同样需要注注意：计算偏心距距增大系数数As>=rminbh0大小偏心的的区分看例题5-5第五章钢钢筋砼受受压构件承承载力计算算5.5偏心受压构构件截面承承载力N与M的关系5.5偏心受压构构件截面承承载力N与M的关系同样截面尺尺寸、材料料强度和配配筋的偏压压构件，当当轴向压力力的偏心距距e0不同时，会会得到不同同的破坏轴轴向压力。。因此在设计计中，必须须判断哪一一种M与N的组合是最最危险的，，以用来进进行配筋设设计。如何判断？？5.5偏心受压构构件截面承承载力N与M的关系以对称配筋大偏压压为例Nu-Mu相关曲线截面尺寸、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)小偏压情况况同理可得得(BC段)将代入，得：第五章钢钢筋砼受受压构件承承载力计算算5.5偏心受压构构件截面承承载力N与M的关系C点为轴压承承载力N0；A点为纯弯承承载力M0；B点为大、小小偏心分界界。