钢筋混凝土受压构件承载力计算讲义

钢筋混凝土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。

一、概述水电站厂房柱一、截面形式和尺寸采用方形或矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，长短边比值1.5～2.5，构件细长比l0/b一般为15左右，不宜大于30。也可采用T形、工字形截面。桩常用圆形截面。截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长250mm。截面边长800mm，50mm为模数，边长800mm，以100mm为模数。二、砼受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度等级较高的砼，如C20、C25、C30或更高。第一节受压构件的构造要求三、纵向钢筋作用：①协助砼受压；②承担弯矩。

常用II级、III级。不宜用高强钢筋直径12mm，常用直径12～32mm。现浇时纵筋净距50mm，最大间距300mm。在柱子中全部纵向钢筋的合适配筋率为0.8%-2.0%5.1受压构件的构造要求

四、箍筋作用：①阻止纵筋受压向外凸，防止砼保护层剥落；②约束砼；③抗剪。箍筋都应做成封闭式。纵筋绑扎搭接时的处理纵向钢筋配筋率超过3%的处理箍筋直径和间距截面有内折角时箍筋的布置基本箍筋和附加箍筋第二节轴心受压构件正截面承载力计算试件为配有纵筋和箍筋的短柱。柱全截面受压，压应变均匀。钢筋与砼共同变形，压应变保持一样。加载过程中的应力重分布：一、试验结果荷载较小，砼和钢筋应力比符合弹性模比。荷载加大，应力比不再符合弹模比。荷载长期持续作用，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起应力重分配。破坏时，砼的应力达到，钢筋应力达到。破坏时一般是纵筋先达到屈服强度，此时可持续增加一些荷载，直到混凝土达到最大压应变值。不同箍筋短柱的荷载—应变图

A——不配筋的素砼短柱；B——配置普通箍筋的钢筋砼短柱；C——配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。长柱不仅发生压缩变形，还发生纵向弯曲。长柱破坏荷载小于短柱，柱子越细长小得越多。

用稳定系数

表示长柱承载力较短柱的降低。

普通箍筋短柱正截面极限承载力

Nu——破坏时的极限轴向力；

Ac——砼截面面积；

A's——全部纵向受压钢筋截面面积。显然，稳定系数是个小于1的数值。影响值的主要因素素为长细比l0/b。l0/b<8的称为短柱。。实际工程构件件计算长度l0取值可参考规规范。长细比限制在l0/b30，l0/h25。二、普通箍筋筋柱的计算N——轴力设计计值(包括和和值值在内)；；A——构件截面面面积；（当当配筋率大于于3%时，需需扣除纵向钢钢筋截面面积积）——全部纵筋筋的截面面积积；——轴压构件件的稳定系数数。基本公式：【例】某现浇浇的轴心受压压柱，柱底固固定，顶部为为不移动铰接接，柱高6500mm，，永久荷载标标准值产生的的轴向压力NGK=480kN（包括自重重），可变荷荷载标准值产产生的轴向压压力NQK=520kN，该柱安全全级别为二级级，采用C25混凝土，，HRB335钢筋，试试设计截面及及配筋。5.3.1破破坏特征1.受拉破破坏：偏心距e0较大，且As配筋合适受拉侧混凝土土较早出现裂裂缝，As的应力首先达达到屈服强度度。裂缝迅速开展展，受压区高高度减小。受压侧钢筋A's受压屈服，压压区混凝土压压碎而达到破破坏。延性破坏，破坏特征与配有有受压钢筋的适适筋梁相似，也称为“大偏心受压破坏坏”图5-11大大偏心受压构件件破坏形态第三节偏心心受压构件正截截面承载力计算算(二)第二类破破坏情况——受受压破坏破坏特征是受压砼先达到极极限应变而压坏，As未达到屈服，破坏具有脆性性性质，也称为““小偏心受压破坏坏”。e0很小，全部受压压e0稍大，小部分受受拉e0较大，拉筋过多多个别情况：e0极小，As配置过少，破坏可能在距轴向向力较远一侧发生生。二、矩形截面偏心心受压构件的计算算基本假定同受弯构构件。承载力计算的基本本公式：N——轴向力设计计值；——受拉边或受压压较小边钢筋的应应力；e0——轴向力对截面面重心的偏心距，，e0＝M／N。‘受拉侧’钢筋应应力ss根据平截面假定中和轴正好通过As位置，,即时时，取；；<，即时时，取=。大小偏心受压构件件的界限！为避免采用上式出出现x的三次方程考虑：当x=xb，ss=fy；当x=0.8，ss=0。三、相对界限受压压区计算高度根据平截面假定，，受拉筋屈服与受压区砼边缘ecu同时达到时，相对对界限受压区计算算高度：大偏心受压破坏小偏心受压破坏两种偏心受压破坏坏的界限四、偏心受压构件件纵向弯曲的考虑虑长细比大的偏压构构件，承载力比短短柱低。纵向弯曲产生附加加偏心距f，实际偏心距增大为为e0+f。——偏心距增大系系数。根据大量理论分析析及试验结果，规规范给出偏心距增增大系数的计算公公式：对于lo/h≤8的短短柱，可可不考虑虑纵向弯弯曲的影影响，取取η=1。lo/h>30的长长柱，公式不再再适用当时时，取其其值为1当l0/h<=15时时，，取=1五.矩形形截面偏偏心受压压构件的的截面设设计及承承载力复复核大小偏心心受压的的实用判判别准则则若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（一）大大偏心受受压（受受拉破坏坏）（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得★若A's<rmin'bh0?取A's=rmin'bh0，按A's为已知情情况计算算。（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'中心取矩若x<2a'？As和As'均需满足最小小配筋率要求求。fyAss'sA'sNhe0e’（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未达到到受拉屈服。。为使用钢量最最小，可取As=rminbh0。xsAs确定As后，可求得x:⑴若x>h，取x=h；（2）如xxbh0，按大偏压重算算；（3）若x<1.6-xb，直接解算；；（4）若x>1.6-xb，取ss=-fy'及x=1.6-xb，再解算。当若远离轴向压压力一侧的钢钢筋As配置过少，该该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'5.2.2截截面承载力力复核进行承载力复复核时，一般般已知截面尺尺寸、配筋量、混凝凝土强度等级级及钢筋品种种，构件计算算长度、以及及构件需要承承受的轴向力力设计值N和偏心距、要要求复核截面面的承载力是是否安全，或或是在已知N值时，求所能能承受的弯矩矩设计值M（过程略）。。，，例7-6一一混凝土强度度等级为C25的钢筋混混凝土柱，截截面尺寸为b*h=400mm*600mm，，若已知受拉拉钢筋为422，受压钢钢筋为220，，偏心距增大大系数为1.09，l0=5.5m，，试求e0=350mm时截面所能能承担的轴向向压力设计值值N和弯矩设设计值M。解：1.初步步判断偏心类类型2.判断是否否确实为大偏偏心受压与假定相符，，的确为大偏偏心受压且3.确定承载载力由式1得第四节配配置对称钢筋筋的偏心受压压构件实际工程中，，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‘。若N>Nb，按小偏心受压情况计算；若N≤Nb，按大偏心受压情况计算x2a'x<2a'(一)大偏心心受压(二)小偏心心受压这是x的三次方程，，为简化计算算，近似取x(1-0.5x)