结构设计原理课件 单元七 轴心受压构件承载力计算

单元七

轴心受压构件承载力计算结构设计原理01§7-1概述02§7-2普通箍筋柱03§7-3螺旋箍筋柱目录单元七轴心受压构件承载力计算§7-1

概述单元七轴心受压构件承载力计算§7-1概述说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱①能叙述出轴心受压构件的定义；②能区分轴心受压构件的两种类型；学习目标：✱✱1、受压构件：以承受轴向压力为主的构件。2、轴心受压构件：当纵向外圧力作用线与受压构件轴线相重合时，此受压构件为轴心受压构件。§7-1概述一、轴心受压构件的定义§7-1概述说明：sv——箍筋间距；d——箍筋直径；

dcor——混凝土核心直径a）普通箍筋柱b）螺旋箍筋柱说明：1、真正意义上的轴心受压构件是不存在的。2、如果偏心距很小，在工程设计中容许忽略不计时，按轴心受压构件计算。1、划分标准：根据箍筋的功能和配置方式划分。2、类型：

普通箍筋柱-配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件。

螺旋箍筋柱-配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件。二、钢筋混凝土轴心受压构件的类型§7-1概述

纵向受力钢筋：（1）协助混凝土受压力（2）承受可能存在的不大的弯矩（3）防止构件的突然脆性破坏

普通箍筋：防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。

螺旋箍筋：使截面核心混凝土成为约束混凝土，提高构件的承载力和延性。三、各类钢筋的作用§7-1概述§7-2普通箍筋柱单元七轴心受压构件承载力计算§7-2普通箍筋柱课题一几点说明1、能叙述出普通箍筋柱的构造（截面形状、尺寸、配筋）要求。2、能说出长短柱的破坏形态。3、会计算轴心受压构件的稳定系数。学习目标：✷✷✷说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱✷课题一几点说明一、构造要求§7-2普通箍筋柱（一）说明：1、截面形状：多为正方形、矩形等。2、纵向钢筋为对称布置，沿构件高度设置有等间距的箍筋。3、轴心受压构件的承载力主要由混凝土承担，设置纵向钢筋的目的是为了：(1)协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸；(2)承受可能存在的不大的弯矩；(3)防止构件的突然脆性破坏。普通箍筋的作用是，防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。（二）具体要求1.混凝土：一般多采用C30以上的混凝土。2．截面尺寸：构件截面尺寸(矩形截面以短边计)不宜小于25cm。通常按5cm一级增加；在80cm以上时，则采用10cm为一级。3．纵向钢筋：多采用HPB300、HRB400等热轧钢筋。直径：12mm以上

，根数≥4

，纵筋之间净距50mm≤Sn≤350mm，净保护层:≥30mm。课题一几点说明一、构造要求§7-2普通箍筋柱纵向钢筋的配筋率：构件的全部纵向钢筋配筋率宜在0.5%～5%之间。一侧纵向钢筋最小配筋率：0.2%一般纵向钢筋的配筋率约为1%～2%。课题一几点说明一、构造要求§7-2普通箍筋柱4.箍筋

●箍筋直径：应不小于纵向钢筋直径的1/4,且不小于8mm;

●箍筋间距：箍筋的间距不应大于纵向受力钢筋直径的15倍、不大于构件短边尺寸（圆形截面采用0.8倍直径）并不大于400mm。纵向受力钢筋搭接范围内的箍筋间距，不应大于主钢筋直径的10倍，且不大于200mm。纵向钢筋截面面积大于混凝土截面面积3%时，箍筋间距应不大于纵向钢筋直径的10倍，且不大于200mm。课题一几点说明一、构造要求§7-2普通箍筋柱课题一几点说明二、破坏形态§7-2普通箍筋柱

轴心受压构件试验采用的A、B两种试件，它们的材料强度等级、截面尺寸和配筋均相同，但柱的长度不同(右图)。轴心压力用油压千斤顶施加，并用电子秤量测压力大小。并在柱长度一半处设置百分表，测量其横向挠度。目的是采取对比方法来观察长细比不同的轴心受压构件的破坏形态§7-2普通箍筋柱轴心受压短柱：压碎破坏轴心受压长柱：失稳破坏课题一几点说明二、破坏形态课题一几点说明三、纵向弯曲系数§7-2普通箍筋柱轴向受压构件稳定系数

：长柱失稳破坏时的临界压力

与短柱压坏时的轴心压力

的比值。即：

纵向弯曲系数主要与构件的长细比有关，混凝土强度等级及配筋率对其影响很小。长细比的表达式为：

矩形截面：

圆形截面：

一般截面：其中为截面的最小回转半径《桥规》根据试验资料，考虑到长期作用的影响和作用偏心影响，规定了稳定系数值，见书中表（表7-1）。课题二

正截面承载力计算§7-2普通箍筋柱1、能画出普通箍筋柱的荷载-应变曲线。2、能写出普通箍筋柱正截面承载力计算公式。3、能进行普通箍筋柱正截面设计和承载力复核。学习目标：✷✷✷说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱✷✷课题二正截面承载力计算一、柱的荷载-应变曲线§7-2普通箍筋柱柱的荷载-应变曲线课题二正截面承载力计算

§7-2普通箍筋柱二、计算公式

——轴心受压构件稳定系数，按表7-1采用；

——构件毛截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%时，

应改用

；

——全部纵向钢筋的截面面积。§7-2普通箍筋柱课题二正截面承载力计算

三、计算内容

轴向受压构件稳定普通箍筋柱的正截面承载力计算，分为截面设计和承载力复核两种情况。

1．截面设计

已知：截面尺寸，计算长度，混凝土轴心抗压强度设计值，钢筋抗压强度设计值，轴向压力设计值

，结构的重要性系数

。

求：纵向钢筋

§7-2普通箍筋柱课题二正截面承载力计算

三、计算内容

1．截面设计解法一：（1）计算长细比

，由表7—1查得相应的稳定系数

；（2）由公式计算所需钢筋截面积：（3）由

计算值及构造要求选择并布置钢筋。§7-2普通箍筋柱解法二：若截面尺寸未知（1）先假定配筋率，并设=1；则可将代入公式得：

则

构件的截面面积确定后，结合构造要求选取截面尺寸（截面的边长要取整数）。然后，按构件的实际长细比，确定稳定系数，再由公式计算所需的钢筋截面面积，最后按构造要求选择并布置钢筋。

课题二正截面承载力计算

三、计算内容

1．截面设计

§7-2普通箍筋柱2.承载力复核已知：截面尺寸，纵向钢筋

，计算长度

，混凝土和钢筋的抗压设计强度，轴向力组合设计值

。求：截面承载能力解法：首先应检查纵向钢筋及箍筋布置是否符合构造要求。由已知截面尺寸和计算长度计算长细比，查得相应的稳定系数

，由公式计算轴心受压构件正截面承载能力

，且应满足

，说明构件的承载力是足够的。课题二正截面承载力计算

三、计算内容

§7-3螺旋箍筋柱单元七轴心受压构件承载力计算§7-3螺旋箍筋柱1、了解螺旋箍筋柱的构造要求2、能描述螺旋箍筋柱的受力特点及破坏特性3、能写出正截面承载力的计算公式及使用条件4、能进行螺旋箍筋柱正截面承载力计算。说明：是重点；既是重点，也是难点。✱✱✱学习目标：✷✷✷✷✷✷一、构造要求§7-3螺旋箍筋柱

螺旋箍筋柱的截面形状多为圆形或正多边形，设有连续环绕的间距较密的螺旋箍筋或焊接环式箍筋。l.纵向钢筋应沿圆周均匀分布，

；

2.间接钢筋的螺距或间距不应大于核心直径的1/5，亦不应大于80mm，且不应小于40mm。3.纵向受力钢筋应伸入与受压构件连接的上下构件内，其长度不应小于受压构件的直径且不应小于纵向受力钢筋的锚固长度。4.间接钢筋的直径不应小于纵向钢筋直径的1/4，且不小于8mm。螺旋筋的作用是使截面中间部分(核心)混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的承载力和延性。二、受力特点与破坏特性§7-3螺旋箍筋柱

在压应变

以前，螺旋箍筋柱的应变变化曲线与普通箍筋柱基本相同，当作用（荷载）继续增加，直至混凝土和纵筋的压应变

时，纵筋已经屈服，箍筋外面的混凝土保护层开始崩裂剥落，混凝土的截面积减小。这时，核心混凝土处于三向受压状态，其抗压强度超过了棱柱体抗压强度，补偿了剥落的外围混凝土所承担的压力，曲线逐渐回升。随着作用（荷载）不断增大，螺旋箍筋中的环向拉力也不断增大，直至螺旋箍筋达到屈服，不能再约束核心混凝土的横向变形，混凝土被压碎，构件即破坏。螺旋箍筋柱的正截面破坏的特征是其核心混凝土压碎、纵向钢筋已经屈服。而在破坏之前，柱的混凝土保护层早已剥落。三、正截面承载力计算§7-3螺旋箍筋柱

螺旋箍筋柱的正截面抗压承载能力是由核心混凝土、纵向钢筋、螺旋式或焊接环式箍筋三部分的承载力所组成，其正截面承载力可按下式计算：§7-3螺旋箍筋柱三、正截面承载力计算

在利用上