第三章：钢筋溷凝土轴心受力构件正截面承载力计算xhs-revise.ppt

1、研制单位：湖南大学,混凝土结构设计原理 (第3章电子教案),进入,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,第 3 章 轴心受力构件正截面承载力,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,本章重点,了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；,掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截 面承载力的计算方法；,了解建筑工程轴心受力构件与公路桥涵 工程轴心受力构件设计计算方法的相同 与不 同之处；,熟悉轴心受力构件的构造要求。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,

2、上一章,帮 助,下一章,3.2.1 受力过程及破坏特征,第阶段：从混凝土开裂到钢筋屈服。 裂缝截面与轴线垂直，并贯穿整个截面，混凝土退出工作，外力全部由钢筋承担。 裂缝截面钢筋应力突增，若配筋率不过小以至于立刻屈服，则截面还能继续承载，直至钢筋达到抗拉屈服强度fy。 一般情况下截面配筋率越高，在相同配筋率下钢筋直径越细、数越多，分布较均匀时，裂缝间距越小，裂缝宽度越细。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.2.2 建筑工程中的轴拉构件,1. 计算公式,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2. 构造要求,箍筋直径 d6m

3、m, 间距s 200mm (腹杆中 s 150mm)。,纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先 采用直径较小的钢筋。,钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连 接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不 得采用绑扎的搭接接头。,纵筋一侧配筋率 ，且 。 （ 为混凝土轴心抗拉强度设计值）,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.2.2 桥梁工程中的轴拉构件,Nd 拉力的组合设计值；,fsd 钢筋抗拉强度设计值， fsd 330 N/mm2 ；,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.3.1 概述,配筋 方式： 配有纵筋和箍筋 根据箍

4、筋形式不同可分为普通钢箍柱和螺旋钢箍柱。,纵筋的作用： 协助混凝土受压 承担由于初始偏心或偶然因素引起的附加弯矩作用引起的拉力 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。,实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。,箍筋的作用 固定纵筋位置，防止纵筋在混凝土压碎前压屈。 约束混凝土横向变形。尤其是螺旋箍筋有较强的约束力，能提高构件的承载力和延性。,柱的分类： 短柱：lo/i28, lo/b8（矩形）, lo/d7（圆形） 长柱：lo/

5、i 28, lo/b 8（矩形）, lo/d 7（圆形）,其中，柱的计算长度lo与两端支承有关：铰接时，lo= l， 两端固定：lo=0.5l。一端固定，一端为不动铰支应：lo=0.7l ，一端固定：一端自由lo=2 l具体见混凝土规范.,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件,1. 受力分析及破坏特征,短柱：混凝土压碎，钢筋压屈 长柱：构件压屈,l0 /i28 (l0 为柱计算长度， i为回转半径。) 矩形截面柱， l0 /b8,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2. 建筑工程配有普

6、通箍筋的轴压构件计算,j 稳定系数；, 钢筋抗压强度设计值；, 混凝土轴心抗压强度设计值；,当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于300mm时，混凝土强度设计值应乘以系数0.8。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章, 全部纵向受压钢筋面积；,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3. 桥涵工程中配有普通箍筋的轴压柱承载力, 稳定系数；, 混凝土抗压强度设计值；, 纵向受压钢筋抗压强度设计值。,4. 构造要求,材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用HRB400级。,截面： b250mm, l0 /b30 。,纵筋： d12mm,

7、圆柱中根数 6， 5； 50mm 350mm, c30mm。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,箍筋：封闭式 d6mm , d纵 /4； s400mm , 15d纵 。,螺旋箍筋柱 螺旋箍筋能有效约束混凝土受压后的横向变形，使核心区混凝土处于三向受力状态，从而间接提高了其抗压强度，因而也称间接钢筋柱。这种柱因施工复杂，钢筋用量较多，造价高，较少采用。 当柱承受很大轴心受压荷载，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若按普通钢箍配，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵筋量也不足以承受该荷载时，可考虑采用螺旋钢箍柱以提高承载力。,试验研究 压应力较小（

8、0.8fc)时，螺旋筋受力并不明显；荷载增大，出现裂缝和横向变形，此时箍筋对混凝土施加径向压力，达到fc时，核芯混凝土还能继续承压；荷载继续增加，螺旋筋拉应力增大至屈服，不能再约束混凝土的横向变形时核芯混凝土才被压碎，此时压应变可达0.01以上。,截面承载力 首先计算混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度fc1,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2.建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力,当螺旋筋屈服时，s2可由隔离体平衡条件求得：,以（3-6）代入（3-5），得：,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,根据轴向力平衡条件可得：,

9、混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,规范从提高安全度考虑，采用下式设计：,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,构造要求,间接钢筋的换算截面面积Asso应大于纵向钢 筋全部截面面积的25。,按式（3-9）算得的承载力应大于按式（3-3） 算得的承载力，但不应超过其1.5倍；,l0 /d12；,注意 为防止在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范规定， 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。即,对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定 对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,