受压构件的截面承载力计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章,受压构件的截面承载力,本章重点,1.概述（轴心受压构件、偏心受压构件、双向偏心受压构件）,2.配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算（轴心受压短柱、长柱的受力特点和破坏形态，柱的计算长度，稳定系数，计算公式）,3.配有螺旋式（或焊接环式）箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算（箍筋的横向约束作用、承载力公式计算原理及适用条件）,4.偏心受压构件正截面承载力计算的有关原理,(1)偏心受压构件正截面的破坏形态和机理（大偏心受压破坏、小偏心受压破坏发生的条件及破坏特点，界限破坏、界限相对受压区高度）；,(2)偏心受压构件的纵向弯曲、偏心距增大系数；,(3)偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定、附加偏心距；,5.不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算（大、小偏心受压构件承载力计算公式，小偏心受压构件中远离纵向压力一侧纵筋应力的取值，截面的设计）,6.对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算（大、小偏心受压构件的判别、承载力计算公式，截面的设计）,7.形截面偏心受压构件正截面承载力计算（对称配筋构件）,8.偏心受压构件弯矩轴力相关曲线,9.双向偏心受压构件正截面承载力计算的原理,6.1 概述,受压构件分为轴心受压构件和偏心受压构件。

轴心受压构件：轴向力作用在构件截面的形心上偏心受压构件：轴向力不作用在构件截面的形心上（有弯矩和轴力共同作用的构件）a),轴心受压,(b),单向偏心受压,实际工程中真正的轴心受压构件是没有的由于施工的偏差及混凝土的不均匀性和钢筋的不对称性,都将使构件产生初始偏心距,所以即时设计时理论计算是轴心受压构件,也不一定为轴心受压构件,但对于一些偏心距较小的构件,可按轴心受压构件计算受压构件在实际工程中应用比较广泛,下面看几张图片实例说明,New Antioch Bridge.This high-level bridge completed in 1979 replaced an older truss-type lift bridge crossing the main shipping channel.The bridge consists of continuous spans of variable depth in Cor-Ten steel.Maximum span is 460 ft,and maximum height of roadway above water level is 135 ft.(California),Elevated highway.Taken during construction.Designed as concrete box girders,these bridges were cast in place and post-tensioned.(Vienna,Austria),Highway interchange structure.Spans are all multi-cell reinforced concrete box girders.Being stiff in torsion,these sections can be supported on a single line of columns,as well as on double columns or bents.(Oakland,California),Elevated highway,San Pablo Bay,California.The 2-story concrete frames supporting the roadway are loaded on the top beam by highway loading,and transversely by inertia forces due to earthquake.(San Francisco Bay Area),工业和民用建筑中的单层厂房和多层框架柱,偏心受压构件,偏心受压构件拱和屋架上弦杆，以及水塔、烟囱的筒壁等属于偏心受压构件,偏心受压构件,受压构件的配筋构造要求,6.2.1 截面形状和尺寸,通常,采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。

桥墩、桩和公共建筑中的柱主要采用圆形截面柱的截面尺寸不宜过小，不宜小于,250*,250,一般应控制在,l,0,/,b,30,及,l,0,/,h,25,当柱截面的边长在,800mm,以下时，一般以,50mm,为模数，边长在,800mm,以上时，以,100mm,为模数I,形,截面，翼缘厚度不宜小于,120,mm,，腹板厚度不宜小于,100,mm,6.2 受压构件构造要求,6.2.2 材料强度,混凝土,：,受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30C40，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经常使用钢筋,：,纵向受力钢筋通常采用HRB335级(级)和HRB400级(级)钢筋，不宜采用高强钢筋受压构件的配筋构造要求,纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，对受压构件的最小配筋率应有所限制规范规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于,0.6%；,同时一侧受压钢筋的配筋率不应小于,0.2%，,受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。

另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，,全部纵筋配筋率不宜超过5%全部纵向钢筋的配筋率按,r,=(,A,s,+,A,s,)/,A,计算，一侧受压钢筋的配筋率按,r,=,A,s,/,A,计算，其中,A,为构件全截面面积6.2.3 纵向钢筋,受压构件的配筋构造要求,柱中纵向受力钢筋的的直径,d,不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于8根，且应沿周边均匀布置纵向钢筋的保护层厚度要求见表，且不小于钢筋直径,d,当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于50mm；,对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小应按梁的规定取值截面各边纵筋的中距不应大于350mm当,h,600mm时，在柱侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋受压构件的配筋构造要求,箍筋,复合箍筋,复合箍筋,拉筋,受压构件的配筋构造要求,箍 筋,受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于,d,/4，且不小于6mm，此处,d,为纵筋的最大直径箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸；对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于15,d,；对焊接钢筋骨架不应大于20,d,，此处,d,为纵筋的最小直径。

当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不宜小于8mm，且箍筋末端应应作成135的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于10箍筋直径，或焊成封闭式；此时，箍筋间距不应大于10纵筋最小直径，也不应大于200mm当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过多于3根时，或当柱截面短边未大于400mm，但各边纵筋配置根数超过多于4根时，应设置复合箍筋对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损第六章 受压构件承载力计算,第六章 受压构件承载力计算,内折角不应采用,内折角不应采用,复杂截面的箍筋形式,6.3 轴心受压构件的截面承载力计算,Behavior of Axial Compressive Member,一、配有纵筋和普通箍筋柱的承载力计算,二、配有纵筋和螺旋式(或焊接环式)箍筋柱的承载力计算（螺旋箍筋柱）,第六章 受压构件承载力计算,6.3.1 轴心受压普通箍筋柱的正截面承载力计算,纵筋作用,：纵筋帮助混凝土承受压力，以减小构件的截面尺寸；防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性；以及减小混凝土的徐变变形箍筋作用：,箍筋能与纵筋形成骨架；防止纵筋受力后外凸；提高混凝土的强度,。

N,1受力分析和破坏特征,矩形截面轴心受压,短柱,在轴心荷载作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的当外力较小时压缩变形的增加与外力的增长成正比，但外力稍大后，变形增加的速度快于外力增长的速度，配置纵筋数量越少，这个现象越为明显,随着外力的继续增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎而整个柱破坏,N,初始受力,试验表明，在整个加载过程中，由于钢筋和混凝土之间存在着粘结力，两者压应变基本一致,钢筋与混凝土的应力,变形条件：,e,s,=,e,c,=,e,物理关系,：,平衡条件：,1,E,s,钢筋：,混凝土：,根据变形条件：,e,s,=,e,c,=,e，,确定钢筋及混凝土的 应力及其关系,建立混凝土与钢筋间的应力关系,根据平衡条件确定混凝土应力与N的关系,受压钢筋配筋率,平衡条件：,混凝土与N的关系,根据平衡条件确定钢筋应力与N的关系,钢筋应力与N的关系：,E,是常数，而,是一个随着混凝土压应力的增长而不断降低的变数,混凝土与N的关系,钢筋应力与N的关系,荷载,很小时,(弹性阶段)，N与混凝土和钢筋的应力的关系基本上是,线性关系,。

此时,钢筋应力与混凝土应力成正比,随着荷载的增加，混凝土的塑性变形有所发展进入,弹塑性阶段,(,12时，因长细比较大，因纵向弯曲引起螺旋筋不起作用；,(2)当算得受压承载力小于按普通箍筋柱算得的受压承载力；,(3)当间接钢筋换算截面面积小于纵筋全部截面面积的25时，可以认为间接钢筋配置得太少，套箍作用的效果不明显间接钢筋间距不应大于800mm及,d,cor,5，也不小于40mm。