鋼筋混凝土柱的設(shè)計和構(gòu)造.ppt

第7章 鋼筋混凝土柱的設(shè)計及構(gòu)造,教學(xué)目標(biāo)： 通過本章學(xué)習(xí)掌握鋼筋混凝土柱的設(shè)計方法及構(gòu)造要求；理解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計結(jié)果是通過計算書和施工圖來表達(dá)。,一、構(gòu)造要求,二、軸心受壓柱承載力計算,三、軸心受壓柱截面設(shè)計步驟,1.材料選擇 受壓構(gòu)件的承載力主要取決于混凝土強度，混凝土宜采用較高強度等級,C25及以上等級的混凝土，對于高層建筑的底層柱可采用更高強度等級的混凝土；縱向鋼筋一般選用HRB335和HRB400、RRB400級熱軋鋼筋；箍筋一般采用HPB235級、HRB335級鋼筋，也可采用HRB400級鋼筋。,一、構(gòu)造要求,一般采用正方形或矩形。截面尺寸不宜小于250250，控制在l0/b30、l0/h25、l0/d25。l0為柱的計算長度，b為柱的短邊，h為柱的長邊，d為圓形柱的直徑。當(dāng)截面的邊長在800以下時，以50為模數(shù)，邊長在800以上時，以100為模數(shù)。 框架柱截面尺寸可取h（1/151/20）H，H為層高；柱截面寬度可取b（12/3）h。截面高度不宜小于400mm，寬度不宜小于350mm，為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4。,2.確定構(gòu)件形狀和尺寸,受力縱筋的配筋率 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%，也不應(yīng)小于0.6%；從經(jīng)濟和施工方便角度考慮，受壓鋼筋的配筋率一般不超過3%，通常在0.5%2%之間。,3.縱向鋼筋,受力縱筋的直徑 不宜小于12mm，通常在1632mm范圍內(nèi)選用。 受力縱筋的布置和間距 矩形截面鋼筋根數(shù)不得少于4根。軸心受壓構(gòu)件中縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面四周均勻配置，偏心受壓構(gòu)件中縱向受力鋼筋應(yīng)布置在離偏心壓力作用平面垂直的兩側(cè)。圓形截面鋼筋根數(shù)不宜少于8根，且不應(yīng)少于6根，應(yīng)沿截面四周均勻配置?？v向受力鋼筋的凈間距不應(yīng)小于50mm；偏心受壓構(gòu)件中距不宜大于300mm（圖7.6）。,一、構(gòu)造要求,受力縱筋的作用 協(xié)助混凝土受壓，減少截面尺寸；承受可能產(chǎn)生的較小彎矩；防止脆性破壞，增加構(gòu)件延性；減小混凝土徐變變形。,4.縱向構(gòu)造鋼筋 當(dāng)偏心受壓柱的截面高度h不小于600mm時，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑為1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋，其間距不宜大于500mm，并相應(yīng)地設(shè)置拉筋或復(fù)合箍筋。拉筋的直徑和間距可與基本箍筋相同，位置與基本箍筋錯開（圖7.7）。 圖7.7 偏壓柱構(gòu)造鋼筋的設(shè)置,一、構(gòu)造要求,箍筋的作用 防止縱筋向外壓屈，提高柱的受剪承載力，與縱筋形成骨架，且對核心部分的混凝土起到約束作用。 箍筋的形式 受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)作成封閉式。對于形狀復(fù)雜的構(gòu)件，不可采用具有內(nèi)折角的箍筋。其原因是，內(nèi)折角處受拉箍筋的合力向外，可能使該處混凝土保護層崩裂。 圖7.8 復(fù)雜截面的箍筋形式,一、構(gòu)造要求,5.箍筋,當(dāng)柱截面短邊尺寸大于400mm，且各邊縱向鋼筋多于3根時，或當(dāng)柱截面短邊不大于400mm，但各邊縱向鋼筋多于四根時，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋，其布置要求是使縱向鋼筋至少每隔一根位于箍筋轉(zhuǎn)角處（見圖7.9所示）。,圖7.9 箍筋的構(gòu)造 （a）軸心受壓柱 (b)偏心受壓柱,一、構(gòu)造要求,5.箍筋,箍筋的形式,箍筋的直徑和間距 箍筋直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm，（d為縱向鋼筋的最大直徑）。箍筋間距不應(yīng)大于400mm及構(gòu)件截面的短邊尺寸，且不應(yīng)大于15d（d 為縱向鋼筋的最小直徑）。 柱內(nèi)縱向鋼筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋間距應(yīng)加密，其直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋較大直徑的0.25 倍。當(dāng)搭接鋼筋受壓時，箍筋間距不應(yīng)大于10d，且不應(yīng)大于200mm；當(dāng)搭接鋼筋受拉時，箍筋間距不應(yīng)大于5d，且不應(yīng)大于100mm，d為縱向鋼筋的最小直徑。當(dāng)受壓鋼筋直徑d25mm時，尚應(yīng)在搭接接頭兩個端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)置兩個箍筋。,一、構(gòu)造要求,5.箍筋,鋼筋混凝土受壓構(gòu)件按縱向力與構(gòu)件截面形心相互位置的不同，可分為軸心受壓構(gòu)件與偏心受壓構(gòu)件（單向偏心受壓和雙向偏心受壓構(gòu)件），如圖7.3所示。當(dāng)縱向外力N的作用線與構(gòu)件截面形心軸線重合時為軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)縱向外力N的作用線與構(gòu)件截面形心軸線不重合時為偏心受壓構(gòu)件。 （a）軸心受壓 （b）（c）單向偏心受壓 （d）雙向偏心受壓 圖7.3 軸心受壓和偏心受壓,二、軸心受壓柱承載力計算,1.短柱破壞形態(tài) 由于混凝土和鋼筋具有相近的壓應(yīng)變，兩者可共同工作，當(dāng)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變時，柱的四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，混凝土保護層脫落，縱向鋼筋被壓曲，向外凸出，混凝土被壓壞而導(dǎo)致構(gòu)件破壞。破壞時，一般中等強度的鋼筋能達(dá)到抗壓屈服強度，兩者強度都能充分利用。,二、軸心受壓柱承載力計算,短柱破壞形態(tài),長柱破壞形態(tài),2.長柱破壞形態(tài) 實際工程中構(gòu)件的初始偏心是不可避免的，對于長柱而言側(cè)向彎曲不能忽略，構(gòu)件將在壓力和彎矩的共同作用下，在壓應(yīng)力較大的一側(cè)首先出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋壓彎向外凸出，由于混凝土柱失去平衡，壓應(yīng)力較小的一側(cè)的混凝土受力狀態(tài)將迅速發(fā)生變化，由受壓變?yōu)槭芾?，?gòu)件破壞 。,3. 承載能力計算 長柱的承載能力比短柱低，規(guī)范引入了穩(wěn)定系數(shù) 來表示長柱承載能力的降低程度。,二、軸心受壓柱承載力計算,求穩(wěn)定系數(shù) 穩(wěn)定系數(shù)主要和構(gòu)件的長細(xì)比 有關(guān)，長細(xì)比越大， 值越小（見表7.1）。構(gòu)件的計算長度l0與構(gòu)件兩端支承情況有關(guān)，一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，各層柱的計算長度l0可按表7.2確定。,l0 /b,計算公式,式中：N軸向壓力設(shè)計值 Nu軸向抗壓承載力設(shè)計值 A構(gòu)件的截面面積，當(dāng)縱筋的配筋率大于3%時，A改用AAS。 As全部縱向鋼筋的截面面積 fc混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值; fy縱向鋼筋的抗壓強度設(shè)計值 0.9調(diào)整系數(shù)，為了保證軸心受壓和偏心受壓具有相近的保證率。,（7.2）,配置縱向鋼筋 根據(jù)計算，確定柱中縱向受力鋼筋的直徑和根數(shù)。 選擇箍筋 應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求選用適當(dāng)?shù)墓拷睢?驗算配筋率 柱中全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%，也不應(yīng)小于0.6%；同時一側(cè)受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%；當(dāng)采用HRB400級、RRB400級鋼筋時，全部縱向鋼筋最小配筋率不應(yīng)小于0.5%。 畫出配筋圖,3. 承載能力計算,二、軸心受壓柱承載力計算,3、計算簡圖 除裝配式框架外，一般可將框架結(jié)構(gòu)的梁、柱節(jié)點視為剛性節(jié)點，柱固結(jié)于基礎(chǔ)頂面。 4、荷載及內(nèi)力計算 結(jié)構(gòu)承受的作用包括豎向荷載、水平荷載和地震作用。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重及樓（屋）面活荷載；水平荷載為風(fēng)荷載；地震作用主要是水平地震作用。多層建筑中的柱以軸力為主。,三、軸心受壓柱截面設(shè)計步驟,1.材料選擇,2.確定構(gòu)件形狀和尺寸,5.截面設(shè)計,配置縱向鋼筋,選擇箍筋,驗算配筋率,畫配筋圖,案例二應(yīng)用： 1、圖7.2中KZ3計算書： （一） 材料 混凝土強度等級： C30 fc=14.3N/mm2 ； ft=1.43N/mm2 鋼 筋 級 別：HRB400 fy =360N/mm2 （二） 構(gòu)件尺寸 對于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)， （為柱軸壓比限值，抗震等級一級時為0.7，二級時為0.8，三級時為0.9） 框架柱截面高度、寬度不宜小于300 mm 取b500mm ，h500mm （三）計算簡圖 KZ1與KL3為剛性節(jié)點，固結(jié)于基礎(chǔ)頂面 （四） 荷載及內(nèi)力計算 KZ3按軸心受壓柱計算，考慮到彎矩的影響將柱軸力乘以1.2的放大系數(shù) N11801.2=1416kN（含柱自重） 內(nèi)力N1180是由結(jié)構(gòu)計算軟件算出的。,（五） 截面設(shè)計 1、縱向受力鋼筋 l0=1.0H =1.04.6m=4.6m（對底層柱應(yīng)取至基礎(chǔ)頂面計算） ，查表7.1 得 =0.988 因為N11800.9， 不需計算，所以采用構(gòu)造配筋（參考第八章內(nèi)容）。 選擇鋼筋12 22（ =4561.2mm2） 2、箍筋 按構(gòu)造要求配置箍筋：選雙肢箍 10 200，柱端箍筋加密為 10 100 3、驗算配筋率 ,且5%,（六） 配筋簡圖,？,個人道德素養(yǎng),做好個人道德素養(yǎng)；不要因為貪小便宜，貪一時方便而不顧道德品行丟失把人格尊嚴(yán)都降低了。,因為一個人把道德品質(zhì)丟失了，再想建立起來將是萬分的困難。,所以每個人都應(yīng)該尊首道德底線，不應(yīng)敗壞基本道德品質(zhì)。,以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象： 1、廁所紙巾偷到宿舍去用 2、車間應(yīng)急藥箱裡面的藥偷走 （偷盜行為可恥）,以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象： 1、公共場所隨意扔垃圾 2、電視房垃圾亂丟,以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象： 惡意損壞公共財物,以下是公司裡面出現(xiàn)的不好的現(xiàn)象： 吃飯不要浪廢食物,道德與生活,從字義看兩者的意義與差別: 1、倫理的意義: 倫類別、關(guān)係；理紋理、道理。 倫理人類社會裡種種身分間合理的關(guān)係，行為分際(做人要守本分)。(哪些人際關(guān)係、身分) 2、道德的意義: 道道路、道理；德獲得。 道德走人走的道路，便可獲得人的待遇。(不走捷徑、不誤入歧途尊嚴(yán)、榮譽)人道 (ps.如何批評一個人罔顧為人?),道德與生活,1、利己