新第3章鋼筋混凝土軸心受力構件正截面承載力計算課件

1、第第3 3章章 鋼筋混凝土鋼筋混凝土軸心軸心受力受力構件正構件正截面截面承載力承載力 混凝土結設計基本原理教師教師：張茂雨：張茂雨 了解軸心受拉構件和軸心受壓構件的受力了解軸心受拉構件和軸心受壓構件的受力全過程；全過程； 掌握軸心受拉構件和軸心受壓構件正截面掌握軸心受拉構件和軸心受壓構件正截面承載力的計算方法；承載力的計算方法；熟悉軸心受力構件的構造要求。熟悉軸心受力構件的構造要求。本章重點本章重點理想的軸心受力構件在實際工程中其實并不存在。理想的軸心受力構件在實際工程中其實并不存在。(軸壓)軸線nn軸線(軸拉)nn1.概概 述述壓壓壓拉拉工程實例工程實例1.概概 述述ntntntcrntcr

2、nt nt 試試驗驗現(xiàn)現(xiàn)象象2.軸心受拉軸心受拉2.1 2.1 受力過程及破壞特征受力過程及破壞特征2.1 2.1 受力過程及破壞特征受力過程及破壞特征2.軸心受拉軸心受拉2.2 2.2 建筑工程中的軸拉構件建筑工程中的軸拉構件 0x3-1syafn n 拉力的組合設計值；拉力的組合設計值；fy 鋼筋抗拉強度設計值，鋼筋抗拉強度設計值， fy 300n/mm2 ；as 縱向鋼筋面積?？v向鋼筋面積。（1 1）計算公式）計算公式2.軸心受拉軸心受拉2.2 2.2 建筑工程中的軸拉構件建筑工程中的軸拉構件（3 3）選用鋼筋有多種組合，應）選用鋼筋有多種組合，應注意：對稱性、限制裂縫、誤差注意：對稱性

3、、限制裂縫、誤差控制控制5%5%以內、施工便利性等因素。以內、施工便利性等因素。（1）查表得查表得hrb400鋼筋的強鋼筋的強度設計值為度設計值為fy=360n/mm2。算算 例例某鋼筋混凝土受拉某鋼筋混凝土受拉構件拉力設計值為構件拉力設計值為n=500kn，采用，采用hrb400鋼筋，試鋼筋，試求需要的鋼筋面積，求需要的鋼筋面積，并選用鋼筋。并選用鋼筋。（2 2）as=n/fy=5001000/360=1389mm2。2.軸心受拉軸心受拉v箍筋直徑箍筋直徑d6mm,間距間距s200mm(腹桿中腹桿中 s 150mm)。 v 縱筋應沿截面周邊均勻對稱布置，并宜優(yōu)先采用縱筋應沿截面周邊均勻對稱布

4、置，并宜優(yōu)先采用直徑直徑較小較小的鋼筋。的鋼筋。 v鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連接、套筒擠鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連接、套筒擠壓連接等多種方式。軸拉構件壓連接等多種方式。軸拉構件不得采用不得采用綁扎的搭接接頭。綁扎的搭接接頭。 v縱筋一側配筋率縱筋一側配筋率，且，且。（為混凝土軸心抗拉強度設計值）為混凝土軸心抗拉強度設計值）0.2% yt45. 0fftf（2 2）構造要求）構造要求2.軸心受拉軸心受拉2.3 2.3 橋梁工程中的軸拉構件橋梁工程中的軸拉構件0ndsdfas 0x3-2ssddoafn nd 拉力的組合設計值；拉力的組合設計值；fsd 鋼筋抗拉強度設計值，鋼筋

5、抗拉強度設計值， fsd 280n/mm2 ；2.軸心受拉軸心受拉2.4 2.4 受拉構件配筋形式受拉構件配筋形式縱筋縱筋縱筋縱筋箍筋箍筋bh2.軸心受拉軸心受拉3.1 3.1 概述概述箍筋的作用：箍筋的作用：固定；固定；約束砼（三向受力）提高承約束砼（三向受力）提高承載力和延性；載力和延性；防止鋼筋在砼壓碎前壓屈。防止鋼筋在砼壓碎前壓屈。3.軸心受壓軸心受壓縱筋作用：縱筋作用：受拉、壓；受拉、壓；提高延性；提高延性；減小砼徐變、收縮的影響，減小砼徐變、收縮的影響，改善長期荷載作用下的構件改善長期荷載作用下的構件力學性能。力學性能。3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受

6、壓構件1 1、短柱、短柱：l0/i28 ( (l0 為柱計算長度，為柱計算長度，i 為回轉半徑為回轉半徑) ) 矩形截面柱：矩形截面柱：l0/b8;圓形截面柱：圓形截面柱：l0/d7混凝土壓碎混凝土壓碎鋼筋凸出鋼筋凸出一、受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征混凝土壓碎，鋼筋壓屈混凝土壓碎，鋼筋壓屈構件壓屈構件壓屈長柱的承載力長柱的承載力 短柱的承載力短柱的承載力長柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用長柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的共同作用一、受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征2 2、長柱：、長柱：3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件混凝土結構混凝土結構材料力學材

7、料力學二、建筑工程配有普通箍筋的軸壓構件計算建筑工程配有普通箍筋的軸壓構件計算3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件an普通壓桿：普通壓桿：an）（細長壓桿：細長壓桿：)sycafafn （短柱：短柱：長柱：長柱：)sycafafn （ 0.90.9rs 0 )(9.0csyafafn 穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 鋼筋抗壓強度設計值；鋼筋抗壓強度設計值；yf 混凝土軸心抗壓強度設計值；混凝土軸心抗壓強度設計值；cf當現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構件截面長邊或直徑小于當現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構件截面長邊或直徑小于300mm時，時，混凝土強度設計值應乘以系數(shù)混凝土強度設計值應乘以系數(shù)0.

8、8。二、建筑工程配有普通箍筋的軸壓構件計算建筑工程配有普通箍筋的軸壓構件計算3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件 全部縱向受壓鋼筋面積；全部縱向受壓鋼筋面積；saa 構件截面面積，當縱向鋼筋配筋率大于構件截面面積，當縱向鋼筋配筋率大于scaaa0.03時，時，a采用采用 ； 為了保持與偏心受壓構件正截面承載為了保持與偏心受壓構件正截面承載力計算力計算9 . 0具有相近的可靠度而引進的系數(shù)。具有相近的可靠度而引進的系數(shù)。算算 例例某軸心受壓構件，截面尺某軸心受壓構件，截面尺寸為寸為450450（mm），），軸軸力設計值為力設計值為n=2400kn，計，計算長度為算

9、長度為l0=6.2m，混凝土，混凝土采用采用c25，縱向受力鋼筋采，縱向受力鋼筋采用用hrb400鋼筋，試求受力鋼筋，試求受力鋼筋的面積。鋼筋的面積。(1)根據已知條件查材料強度：根據已知條件查材料強度：(2)由由查得查得(3)根據式（根據式（3-3）計算）計算2/9 .11mmnfc 2/360mmnfy 923. 0 78.130 bl21332mmas 3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件3-4)(9 . 00ssdcddafafn 穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 混凝土抗壓強度設計值；混凝土抗壓強度設計值；cdfsdf 縱向受壓鋼筋抗壓強度設計值。縱向受壓鋼筋抗壓

10、強度設計值。三、橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓構件計算橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓構件計算3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件v截面：截面：四、構造要求四、構造要求11.4.11 框架柱的截面尺寸宜符合下列要求： 1、柱的截面寬度和高度均不宜小于300mm；圓柱的截面直徑不宜小于350mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面高度與寬度的比值不宜大于3。11.4.11 框架柱的截面尺寸應符合下列要求： 1、矩形截面柱，抗震等級為四級或層數(shù)不超過2層時，其最小截面不宜小于300mm；一、二、三級抗震等級且層數(shù)超過2層時，不宜小于400mm；圓柱截面直徑，抗震等級

11、為四級或層數(shù)不超過2層時，其最小截面不宜小于350mm；一、二、三級抗震等級且層數(shù)超過2層時，不宜小于450mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面長邊與短邊的比值不宜大于3。gb50010-2002gb50010-20103.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件v材料：材料：混凝土宜高一些，鋼筋宜用混凝土宜高一些，鋼筋宜用hrb400級。級。v長細比：長細比：l0/b30。v縱筋：縱筋：d12mm,圓柱中根數(shù)圓柱中根數(shù)6， 5；50mm凈間距凈間距300mm,c20mm。四、構造要求四、構造要求v箍筋：箍筋：封閉式封閉式d6mm,d縱縱/4；s400mm,1

12、5d縱縱 （每邊（每邊4 4根）根） （每邊（每邊4 4根）根） （每邊（每邊4 4根）根） （每邊多于（每邊多于4 4根）根）缺少箍筋的柱節(jié)點3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件為何柱子的破壞常見于柱頂或柱底處？為何柱子的破壞常見于柱頂或柱底處？3.2 3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構件配有普通箍筋的軸心受壓構件3.3 3.3 配有螺旋箍筋的軸心受壓構件配有螺旋箍筋的軸心受壓構件螺旋箍筋對混凝土變形產螺旋箍筋對混凝土變形產生約束，使其承載力提高。生約束，使其承載力提高。（1）受力分析及破壞特征）受力分析及破壞特征3.軸心受壓軸心受壓nc素混凝土素混凝土柱柱普通

13、鋼筋普通鋼筋混凝土柱混凝土柱螺旋箍筋螺旋箍筋鋼筋混凝鋼筋混凝土柱土柱荷載不大時螺旋箍柱荷載不大時螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾和普通箍柱的性能幾乎相同乎相同保護層剝落使柱保護層剝落使柱的承載力降低的承載力降低螺旋箍筋的約束使螺旋箍筋的約束使柱的承載力提高柱的承載力提高標距標距ncnc（1）受力分析及破壞特征）受力分析及破壞特征3.軸心受壓軸心受壓 當螺旋筋屈服時，當螺旋筋屈服時，s2可由隔離體平衡條件求得可由隔離體平衡條件求得：3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsafdsaf2222（2）建筑工程中螺旋箍軸壓構件承載力）建筑工程中螺旋箍軸壓構件承載力3.軸心受壓軸心受壓3-

14、7corss1ycc1sdafff8根據軸向力平衡條件可得：根據軸向力平衡條件可得：3-8ssoysycorcafafaf2afafnycorc1safasdafafycorcorss1ycorc8s3.軸心受壓軸心受壓規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設計：規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設計：3-9)2(9 .0ssoysycorcafafafn 間接鋼筋的強度；間接鋼筋的強度；yf 構件的核心截面面積；構件的核心截面面積；cora 單根間接鋼筋的截面面積；單根間接鋼筋的截面面積；ss1a 間接鋼筋的間距；間接鋼筋的間距；s 間接鋼筋的換算面積，間接鋼筋的換算面積， ； ssoasadass1corsso 間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)，間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)