第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算

1、第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力本章重點本章重點 了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力全過程；全過程； 掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)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(gòu)件的構(gòu)造要求。熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3 3.1 .1 概述概述3 3.2 .2 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心

2、受拉構(gòu)件正截面承載力計算3 3.3 .3 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算3 3.4 .4 小結(jié)小結(jié)第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3.1 概述 理想的軸心受力構(gòu)件不存在。(軸壓)軸線nn軸線(軸拉)nn圖圖3-1 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3.2 軸心受拉構(gòu)件 3.2.1 受力過程及破壞特征第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力 3.2.2 建筑工程中的軸心受拉件正截面承載力計算 1. 計算公式nfysa 0x31syafn n 拉力的組合設(shè)計值；拉力的組

3、合設(shè)計值；fy 鋼筋抗拉強度設(shè)計值，鋼筋抗拉強度設(shè)計值， fy 300 n/mm2 ；as 縱向鋼筋面積?？v向鋼筋面積。as第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力 2. 構(gòu)造要求v 箍筋直徑箍筋直徑 d d6mm, 6mm, 間距間距s s宜宜 200mm ( 200mm (腹桿中腹桿中 s s 150mm)150mm)。 v 縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先采用直縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先采用直 徑較小的鋼筋。徑較小的鋼筋。 v 不得采用綁扎的搭接接頭。不得采用綁扎的搭接接頭。 v 縱筋一側(cè)配筋率縱筋一側(cè)配筋率 ,且且 。 （ 為混凝土軸心抗拉強度設(shè)

4、計值）為混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值）%2 . 02s bha yt45. 0fftf第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力 例3-1某鋼筋混凝土屋架下弦，其節(jié)間最大軸心拉力設(shè)計值某鋼筋混凝土屋架下弦，其節(jié)間最大軸心拉力設(shè)計值n n=200kn=200kn，截面尺寸，截面尺寸b bh h=150mm=150mm150mm150mm，混凝土強度等級，混凝土強度等級c30c30，鋼筋用，鋼筋用hrb335hrb335級鋼筋，試求由正截面抗拉承載力確定級鋼筋，試求由正截面抗拉承載力確定的縱筋數(shù)量的縱筋數(shù)量a as s。 解 由參考資料附表由參考資料附表3 3查得查得hrb335h

5、rb335級鋼筋級鋼筋f fy y=300n/mm=300n/mm2 2，代，代入公式（入公式（3-13-1）n fy as 得得 因此可選用因此可選用4b b 16 （as=804mm2）23mm7 .66630010200ysfntminy1.430.450.450.21%300ffmin80421.75%150 150sab h和最小配筋率和最小配筋率0.20.2比較比較第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力 3.2.2 橋梁工程中的軸拉構(gòu)件0ndsdfas 0xssddoafn f fsdsd 鋼筋抗拉強度設(shè)計值，鋼筋抗拉強度設(shè)計值， f fsdsd 33033

6、0n n/mm/mm2 2 ； 橋涵結(jié)構(gòu)的重要系數(shù)；橋涵結(jié)構(gòu)的重要系數(shù)；n nd d 拉力的組合設(shè)計值；拉力的組合設(shè)計值；or第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3.3 軸心受壓構(gòu)件 3.3.1 概述bash, （普通箍筋柱）（普通箍筋柱） （螺旋箍或焊接環(huán)箍柱）（螺旋箍或焊接環(huán)箍柱）第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3.3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 1. 受力分析及破壞特征短柱：短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈?；炷翂核椋摻顗呵?。 長柱：構(gòu)件壓屈長柱：構(gòu)件壓屈 l l0 0 / /i i28 (28 (l l0 0 為柱計算長度，為柱

7、計算長度， i i為回轉(zhuǎn)半徑。為回轉(zhuǎn)半徑。) ) 矩形截面柱，矩形截面柱， l l0 0 / /b b8 8 2. 2. 建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計算建筑工程配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計算32)(9 . 0afafncsyj 穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 鋼筋抗壓強度設(shè)計值；鋼筋抗壓強度設(shè)計值；yf 混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；cf當現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件截面長邊或直徑小于300mm時，混凝土強度設(shè)計值應(yīng)乘以系數(shù)0.8。 全部縱向受壓鋼筋面積；全部縱向受壓鋼筋面積；saa 構(gòu)件截面面積，當縱向鋼筋配筋率大構(gòu)件截面面積，當縱向鋼筋配筋率大于于scaaa0.030.03時，時，a

8、 a該用該用 。第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3 3. . 構(gòu)造要求構(gòu)造要求v 材料：混凝土宜高一些，鋼筋宜用hrb400級。v 截面： b250mm, l0 /b30 。v v 箍筋：封閉式 d6mm , d縱 /4； s400mm , 15d縱 。b400400bb400400b （每邊（每邊4 4根）根） （每邊多于（每邊多于4 4根）根） （每邊（每邊3 3根）根） （每邊多于（每邊多于3 3根）根） 縱筋：縱筋： d12mm, 圓柱中根數(shù)圓柱中根數(shù) 6， 5； 50mm 350mm, c25mm。第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面

9、承載力3.3.3 配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 1. 受力分析及破壞特征 當混凝土的軸向壓力較大時當混凝土的軸向壓力較大時（0.70.7fc左右），混凝土縱向微裂縫左右），混凝土縱向微裂縫開始迅速發(fā)展。開始迅速發(fā)展。 螺旋箍筋對混凝土變形產(chǎn)生約束，螺旋箍筋對混凝土變形產(chǎn)生約束，使其承載力提高。使其承載力提高。 當荷載逐步加大到混凝土壓應(yīng)變當荷載逐步加大到混凝土壓應(yīng)變超過無約束時的極限壓應(yīng)變時后，超過無約束時的極限壓應(yīng)變時后，箍筋外部的混凝土被壓壞開始剝落，箍筋外部的混凝土被壓壞開始剝落，而箍筋內(nèi)部的混凝土則能繼續(xù)承載。而箍筋內(nèi)部的混凝土則能繼續(xù)承載。保護層剝落第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載

10、力軸心受力構(gòu)件正截面承載力配有螺旋筋柱的受力分析配有螺旋筋柱的受力分析 1. .配筋形式ssdcordcor第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力配有螺旋筋柱的受力分析配有螺旋筋柱的受力分析 2. .試驗研究nc素混凝土柱普通鋼筋混凝土柱螺旋箍筋鋼筋混凝土柱荷載不大時螺旋箍柱和普通箍柱的性能幾乎相同標距ncnc保護層剝落使柱的承載力降低螺旋箍筋的約束使柱的承載力提高第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力2.建筑工程中螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力yfass1yfss1adcor2s 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

11、件求得：以（以（4）代入（）代入（3），得：），得：34corssoyaafdsaf222cor2ss1y332cc14 ff第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力corssoycc12aafff根據(jù)軸向力平衡條件可得：根據(jù)軸向力平衡條件可得：safafnycorc1scorssoycafaaaffycor237syssoycorc2afafaf第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力 間接鋼筋的換算面積，間接鋼筋的換算面積， ； ssoasadass1corsso 規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設(shè)計：規(guī)范從提高安全度考慮，采用下式設(shè)計：38)2(

12、9 . 0ssoysycorcafafafn 間接鋼筋的強度；間接鋼筋的強度；yf 構(gòu)件的核心截面面積；構(gòu)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)。當當c50c50時，時， ; ; c80c80時時, , 。其。其間按線性內(nèi)插法確定。間按線性內(nèi)插法確定。0 . 185. 0第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力構(gòu)造要求v l0 /d12；v按式（9）算得的承載力應(yīng)大于按式（3）算 得的承載力，但不應(yīng)超過其1.5倍；v 間接鋼筋的

13、換算截面面積asso應(yīng)大于縱向鋼 筋全部截面面積的25。 當遇到上述任意一種情況不滿足要求時，不應(yīng)計入間接鋼筋的影響，而應(yīng)按式3-3進行計算。例3-2某軸心受壓柱，軸力設(shè)計值 ，計算長度為 ，混凝土c25，縱筋采用hrb400級鋼筋。環(huán)境類別為一類。試求柱截面尺寸，并配置受力鋼筋。 解:初步估算截面尺寸： 由附表1-2查的c25混凝土的 ，由附表 2-3查的， hrb400鋼筋的 。取 由式（3-2）可得若采用方柱， 取 ，查表3-1，得 ，由式（3-3）可求得2400knn 06.2lm2c11.9n/mmf 2y360n/mmf=1.0,1%.32172.043 10 mm0.9cynaf

14、f414.78mmhba450 450mmb h06.213.780.45lb=0.923選配8 16 。 規(guī)范規(guī)定，受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋的最小配筋率百分率為0.6%。當采用hrb400級鋼筋配筋時可減少0.1%，即為0.5%，因此配筋合適。20.91332mm0.9csynf aaf21608mmsa 21608mm0.794%450mm450mm例3-3 某多層框架結(jié)構(gòu)（框架按無側(cè)移結(jié)構(gòu)考慮），底層門廳為圓形截面，直徑d=500mm，按軸心受壓柱設(shè)計，軸向力設(shè)計值n=3900kn，計算長度 ，混凝土強度等級c30，縱向鋼筋采用hrb400，螺旋箍筋采用hrb335，環(huán)境類別為一類。試求柱配

15、筋。解：柱長細比 ，符合要求。由附表1-2查的c30混凝土的 ，由附表 2-3查的r335鋼筋的 ， hrb400鋼筋的 先設(shè)縱向受壓鋼筋為鋼筋為6 20.柱核心截面直徑 (c=30mm)，核心截面面積 ，需配置的螺旋鋼筋的換算截面面積 為：06ml 06120.5ld2c14.3kn/mmf 2y300kn/mmf 2y360kn/mmf21884mmsa cor440mmd22corcor152053mm4adssoa cor22sso0.92468mm0.25471mm2cyssynf af aaaf 選螺旋箍筋為 12，取s=60mm，滿足40s 80mm(或1/5 ）。驗算：滿足要求

16、。2ss1113.1mma2corss12sso3.14 440mm 113.1mm63.3mm2468mmdasacord14.3 1/ 4 3.14 5000.90.9 0.92360 18842885.3kncysnf af a3900kn1.5 2885.3kn4327.9kn第三章第三章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力軸心受力構(gòu)件正截面承載力3.4 小結(jié)小結(jié)軸心受拉構(gòu)件的受力過程可分為三個階段，正截面受拉承載力計算以軸心受拉構(gòu)件的受力過程可分為三個階段，正截面受拉承載力計算以第第3 3階段為基礎(chǔ)，拉力全部由縱向鋼筋承受。階段為基礎(chǔ)，拉力全部由縱向鋼筋承受。軸心受壓構(gòu)件根據(jù)配置箍筋的配置不同分為：普通箍筋的軸心受壓構(gòu)軸心受壓構(gòu)件根據(jù)配置箍筋的配置不同分為：普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件和螺旋式或焊接環(huán)式間接箍筋的軸心受壓構(gòu)件。螺旋式或焊接環(huán)式件和螺旋式或焊接環(huán)式間接箍筋的軸心受壓構(gòu)件。螺旋式或焊接環(huán)