第三章：鋼筋溷凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算xhsrevise

1、研制單位：湖南大學(xué)高等教育出版社高等教育出版社高等教育電子音像出版社高等教育電子音像出版社混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 (第3章電子教案)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章第第 3 章章 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 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章本章重點本章重點 了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力全過程；受力全過程； 掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截 面承載力的計算方法；面承載力

2、的計算方法； 了解建筑工程軸心受力構(gòu)件與公路橋涵了解建筑工程軸心受力構(gòu)件與公路橋涵 工程軸心受力構(gòu)件設(shè)計計算方法的相同工程軸心受力構(gòu)件設(shè)計計算方法的相同 與不與不 同之處；同之處； 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?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章 理想的軸心受理想的軸心受力構(gòu)件在實際工程力構(gòu)件在實際工程中其實并不存在。中其實并不存在。(軸壓)軸線nn軸線(軸拉)nn3.1概概 述述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3.2軸心受拉構(gòu)件軸心受

3、拉構(gòu)件3.2.1 受力過程及破壞特征受力過程及破壞特征 第第階段：階段：從混凝土開裂到鋼筋屈服。從混凝土開裂到鋼筋屈服。 裂縫截面與軸線垂直，并貫穿整個截面，混凝裂縫截面與軸線垂直，并貫穿整個截面，混凝土退出工作，外力全部由鋼筋承擔(dān)。土退出工作，外力全部由鋼筋承擔(dān)。 裂縫截面鋼筋應(yīng)力突增，若配筋率不過小以至裂縫截面鋼筋應(yīng)力突增，若配筋率不過小以至于立刻屈服，則截面還能繼續(xù)承載，直至鋼筋于立刻屈服，則截面還能繼續(xù)承載，直至鋼筋達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度fy。 一般情況下截面配筋率越高，在相同配筋率下一般情況下截面配筋率越高，在相同配筋率下鋼筋直徑越細(xì)、數(shù)越多，分布較均勻時，裂縫鋼筋直徑越細(xì)

4、、數(shù)越多，分布較均勻時，裂縫間距越小，裂縫寬度越細(xì)。間距越小，裂縫寬度越細(xì)。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3.2.2 建筑工程中的軸拉構(gòu)件建筑工程中的軸拉構(gòu)件1. 計算公式計算公式 0x3-1syafn n 拉力的組合設(shè)計值；拉力的組合設(shè)計值；fy 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值， fy 300 n/mm2 ；as 縱向鋼筋面積?？v向鋼筋面積?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求v 箍筋直徑箍筋直徑 d6mm, 間距間距s 200m

5、m (腹桿中腹桿中 s 150mm)。 v 縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先縱筋應(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。采用直徑較小的鋼筋。 v 鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連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(gòu)件不接、套筒擠壓連接等多種方式。軸拉構(gòu)件不 得采用綁扎的搭接接頭。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(qiáng)度設(shè)計值）為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值）0.2% yt45ff tf混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章

6、章3.2.2 橋梁工程中的軸拉構(gòu)件橋梁工程中的軸拉構(gòu)件0ndsdfas 0x3-2ssddoafn nd 拉力的組合設(shè)計值；拉力的組合設(shè)計值；fsd 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值， fsd 330 n/mm2 ；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3.3軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件3.3.1 概述概述 配筋 方式： 配有縱筋和箍筋根據(jù)箍筋形式不同可分為普通鋼箍柱和螺旋鋼箍柱。 縱筋的作用：縱筋的作用： 協(xié)助混凝土受壓協(xié)助混凝土受壓承擔(dān)由于初始偏心或偶然因素引起的附加彎矩作用承擔(dān)由于初始偏心或偶然因素引起的附加彎矩作用引起的拉

7、力引起的拉力減小持續(xù)壓應(yīng)力下混凝土收縮和徐變的影響。減小持續(xù)壓應(yīng)力下混凝土收縮和徐變的影響。實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力由混凝土向鋼筋實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力由混凝土向鋼筋轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應(yīng)力不斷增長。壓應(yīng)力的增長幅度隨配轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應(yīng)力不斷增長。壓應(yīng)力的增長幅度隨配筋率的減小而增大。如果不給配筋率規(guī)定一個下限，鋼筋中筋率的減小而增大。如果不給配筋率規(guī)定一個下限，鋼筋中的壓應(yīng)力就可能在持續(xù)使用荷載下增長到屈服應(yīng)力水準(zhǔn)。的壓應(yīng)力就可能在持續(xù)使用荷載下增長到屈服應(yīng)力水準(zhǔn)。 箍筋的作用箍筋的作用 固定縱筋位置，防止縱筋在混凝土壓碎前壓屈。固定縱筋位置，防止縱筋在混凝土

8、壓碎前壓屈。 約束混凝土橫向變形。尤其是螺旋箍筋有較強(qiáng)的約約束混凝土橫向變形。尤其是螺旋箍筋有較強(qiáng)的約束力，能提高構(gòu)件的承載力和延性。束力，能提高構(gòu)件的承載力和延性。柱的分類：柱的分類： 短柱：短柱：lo/i28, lo/b8（矩形）（矩形）, lo/d7（圓形）（圓形） 長柱：長柱：lo/i 28, lo/b 8（矩形）（矩形）, lo/d 7（圓形）（圓形）其中，其中，柱的計算長度柱的計算長度lo與兩端支承有關(guān)：鉸接時，與兩端支承有關(guān)：鉸接時，lo= l， 兩端兩端固定：固定：lo=0.5l。一端固定，一端為不動鉸支應(yīng)：。一端固定，一端為不動鉸支應(yīng)：lo=0.7l ，一端，一端固定：一端自

9、由固定：一端自由lo=2 l具體見具體見混凝土規(guī)范混凝土規(guī)范.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3.3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈 長柱：構(gòu)件壓屈長柱：構(gòu)件壓屈 l0 /i28 ( (l0 為柱計算長度，為柱計算長度， i為回轉(zhuǎn)半徑。為回轉(zhuǎn)半徑。) ) 矩形截面柱，矩形截面柱， l0 /b8 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2. 建筑工程配

10、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3-3)(9 . 0afafncsy 穩(wěn)定系數(shù)；穩(wěn)定系數(shù)； 鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；yf 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；cf當(dāng)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(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘以系數(shù)0.8?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章 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(dāng)縱向鋼筋配筋率大構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于于scaaa0.03時，時，a采用采用 ； 為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截

11、面承載為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計力計算算9 . 0具有相近的可靠度而引進(jìn)的系數(shù)。具有相近的可靠度而引進(jìn)的系數(shù)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3. 橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓柱承載力橋涵工程中配有普通箍筋的軸壓柱承載力3-4)(9 . 00ssdcddafafn 穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)； 混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；cdfsdf 縱向受壓鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值?？v向受壓鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。4. 構(gòu)造要求構(gòu)造要求v 材料：混凝土宜高一些，鋼筋宜用材料：混凝土宜高一些，鋼筋宜用hrb400級。級。v 截面：截面：

12、 b250mm, l0 /b30 。v 縱筋：縱筋： d12mm, 圓柱中根數(shù)圓柱中根數(shù) 6， 5； 50mm 350mm, c30mm。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章v 箍筋：封閉式箍筋：封閉式 d6mm , d縱縱 /4； s400mm , 15d縱縱 。 （每邊（每邊4 4根）根） （每邊（每邊3 3根）根） （每邊多于（每邊多于3 3根）根） （每邊多于（每邊多于4 4根）根）3.3.3 配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征螺旋箍筋對混凝土變形產(chǎn)生約束，螺旋箍

13、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。 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 螺旋箍筋能有效約束混凝土受壓后的橫向變形，使螺旋箍筋能有效約束混凝土受壓后的橫向變形，使核心區(qū)混凝土處于三向受力狀態(tài)，從而間接提高了核心區(qū)混凝土處于三向受力狀態(tài)，從而間接提高了其抗壓強(qiáng)度，因而也稱間接鋼筋柱。這種柱因施工其抗壓強(qiáng)度，因而也稱間接鋼筋柱。這種柱因施工復(fù)雜，鋼筋用量較多，造價高，較少采用。復(fù)雜，鋼筋用量較多，造價高，較少采用。 當(dāng)柱承受很大軸心受壓荷載，并且柱截面尺寸由于當(dāng)柱承受很大軸心受壓荷載，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若按普通鋼箍配，建筑上及使用上的要求受到限制，若按普通鋼箍配

14、，即使提高了混凝土強(qiáng)度等級和增加了縱筋量也不足即使提高了混凝土強(qiáng)度等級和增加了縱筋量也不足以承受該荷載時，可考慮采用螺旋鋼箍柱以提高承以承受該荷載時，可考慮采用螺旋鋼箍柱以提高承載力。載力。 試驗研究試驗研究 壓應(yīng)力較?。▔簯?yīng)力較?。?.8fc)時，螺時，螺旋筋受力并不明顯；荷載增旋筋受力并不明顯；荷載增大，出現(xiàn)裂縫和橫向變形，大，出現(xiàn)裂縫和橫向變形，此時箍筋對混凝土施加徑向此時箍筋對混凝土施加徑向壓力，達(dá)到壓力，達(dá)到fc時，核芯混凝時，核芯混凝土還能繼續(xù)承壓；荷載繼續(xù)土還能繼續(xù)承壓；荷載繼續(xù)增加，螺旋筋拉應(yīng)力增大至增加，螺旋筋拉應(yīng)力增大至屈服，不能再約束混凝土的屈服，不能再約束混凝土的橫向變

15、形時核芯混凝土才被橫向變形時核芯混凝土才被壓碎，此時壓應(yīng)變可達(dá)壓碎，此時壓應(yīng)變可達(dá)0.01以上。以上。 截面承載力截面承載力 首先計算混凝土圓柱體三向受壓狀態(tài)的縱向抗壓首先計算混凝土圓柱體三向受壓狀態(tài)的縱向抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度fc1214ccff混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章2.建筑工程中螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力建筑工程中螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力 當(dāng)螺旋筋屈服時，當(dāng)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：以以（3-6）代入代入（3-5），得：，得： 3-524*cc1ff3-6corss1ycorss1ydsafds

16、af2222混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章3-7corss1ycc1sdafff8根據(jù)軸向力平衡條件可得：根據(jù)軸向力平衡條件可得：3-8ssoysycorcafafaf2afafnycorc1safasdafafycorcorss1ycorc8s混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章規(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：3-9)2(9 .0ssoysycorcafafafn 間接鋼筋的強(qiáng)度間接鋼筋的強(qiáng)度；yf 構(gòu)件的核心截面面積構(gòu)

17、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)，85. 00 . 1 ；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫幫 助助下一下一章章構(gòu)造要求構(gòu)造要求v 間接鋼筋的換算截面面積間接鋼筋的換算截面面積asso應(yīng)大于縱向鋼應(yīng)大于縱向鋼 筋全部截面面積的筋全部截面面積的25。v 按式（按式（3-93-9）算得的承載力應(yīng)大于按式（）算得的承載力應(yīng)大于按

18、式（3-33-3） 算得的承載力，但不應(yīng)超過其算得的承載力，但不應(yīng)超過其1.51.5倍；倍；v l0 /d12； 注意注意 為防止在遠(yuǎn)未達(dá)到極限承載力之前保護(hù)層產(chǎn)生剝?yōu)榉乐乖谶h(yuǎn)未達(dá)到極限承載力之前保護(hù)層產(chǎn)生剝落，從而影響正常使用。落，從而影響正常使用。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定，規(guī)定， 按螺旋按螺旋箍筋計算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承箍筋計算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力的載力的50%。即。即) (9 . 05 . 1) (9 . 0sycsycafafnafafv對長細(xì)比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不對長細(xì)比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。是全部受壓，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。規(guī)范規(guī)范規(guī)定規(guī)定 對長細(xì)比對長細(xì)比l l0 0/ /d d大于大于1212的柱不考慮螺旋箍的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。筋的約束作用?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第 3 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章幫