軸心受壓構(gòu)件承載力計算ppt課件

1、 第六章第六章 軸心受壓構(gòu)件承載力計算軸心受壓構(gòu)件承載力計算 本章主要內(nèi)容1 1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形狀、配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形狀、承載力計算；承載力計算； 2 2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形狀、配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形狀、承載力計算；承載力計算； 3 3穩(wěn)定系數(shù)的概念及其影響要素；穩(wěn)定系數(shù)的概念及其影響要素； 4 4中心混凝土強度分析及強度計算；中心混凝土強度分析及強度計算； 5 5普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特點和構(gòu)造要求。普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特點和構(gòu)造要求。6.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件

2、一、鋼筋混凝土柱的分類一、鋼筋混凝土柱的分類 普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱 ,(,(圖圖6-1a)6-1a)。 螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋或焊接環(huán)筋的柱螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋或焊接環(huán)筋的柱,(,(圖圖6-6-1b)1b)。 其中：縱筋協(xié)助受壓、承當(dāng)彎距、防止脆性破壞。其中：縱筋協(xié)助受壓、承當(dāng)彎距、防止脆性破壞。 螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性。螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性?？v向鋼筋縱向鋼筋箍筋螺旋箍筋圖圖6-1 兩種鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件兩種鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件 a)普通箍筋柱普通箍筋柱 b)螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱6.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件縱

3、向鋼筋作用:協(xié)助混凝土承當(dāng)壓力防止混凝土出現(xiàn)忽然的脆性破壞，并接受由于荷載的偏心而引起的彎矩箍 筋 作 用:與縱筋組成空間骨架，減少縱筋的計算長度因此防止縱筋過早的壓屈而降低柱的承載力二、破壞形狀二、破壞形狀1.1.影響要素：影響要素： 1 1徐變：徐變： 使鋼筋應(yīng)力忽然增大，砼應(yīng)力減小應(yīng)力重分布使鋼筋應(yīng)力忽然增大，砼應(yīng)力減小應(yīng)力重分布 忽然卸載砼會產(chǎn)生拉應(yīng)力。忽然卸載砼會產(chǎn)生拉應(yīng)力。 2 2長細比：長細比：(l0/b) (l0/b) 2 2普通箍筋柱的破壞特征普通箍筋柱的破壞特征 1 1短柱破壞短柱破壞資料破壞。資料破壞。 破壞特征破壞特征: :縱向裂痕、縱筋鼓起、砼崩裂?？v向裂痕、縱筋鼓起

4、、砼崩裂。 6.1 6.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件|ssdcSAfAfP承載才干承載才干2長柱破壞長柱破壞失穩(wěn)破壞失穩(wěn)破壞 破壞特征：凹側(cè)砼先被壓碎，破壞特征：凹側(cè)砼先被壓碎，砼外表有縱向裂痕；凸側(cè)那么由受壓忽砼外表有縱向裂痕；凸側(cè)那么由受壓忽然轉(zhuǎn)為受拉，出現(xiàn)橫向裂痕；破壞前，然轉(zhuǎn)為受拉，出現(xiàn)橫向裂痕；破壞前，橫向撓度添加很快，破壞來得比較忽然，橫向撓度添加很快，破壞來得比較忽然，導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。承載才干要小于同截面、導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。承載才干要小于同截面、配筋、資料的短柱。配筋、資料的短柱。 |SlPP承載才干承載才干三、縱向穩(wěn)定系數(shù)三、縱向穩(wěn)定系

5、數(shù) 1.1.定義：思索構(gòu)件長細比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低定義：思索構(gòu)件長細比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低的計算系數(shù)。的計算系數(shù)。 2.2.計算：計算： =pl/ps =pl/ps 3. 3. 影響要素影響要素: :長細比、柱的初始撓度、豎向力的偏心有關(guān)，長細比、柱的初始撓度、豎向力的偏心有關(guān)，混凝土強度等級、鋼筋強度等級及配筋率對其影響較小。混凝土強度等級、鋼筋強度等級及配筋率對其影響較小。 短柱壓壞時的軸心力）穩(wěn)破壞時的臨界承載力歐拉公式）也即長柱失(202ssslAffcAplEIp2121ccdsdEff 6.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件短柱：1.0長柱： l0/i

6、(或l0/b) 查表AI=il0 構(gòu)件的計算長度，與構(gòu)件端部的支承條件有關(guān)。兩端鉸一端固定，一端鉸支兩端固定一端固定，一端自在實踐構(gòu)造按規(guī)范規(guī)定取值1.0l0.7l0.5l2.0l 四、四、 正截面承載力計算正截面承載力計算 規(guī)定配有縱向受力鋼筋和普通箍規(guī)定配有縱向受力鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算式為筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算式為 軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù), ,附表附表1-101-10 普通箍筋柱的正截面承載力計算分截面設(shè)計普通箍筋柱的正截面承載力計算分截面設(shè)計和強度復(fù)核兩種情況。和強度復(fù)核兩種情況。 dN09 . 0ssdcduAfAfN6.1 配有縱向

7、鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件Ac 截面面積：截面面積：當(dāng)當(dāng) 0.03時時Ac=AAs1截面設(shè)計截面設(shè)計 知截面尺寸，計算長度知截面尺寸，計算長度l0，混凝土軸心抗壓強度和鋼，混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗壓強度設(shè)計值，軸向壓力組合設(shè)計值，求縱向鋼筋所筋抗壓強度設(shè)計值，軸向壓力組合設(shè)計值，求縱向鋼筋所需面積。需面積。 2截面復(fù)核截面復(fù)核 知截面尺寸，計算長度知截面尺寸，計算長度l0，全部縱向鋼筋的截面面積，全部縱向鋼筋的截面面積，混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗壓強度設(shè)計值，軸向力組合混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗壓強度設(shè)計值，軸向力組合設(shè)計值，求截面承載力。設(shè)計值，求截面承載力。)9 . 0(10AfNrf

8、Acddsds 五、構(gòu)造要求 1.混凝土 普通多采用C25C40級混凝土。 2截面尺寸 尺寸模數(shù)化： 25，30，35,不宜小于250mm。 3縱向鋼筋 直徑：1232cm ，根為4 ，縱筋之間凈距5cm， 凈維護層：2.5cm30/blocm2525 6.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件最小配筋率最小配筋率:全截面全截面0.5,一那么一那么0.2,附表附表1-94.4.箍筋箍筋 箍筋直徑：應(yīng)不小于縱向鋼筋直徑的箍筋直徑：應(yīng)不小于縱向鋼筋直徑的1/4,1/4,且不小于且不小于8mm; 8mm; 箍筋間距：不應(yīng)大于縱向鋼筋直徑的箍筋間距：不應(yīng)大于縱向鋼筋直徑的1515倍，且不大于倍，且不

9、大于構(gòu)件截面的較小尺寸圓形截面用構(gòu)件截面的較小尺寸圓形截面用0.80.8倍直徑，并不大于倍直徑，并不大于400mm;400mm;在縱向鋼筋截面積超越混凝土計算截面積的在縱向鋼筋截面積超越混凝土計算截面積的3%3%時，箍時，箍筋的間距應(yīng)不大于縱向鋼筋直徑的筋的間距應(yīng)不大于縱向鋼筋直徑的1010倍，且不大倍，且不大200mm200mm。 復(fù)合箍筋復(fù)合箍筋: :沿箍筋設(shè)置的縱向鋼筋離角筋間距大于沿箍筋設(shè)置的縱向鋼筋離角筋間距大于150mm150mm或或1515倍箍筋直徑取較大者范圍，那么應(yīng)設(shè)置復(fù)合倍箍筋直徑取較大者范圍，那么應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。箍筋。6.1 配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件復(fù)合箍筋的

10、布設(shè)復(fù)合箍筋的布設(shè)1600KN6.2 配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件一、受力分析及破壞特征 1、受力分析 螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍筋能約束混凝土在軸向壓力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向變形，對混凝土產(chǎn)生間接的被動側(cè)向壓力，從而提高混凝土的抗壓強度和變形才干。 箍筋那么產(chǎn)生環(huán)向拉力。當(dāng)箍筋外部的混凝土被壓壞并剝落后，箍筋以內(nèi)即中心部分的混凝土仍能繼續(xù)接受荷載，當(dāng)箍筋到達抗拉屈服強度而失去約束砼側(cè)向變形的才干時，中心砼才會被壓碎而導(dǎo)致整個構(gòu)件破壞，其破壞形狀如圖62所示。 2、破壞特征 當(dāng)接受軸向壓力時，螺旋箍筋阻止砼的橫向變形，使砼處于三向受力形狀，軸向力增大到一定數(shù)值，砼維護層開場剝落，隨著軸向力增大，

11、螺旋箍筋應(yīng)力也增大，最后到達屈服強度，失去中心砼的約束作用，使砼壓碎而破壞。 圖圖6-2螺旋箍筋柱軸心受壓構(gòu)件破壞情況螺旋箍筋柱軸心受壓構(gòu)件破壞情況6.2 配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件二、適用條件和強度提高原理二、適用條件和強度提高原理 1 1適用條件：適用條件： ； 尺寸遭到限制。尺寸遭到限制。 留意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱經(jīng)濟，普通不宜采用。留意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱經(jīng)濟，普通不宜采用。 2 2強度提高原理強度提高原理 螺旋箍筋對其中心混凝土的約束作用，使混凝土抗螺旋箍筋對其中心混凝土的約束作用，使混凝土抗壓強度提高，根據(jù)圓柱體三向受壓實驗結(jié)果，約束混凝土的壓強度提高，根據(jù)圓

12、柱體三向受壓實驗結(jié)果，約束混凝土的軸心抗壓強度近似表達式：軸心抗壓強度近似表達式： 式中式中 為作用于中心混凝土的徑向壓應(yīng)力值。為作用于中心混凝土的徑向壓應(yīng)力值。)(127/短柱dl2kffccc26.2 配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件三、承載力計算三、承載力計算 螺旋箍筋柱正截面承載力的計算式并應(yīng)滿足螺旋箍筋柱正截面承載力的計算式并應(yīng)滿足 dN009 . 0ssdssdcorcduAfAkfAfN 螺旋筋僅能間接地提高強度，對柱的穩(wěn)定性問題毫無協(xié)助，因此長柱和中長柱應(yīng)按著通箍筋柱計算，不思索螺旋筋作用。6.2 配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件四、與按普通箍筋柱強度計算值的比較四、與

13、按普通箍筋柱強度計算值的比較 1 1螺旋箍筋柱的強度不會小于普通箍筋柱的強度，即螺旋箍筋柱的強度不會小于普通箍筋柱的強度，即 這種情況在砼維護層面積相對較大時發(fā)生。這種情況在砼維護層面積相對較大時發(fā)生。 2 2螺旋箍筋配量過小，作用不顯著，不計其作用，即螺旋箍筋配量過小，作用不顯著，不計其作用，即 假設(shè)假設(shè) 那么那么 3 3螺旋筋不能提高強度過多，否那么會導(dǎo)致混凝土維護螺旋筋不能提高強度過多，否那么會導(dǎo)致混凝土維護層剝落，即層剝落，即),max(普螺NNNj普NNj)(35.15 .1ssdcdAfAfNN普螺0sA25. 0sA 6.2 配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件五、構(gòu)造要求五、構(gòu)

14、造要求 1、螺旋箍筋柱的縱向鋼筋應(yīng)沿圓周均勻分布，其截面積應(yīng)、螺旋箍筋柱的縱向鋼筋應(yīng)沿圓周均勻分布，其截面積應(yīng)不小于箍筋圈內(nèi)中心截面積的不小于箍筋圈內(nèi)中心截面積的0.5%。常用的配筋率在。常用的配筋率在0.8% 1.2%之間。之間。 2、構(gòu)件中心截面積應(yīng)不小于構(gòu)件整個截面面積的、構(gòu)件中心截面積應(yīng)不小于構(gòu)件整個截面面積的2/3。 3、螺旋箍筋的直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的、螺旋箍筋的直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的1/4，且不小，且不小于于8mm，普通采用，普通采用812mm。為了保證螺旋箍筋的作。為了保證螺旋箍筋的作用，螺旋箍筋的間距用，螺旋箍筋的間距S應(yīng)滿足：應(yīng)滿足： S應(yīng)不大于中心直徑應(yīng)不大于中心直徑 的的1/5，即，即S ； S應(yīng)不大于應(yīng)不大于80mm，且不應(yīng)小于，且不應(yīng)小于40mm，以便施工。，以便