建筑結(jié)構(gòu)PPT0017

1、 1. 1.了解受壓短柱和長柱的破壞特征了解受壓短柱和長柱的破壞特征 ； 2 . .掌握軸心受壓構(gòu)件普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算。掌握軸心受壓構(gòu)件普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算。第四章第四章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 第第 二二 講講教學(xué)目標(biāo)：軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)和截面復(fù)核。軸心受壓構(gòu)件的破壞特征；軸心受壓構(gòu)件的破壞特征；螺旋箍筋柱的受力點(diǎn)螺旋箍筋柱的受力點(diǎn)。重重 點(diǎn)點(diǎn)難難 點(diǎn)點(diǎn)4.2.1 4.2.1 軸心受壓構(gòu)件的破壞特征軸心受壓構(gòu)件的破壞特征 按照長細(xì)比按照長細(xì)比 l 的大小，軸心受壓柱可分為短柱的大小，軸心受壓柱可分為短柱和長柱兩類。對(duì)

2、方形和矩形柱，當(dāng)和長柱兩類。對(duì)方形和矩形柱，當(dāng) l 8 時(shí)屬于短時(shí)屬于短柱，否則為長柱。其中柱，否則為長柱。其中l(wèi)為柱的計(jì)算長度，為柱的計(jì)算長度，為矩形截為矩形截面的短邊尺寸。面的短邊尺寸。 1軸心受壓短柱的破壞特征軸心受壓短柱的破壞特征4.2 4.2 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算點(diǎn)擊播放視頻軸心受壓短柱的破壞過程軸心受壓短柱的破壞過程 （1）當(dāng)軸向力較小時(shí)，構(gòu)件的壓縮變形主要為彈性變）當(dāng)軸向力較小時(shí)，構(gòu)件的壓縮變形主要為彈性變形，軸向力在截面內(nèi)產(chǎn)生的壓應(yīng)力由混凝土合鋼筋共同形，軸向力在截面內(nèi)產(chǎn)生的壓應(yīng)力由混凝土合鋼筋共同承擔(dān)。承擔(dān)。 （2）隨著荷載的增大，構(gòu)件變形迅速增大，此

3、時(shí)混凝）隨著荷載的增大，構(gòu)件變形迅速增大，此時(shí)混凝土塑性變形增加，彈性模量降低，應(yīng)力增加緩慢，而鋼土塑性變形增加，彈性模量降低，應(yīng)力增加緩慢，而鋼筋應(yīng)力的增加則越來越快。筋應(yīng)力的增加則越來越快。在臨近破壞時(shí)，柱子表面出在臨近破壞時(shí)，柱子表面出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層開始剝落，最后，箍筋之間現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層開始剝落，最后，箍筋之間的縱向鋼筋壓屈而向外凸出，混凝土被壓碎崩裂而破壞。的縱向鋼筋壓屈而向外凸出，混凝土被壓碎崩裂而破壞。破壞時(shí)混凝土的應(yīng)力達(dá)到棱柱體抗壓強(qiáng)度。破壞時(shí)混凝土的應(yīng)力達(dá)到棱柱體抗壓強(qiáng)度。 當(dāng)短柱破壞時(shí)，混凝土當(dāng)短柱破壞時(shí)，混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變 =0.002，

4、相應(yīng)，相應(yīng)的縱向鋼筋應(yīng)力值的縱向鋼筋應(yīng)力值 =Es=21050.002=400N/mm2。因此，當(dāng)縱筋為高強(qiáng)度鋼。因此，當(dāng)縱筋為高強(qiáng)度鋼筋時(shí)，構(gòu)件破壞時(shí)縱筋可能達(dá)筋時(shí)，構(gòu)件破壞時(shí)縱筋可能達(dá)不到屈服強(qiáng)度。顯然，在受壓不到屈服強(qiáng)度。顯然，在受壓構(gòu)件內(nèi)配置高強(qiáng)度的鋼筋不能構(gòu)件內(nèi)配置高強(qiáng)度的鋼筋不能充分發(fā)揮其作用，這是不經(jīng)濟(jì)充分發(fā)揮其作用，這是不經(jīng)濟(jì)的。的。2 2軸心受壓長柱的破壞特征軸心受壓長柱的破壞特征軸心受壓長柱的破壞過程軸心受壓長柱的破壞過程點(diǎn)擊播放視頻 （1）初始偏心距導(dǎo)致附加彎矩，）初始偏心距導(dǎo)致附加彎矩，附加彎矩產(chǎn)生的水平撓度又加大了初附加彎矩產(chǎn)生的水平撓度又加大了初始偏心距；較大的初始

5、偏心距將導(dǎo)致始偏心距；較大的初始偏心距將導(dǎo)致承截能力的降低。破壞時(shí)首先在凹邊承截能力的降低。破壞時(shí)首先在凹邊出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向外凸出，側(cè)向撓度縱向鋼筋被壓彎向外凸出，側(cè)向撓度急速發(fā)展，最終柱子失去平衡并將凸急速發(fā)展，最終柱子失去平衡并將凸邊混凝土拉裂而破壞。邊混凝土拉裂而破壞。（2）長細(xì)比較大時(shí)，可能發(fā)生）長細(xì)比較大時(shí)，可能發(fā)生“失失穩(wěn)破壞穩(wěn)破壞”。 由上述試驗(yàn)可知，在同等條件下，即截面相同，配筋相由上述試驗(yàn)可知，在同等條件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的條件下，長柱承載力低于短柱承載力。在確同，材料相同的條件下，長柱承載力低于

6、短柱承載力。在確定軸心受壓構(gòu)件承截力計(jì)算公式時(shí)，規(guī)范采用構(gòu)件的穩(wěn)定系定軸心受壓構(gòu)件承截力計(jì)算公式時(shí)，規(guī)范采用構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)數(shù) 來表示長柱承截力降低的程度。長細(xì)比來表示長柱承截力降低的程度。長細(xì)比l0/b越大，越大， 值值越小，當(dāng)越小，當(dāng)l0/b 8 8時(shí)，時(shí)， = = 1 1。穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： （4.2.14.2.1） 式中式中 柱的計(jì)算長度柱的計(jì)算長度; ; 矩形截面的短邊尺寸，圓形截面可取矩形截面的短邊尺寸，圓形截面可取2011 0.002( /8)lb0lb23db （ 為截面直徑），對(duì)任意截面可取為截面直徑），對(duì)任意截面可取 （ 為截為截面最小回轉(zhuǎn)半徑）。

7、面最小回轉(zhuǎn)半徑）。 構(gòu)件的計(jì)算長度構(gòu)件的計(jì)算長度l0與構(gòu)件兩端支承情況有關(guān)，對(duì)于一般與構(gòu)件兩端支承情況有關(guān)，對(duì)于一般的多層房屋的框架柱，梁柱為剛接的框架各層柱段。現(xiàn)的多層房屋的框架柱，梁柱為剛接的框架各層柱段。現(xiàn)澆樓蓋：底層柱澆樓蓋：底層柱l0 1.0H ；其余各層柱段；其余各層柱段l0 1.25H。裝。裝配式樓蓋：底層柱配式樓蓋：底層柱l0 1.25H；其余各層柱段；其余各層柱段l0 1.5H。 dib12i 4.2.2 4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力計(jì)算普通箍筋柱的正截面承截力計(jì)算 1.基本公式基本公式 鋼筋混凝土軸心受壓柱的正截鋼筋混凝土軸心受壓柱的正截面承載力由混凝土承載力及鋼筋

8、面承載力由混凝土承載力及鋼筋承載力兩部分組成，如圖承載力兩部分組成，如圖4.2.4所所示。示。根據(jù)力的平衡條件，得出短柱和長柱的承載力計(jì)算公式為：根據(jù)力的平衡條件，得出短柱和長柱的承載力計(jì)算公式為： )AfAf.NNsycu（90(4.2.2)式中式中 Nu軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值；軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值； N軸向壓力設(shè)計(jì)值；軸向壓力設(shè)計(jì)值； 鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)； fc混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按表2.2.2采用；采用； A構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3%時(shí)，時(shí)， A 應(yīng)改為應(yīng)改為Ac=AAs/

9、； fy縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按附表縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，按附表2.1.1采用；采用； As全部縱向鋼筋的截面面積。全部縱向鋼筋的截面面積。 式中系數(shù)式中系數(shù)0.9，是考慮到初始偏心的影響，以及主要，是考慮到初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性，引入的承載力折減承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性，引入的承載力折減系數(shù)；系數(shù)； 2 2計(jì)算方法計(jì)算方法 （1 1）截面設(shè)計(jì)）截面設(shè)計(jì) 已知：構(gòu)件截面尺寸已知：構(gòu)件截面尺寸b bh h，軸向力設(shè)計(jì)值，構(gòu)件，軸向力設(shè)計(jì)值，構(gòu)件的計(jì)算長度，材料強(qiáng)度等級(jí)。的計(jì)算長度，材料強(qiáng)度等級(jí)。 求：縱向鋼筋截面面積求：縱向鋼筋截面面積 計(jì)算步驟

10、如計(jì)算步驟如圖圖4.2.54.2.5。 （2）截面承載力復(fù)核）截面承載力復(fù)核 已知：柱截面尺寸已知：柱截面尺寸bh，計(jì)算長度，計(jì)算長度 ，縱筋數(shù)量及，縱筋數(shù)量及級(jí)別，混凝土強(qiáng)度等級(jí)。級(jí)別，混凝土強(qiáng)度等級(jí)。 求：柱的受壓承載力求：柱的受壓承載力Nu，或已知軸向力設(shè)計(jì)值，或已知軸向力設(shè)計(jì)值，判斷截面是否安全。，判斷截面是否安全。0l【例【例4.2.1】已知某多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層中柱】已知某多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層中柱按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。該柱安全等級(jí)為二級(jí)，軸向壓力設(shè)計(jì)按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。該柱安全等級(jí)為二級(jí)，軸向壓力設(shè)計(jì)值值 N=1400kN，計(jì)算長度，計(jì)算長度l0=5m，縱向鋼

11、筋采用，縱向鋼筋采用HRB335級(jí)，級(jí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。求該柱截面尺寸及縱筋截面面積。求該柱截面尺寸及縱筋截面面積。 【解】fc=14.3N/mm2，fy=300N/mm2， =1.00（1）初步確定柱截面尺寸）初步確定柱截面尺寸設(shè)設(shè)= = 1%， =1，則，則 AAs=89916.5mm2 0.9 ()cyNAff31400 100.9 1 (14.3 1% 300) 選用方形截面，則b=h= =299.8mm，取用 h=300mm。 5 .89916（2）計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)）計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)l0/b=5000/300=16.720)8/(002. 011bl2110.002(

12、16.78)=0.869 （3）計(jì)算鋼筋截面面積）計(jì)算鋼筋截面面積As 0.9csyNf AAf321400 1014.3 3000.9 0.869300=1677mm2（4）驗(yàn)）驗(yàn)算配筋率算配筋率sAA1677300 300=1.86% =0.6%，且，且3% ，滿足最小配筋率要求，且勿，滿足最小配筋率要求，且勿 需重算。需重算。min縱筋選用縱筋選用4 25（As=1964mm2），箍筋配置），箍筋配置8300，如圖如圖4.2.7。4 258300300300 【解】查表得【解】查表得 =300N/ mm2，fc=11.9N/mm2， =1256 mm2yfsA（1）確定穩(wěn)定系數(shù)）確定穩(wěn)定

13、系數(shù) l0/b=4500/300=15 208002011)b/l (.211 0.002(158)=0.911【例【例4.2.2】某現(xiàn)澆底層鋼筋混凝土軸心受壓柱，截面尺寸】某現(xiàn)澆底層鋼筋混凝土軸心受壓柱，截面尺寸 bh=300300mm，采用，采用4 20的的HRB335級(jí)（級(jí)（fy=300N/ mm2）鋼筋，混凝土）鋼筋，混凝土C25（fc=9.6N/mm2），），l0=4.5m，承，承受軸向力設(shè)計(jì)值受軸向力設(shè)計(jì)值800kN，試校核此柱是否安全。，試校核此柱是否安全。 （2）驗(yàn)算配筋率）驗(yàn)算配筋率min0.6%12561.4%3%9000sAA（3）確定柱截面承載力）確定柱截面承載力ys0

14、.9 ()ucNf Af A =0.90.911(11.9300300+3001256)=1187.05103N=1187.05kNN=800kN此柱截面安全。此柱截面安全。 4.2.34.2.3螺旋箍筋柱簡介螺旋箍筋柱簡介 1螺旋箍筋柱的受力特點(diǎn)：螺旋箍筋柱的受力特點(diǎn)：螺旋箍筋柱的箍筋既是構(gòu)螺旋箍筋柱的箍筋既是構(gòu)造鋼筋又是受力鋼筋。由于螺旋筋或焊接環(huán)筋的套箍作用造鋼筋又是受力鋼筋。由于螺旋筋或焊接環(huán)筋的套箍作用可約束核心混凝土（螺旋筋或焊接環(huán)筋所包圍的混凝土）可約束核心混凝土（螺旋筋或焊接環(huán)筋所包圍的混凝土）的橫向變形，使得核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而間的橫向變形，使得核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而間接地提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。接地提高混凝土的縱向抗壓強(qiáng)度。 2螺旋箍筋的構(gòu)造：螺旋箍筋的構(gòu)造：箍筋為螺旋環(huán)或焊接圓環(huán)，間距箍筋為螺旋環(huán)或焊接圓環(huán)，間距不應(yīng)大于不應(yīng)大于80mm及