軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算ppt課件

1、 第六章第六章 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 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)件的破壞形態(tài)、配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載力計(jì)算；承載力計(jì)算； 2 2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)、配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載力計(jì)算；承載力計(jì)算； 3 3穩(wěn)定系數(shù)的概念及其影響因素；穩(wěn)定系數(shù)的概念及其影響因素； 4 4核心混凝土強(qiáng)度分析及強(qiáng)度計(jì)算；核心混凝土強(qiáng)度分析及強(qiáng)度計(jì)算； 5 5普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特點(diǎn)和構(gòu)造要求。普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特點(diǎn)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：縱筋幫助受壓、承擔(dān)彎距、防止脆性破壞。其中：縱筋幫助受壓、承擔(dān)彎距、防止脆性破壞。 螺旋筋提高構(gòu)件的強(qiáng)度和延性。螺旋筋提高構(gòu)件的強(qiáng)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:幫助混凝土承擔(dān)壓力防止混凝土出現(xiàn)突然的脆性破壞，并承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(jì)算長(zhǎng)度因而避免縱筋過(guò)早的壓屈而降低柱的承載力二、破壞形態(tài)二、破壞形態(tài)1.1.影響因素：影響因素： （1 1徐變：徐變： 使鋼筋應(yīng)力突然增大，砼應(yīng)力減小應(yīng)力重分布）使鋼筋應(yīng)力突然增大，砼應(yīng)力減小應(yīng)力重分布） 突然卸載砼會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。突然卸載砼會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。 （2 2長(zhǎng)細(xì)比：長(zhǎng)細(xì)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短柱破壞短柱破壞材料破壞。材料破壞。 破壞特征破壞特征: :縱向裂縫、縱筋鼓起、砼崩裂?？v向裂縫

4、、縱筋鼓起、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承載能力承載能力（2長(zhǎng)柱破壞長(zhǎng)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，砼表面有縱向裂縫；凸側(cè)則由受壓突然砼表面有縱向裂縫；凸側(cè)則由受壓突然轉(zhuǎn)為受拉，出現(xiàn)橫向裂縫；破壞前，橫轉(zhuǎn)為受拉，出現(xiàn)橫向裂縫；破壞前，橫向撓度增加很快，破壞來(lái)得比較突然，向撓度增加很快，破壞來(lái)得比較突然，導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。承載能力要小于同截面、導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。承載能力要小于同截面、配筋、材料的短柱。配筋、材料的短柱。 |SlPP承載能力承載能力三、縱向穩(wěn)定系數(shù)三、縱

5、向穩(wěn)定系數(shù) 1.1.定義：考慮構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低定義：考慮構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低的計(jì)算系數(shù)。的計(jì)算系數(shù)。 2.2.計(jì)算：計(jì)算： =pl/ps =pl/ps 3. 3. 影響因素影響因素: :長(zhǎng)細(xì)比、柱的初始撓度、豎向力的偏心有關(guān)，長(zhǎng)細(xì)比、柱的初始撓度、豎向力的偏心有關(guān)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)及配筋率對(duì)其影響較小?；炷翉?qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)及配筋率對(duì)其影響較小。 短柱壓壞時(shí)的軸心力）穩(wěn)破壞時(shí)的臨界承載力歐拉公式）也即長(zhǎng)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(zhǎng)柱： l

6、0/i (或l0/b) 查表AI=il0 構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)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，一端自由實(shí)際結(jié)構(gòu)按規(guī)范規(guī)定取值1.0l0.7l0.5l2.0l 四、四、 正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算 公路橋規(guī)公路橋規(guī) 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(jì)算式為筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)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(jì)算分截面設(shè)計(jì)普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算分截面設(shè)計(jì)和強(qiáng)度復(fù)核兩種情況。和強(qiáng)度復(fù)核兩種情況。 dN09 . 0ssdcdu

7、AfAfN6.1 配有縱向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(shí)時(shí)Ac=AAs1截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì) 已知截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度已知截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度l0，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向壓力組合設(shè)計(jì)值，求縱向鋼筋鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向壓力組合設(shè)計(jì)值，求縱向鋼筋所需面積。所需面積。 2截面復(fù)核截面復(fù)核 已知截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度已知截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度l0，全部縱向鋼筋的截面面，全部縱向鋼筋的截面面積，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向力積，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向力組合設(shè)計(jì)值，求截面承載力。組合設(shè)計(jì)值，求截面

8、承載力。)9 . 0(10AfNrfAcddsds 五、構(gòu)造要求 1.混凝土 一般多采用C25C40級(jí)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， 凈保護(hù)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0.5,一則一則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

9、徑的1515倍，且不大于倍，且不大于構(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過(guò)混凝土計(jì)算截面積的在縱向鋼筋截面積超過(guò)混凝土計(jì)算截面積的3%3%時(shí)，箍時(shí)，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，則應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍倍箍筋直徑取較大者范圍，則應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。筋。6.1 配有縱向鋼筋和

10、普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件復(fù)合箍筋的布設(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(duì)混凝土產(chǎn)生間接的被動(dòng)側(cè)向壓力，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力。 箍筋則產(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)即核心部分的混凝土仍能繼續(xù)承受荷載，當(dāng)箍筋達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度而失去約束砼側(cè)向變形的能力時(shí)，核心砼才會(huì)被壓碎而導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件破壞，其破壞形態(tài)如圖62所示。 2、破壞特征 當(dāng)承受軸向壓力時(shí)，螺旋箍筋阻止砼的橫向變形，使砼處于三向受力狀態(tài)，軸向力增大到一定數(shù)值，砼保

11、護(hù)層開(kāi)始剝落，隨著軸向力增大，螺旋箍筋應(yīng)力也增大，最后達(dá)到屈服強(qiáng)度，失去核心砼的約束作用，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(qiáng)度提高原理二、適用條件和強(qiáng)度提高原理 1 1適用條件：適用條件： ； 尺寸受到限制。尺寸受到限制。 留意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱經(jīng)濟(jì)，一般不宜采用。留意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱經(jīng)濟(jì)，一般不宜采用。 2 2強(qiáng)度提高原理強(qiáng)度提高原理 螺旋箍筋對(duì)其核心混凝土的約束作用，使混凝土抗螺旋箍筋對(duì)其核心混凝土的約束作用，使混凝土抗壓強(qiáng)度提高，根據(jù)圓柱體三向受壓試驗(yàn)結(jié)果，

12、約束混凝土的壓強(qiáng)度提高，根據(jù)圓柱體三向受壓試驗(yàn)結(jié)果，約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度近似表達(dá)式：軸心抗壓強(qiáng)度近似表達(dá)式： 式中式中 為作用于核心混凝土的徑向壓應(yīng)力值。為作用于核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(jì)算三、承載力計(jì)算 螺旋箍筋柱正截面承載力的計(jì)算式并應(yīng)滿足螺旋箍筋柱正截面承載力的計(jì)算式并應(yīng)滿足 dN009 . 0ssdssdcorcduAfAkfAfN 螺旋筋僅能間接地提高強(qiáng)度，對(duì)柱的穩(wěn)定性問(wèn)題毫無(wú)幫助，因此長(zhǎng)柱和中長(zhǎng)柱應(yīng)按著通箍筋柱計(jì)算，不考慮螺旋筋作用。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

13、通箍筋柱強(qiáng)度計(jì)算值的比較四、與按普通箍筋柱強(qiáng)度計(jì)算值的比較 1 1螺旋箍筋柱的強(qiáng)度不會(huì)小于普通箍筋柱的強(qiáng)度，即螺旋箍筋柱的強(qiáng)度不會(huì)小于普通箍筋柱的強(qiáng)度，即 這種情況在砼保護(hù)層面積相對(duì)較大時(shí)發(fā)生。這種情況在砼保護(hù)層面積相對(duì)較大時(shí)發(fā)生。 2 2螺旋箍筋配量過(guò)小，作用不顯著，不計(jì)其作用，即螺旋箍筋配量過(guò)小，作用不顯著，不計(jì)其作用，即 假設(shè)假設(shè) 那么那么 3 3螺旋筋不能提高強(qiáng)度過(guò)多，否則會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層螺旋筋不能提高強(qiáng)度過(guò)多，否則會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層剝落，即剝落，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

14、受壓構(gòu)件五、構(gòu)造要求五、構(gòu)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)核心截面積的不小于箍筋圈內(nèi)核心截面積的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)件核心截面積應(yīng)不小于構(gòu)件整個(gè)截面面積的、構(gòu)件核心截面積應(yīng)不小于構(gòu)件整個(gè)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，一般采用，一般采用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)不大于核心直徑應(yīng)不大于核心直徑 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。，