第四章 鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件-受壓

1、1第四章 軸心受力構(gòu)件的受力性能軸心受壓構(gòu)件2受壓構(gòu)件（柱）受壓構(gòu)件（柱）往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。破壞，往往導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。(a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓34在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房

2、屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱普通鋼箍柱普通鋼箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？縱筋縱筋的作用的作用？螺旋鋼箍柱螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀為圓：箍筋的形狀為圓形，且間距較密，其作用形，且間距較密，其作用？56n縱筋的作用：提高受壓承載力，減小截面尺縱筋的作用：提高受壓承載力，減小截面尺寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附加彎矩在構(gòu)件中產(chǎn)生的拉力；減小砼的徐變；加彎矩在構(gòu)件中產(chǎn)生的拉力；減小砼的

3、徐變；提高柱的延性。提高柱的延性。n 箍筋的作用：與縱筋形成骨架，防止縱筋壓箍筋的作用：與縱筋形成骨架，防止縱筋壓屈；箍筋對內(nèi)部混凝土的約束可以改善構(gòu)件屈；箍筋對內(nèi)部混凝土的約束可以改善構(gòu)件的延性性能。的延性性能。n螺旋形箍筋可以提高構(gòu)件的承載力和延性。螺旋形箍筋可以提高構(gòu)件的承載力和延性。7軸心受壓構(gòu)件分類初始偏心產(chǎn)生附加彎矩在截面尺寸、配筋、強度相同的條件下，長 柱的承載力低于短柱，(采用降低系數(shù)來考慮)受壓構(gòu)件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱 長柱 加大初始偏心，最終構(gòu)件是在M，N共同作用下破壞。附加彎矩引起撓度軸心受壓長柱的破壞形式 軸心受壓短柱的破壞形式：在N作用下壓壞

4、 8配有普通箍筋軸心受壓短柱 試驗研究bhAsANcNc混凝土壓碎鋼筋凸出oNcl混凝土壓碎鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎9n受力特點（附圖）（附圖）n 整個截面的應(yīng)變是均勻的。整個截面的應(yīng)變是均勻的。n 荷載較小時，壓應(yīng)變和壓應(yīng)力與荷載基荷載較小時，壓應(yīng)變和壓應(yīng)力與荷載基本呈線性關(guān)系。荷載較大時，壓應(yīng)變增加速本呈線性關(guān)系。荷載較大時，壓應(yīng)變增加速度加快。隨荷載增大，縱筋應(yīng)力增長加快，度加快。隨荷載增大，縱筋應(yīng)力增長加快，砼應(yīng)力增長緩慢（產(chǎn)生應(yīng)力重分布）。砼應(yīng)力增長緩慢（產(chǎn)生應(yīng)力重分布）。n 當(dāng)荷載長期作用時，由于砼產(chǎn)生徐變，當(dāng)荷載長期作用時，由于砼產(chǎn)生徐變，縱

5、筋應(yīng)力進(jìn)一步增大，砼應(yīng)力進(jìn)一步減小?？v筋應(yīng)力進(jìn)一步增大，砼應(yīng)力進(jìn)一步減小。n 縱筋達(dá)到屈服，而后砼壓壞?？v筋達(dá)到屈服，而后砼壓壞。10軸心受壓短柱的受力分析 截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfy0=0.002ocfcc平衡方程ssccAAN變形協(xié)調(diào)方程scNccAs s0=0.002ocfccsss=Essys,hfyNccAs s0=0.002ocfcc11軸心受壓短柱的受力分析 荷載-變形關(guān)系NccAs fy當(dāng)0=0.002時，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力syccuAfAfN若若 s=0=0.002，則則2/400200000002. 0002. 0mmNEss軸心受

6、壓短柱中，當(dāng)軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強度超過鋼筋的強度超過400N/mm2時，其強時，其強度得不到充分發(fā)揮度得不到充分發(fā)揮12三、軸心受壓短柱的受力分析 長期荷載下徐變的影響Nc施加后的瞬時)1 ()1 (11sEcsEccANANNcAslNcAs s1c1l i13三、軸心受壓短柱的受力分析 長期荷載下徐變的影響NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）經(jīng)歷徐變后產(chǎn)生了鋼筋與砼之間的應(yīng)力重分布,最小配筋率要求14軸心受壓短柱的受力分析 長期荷載下徐變的影響Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl （i+ cr）NcAs s3c3l cr最

7、大配筋率要求15軸心受壓長柱的受力分析 1. 試驗研究長柱的承載力0810kN8(.Nf Af A滿）足足要要求求37 例題例題3 3 某大樓底層門廳內(nèi)現(xiàn)澆鋼筋混凝某大樓底層門廳內(nèi)現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，承受軸心壓力設(shè)計值土柱，承受軸心壓力設(shè)計值 計算長度計算長度 根據(jù)建筑設(shè)計要求，柱的截面為圓形根據(jù)建筑設(shè)計要求，柱的截面為圓形, ,直直徑徑 混凝土強度等級為混凝土強度等級為C30( )C30( )縱筋采用縱筋采用HRB400HRB400級鋼筋（級鋼筋（ ），箍筋采），箍筋采用用HRB335HRB335級鋼筋（級鋼筋（ ），試確定柱的），試確定柱的配筋。配筋。2479kN,N 04.06m,l c4

8、00mmd 。2c14.3N/mmf 2y360N/mmf 2y300N/mmf 38 解（）判別是否可采用螺旋箍筋柱解（）判別是否可采用螺旋箍筋柱 （可設(shè)計成螺旋箍筋柱）（可設(shè)計成螺旋箍筋柱） （）求（）求 假定假定 則則 選用選用10C20， 0c406010.1512400ldsA222c3.142 400125700mm44dA0.025,2s0.025 1257003142mmA 。2s3142mmA 。39（）求（）求 混凝土保護(hù)層厚度為混凝土保護(hù)層厚度為30mm，則，則 由公式（由公式（4-24）可得）可得ss0Acor22cor40060340mm3.142 34090800mm4dAccorysss0y32()0.922479 10(14.3 90800360 3143)0.91041mm2 1.0 300Nf Af AAf40 （）確定螺旋箍筋直徑和間距（）確定螺旋箍筋直徑和間距 假定螺旋箍筋直徑假定螺旋箍筋直徑 ，則單根螺旋箍筋，則單根螺旋箍筋截面面積截面面積 由公式（由公式（4-23）可得）可得 取取 （滿足構(gòu)造要求）。（滿足構(gòu)造要求）。 （）復(fù)核混凝土保護(hù)層是否過早脫落（）復(fù)核混凝土保護(hù)層是否過早脫落 2ss0s0.250.25 3142786mmAA滿( (足足要要求求）8mmd 2ss150.3mm ,A50mm,s corss1s