第三章：鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算

1、研制單位：湖南大學(xué)高等教育出版社高等教育電子音像出版社混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 第3章 軸心受力構(gòu)件正截面承載力進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章本章重點(diǎn)了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力全過(guò)程； 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(jì)算方法； 了解軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法的相同 與不 同之處； 熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 理想的軸心受力構(gòu)件在實(shí)際工程中其實(shí)并不存在。3.1概 述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3.2軸心受拉構(gòu)件3.2.1 受力過(guò)程及破壞特征混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

2、第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3.2.2 軸拉構(gòu)件計(jì)算公式3-1N 拉力的組合設(shè)計(jì)值；fy 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；As 縱向鋼筋面積。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 箍筋直徑 d6mm, 間距s 200mm (腹桿中 s 150mm)。 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。 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 得采用綁扎的搭接接頭。 縱筋一側(cè)配筋率 ，且 。 （ 為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）3.2.3 軸拉構(gòu)件構(gòu)造要求混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3.3軸心受壓構(gòu)件

3、3.3.1 概述第 3 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理主 頁(yè)目 錄上一章下一章幫 助軸心受壓短柱的破壞特征短期荷載作用下，短柱破壞時(shí)往往出現(xiàn)與荷載方向大致平行的縱向裂縫 ，導(dǎo)致混凝土最終壓碎。若混凝土保護(hù)層較薄，且鋼箍間距較大時(shí)，很可能造成混凝土保護(hù)層崩裂，縱向鋼筋向外曲屈的現(xiàn)象。試驗(yàn)表明：在整個(gè)加載過(guò)程中，由于長(zhǎng)細(xì)比小，可能的初始偏心距對(duì)構(gòu)件的承載力無(wú)明顯影響；鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力使二者的壓應(yīng)變相等。NN混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3.3.2 配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 受力分析及破壞特征短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈 長(zhǎng)柱：構(gòu)件壓屈 l0 /i28 (l0 為柱計(jì)算

4、長(zhǎng)度， i為回轉(zhuǎn)半徑。) 矩形截面柱， l0 /b8 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章2. 配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件計(jì)算3-3j 穩(wěn)定系數(shù)； 鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 全部縱向受壓鋼筋面積； 構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3時(shí)，A采用 ； 為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算具有相近的可靠度而引進(jìn)的系數(shù)?；炷两Y(jié)構(gòu)基本原理第三章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章縱向受力鋼筋的最小配筋百分率min(%)受力類型最小配筋百分率受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋強(qiáng)度等級(jí)500MPa 0.50強(qiáng)度等級(jí)400M

5、Pa0.55強(qiáng)度等級(jí)300MPa、 335MPa0.60一側(cè)縱向鋼筋0.20受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉構(gòu)件一側(cè)的受拉鋼筋0.20和45ft/fy中的較大值3. 構(gòu)造要求混凝土結(jié)構(gòu)基本原理第三章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章注：1 受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋最小配筋百分率，當(dāng)采用C60以上強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?xí)r，應(yīng)按表中規(guī)定增加0.10； 2 板類受彎構(gòu)件（不包括懸臂板）的受拉鋼筋，當(dāng)采用強(qiáng)度等級(jí)400MPa、500MPa的鋼筋時(shí)，其最小配筋百分率應(yīng)允許采用0.15和45ft/fy中的較大值； 3 偏心受拉構(gòu)件中的受壓鋼筋，應(yīng)按受壓構(gòu)件一側(cè)縱向鋼筋考慮； 4 受壓構(gòu)件的全部縱向鋼筋和一側(cè)縱向鋼筋的配筋率

6、以及軸心受拉構(gòu)件和小偏心受拉構(gòu)件一側(cè)受拉鋼筋的配筋率均應(yīng)按構(gòu)件的全截面面積計(jì)算； 5 受彎構(gòu)件、大偏心受拉構(gòu)件一側(cè)受拉鋼筋的配筋率應(yīng)按全截面面積扣除受壓翼緣面積（bf-b）hf后的截面面積計(jì)算； 6 當(dāng)鋼筋沿構(gòu)件截面周邊布置時(shí)，“一側(cè)縱向鋼筋”系指沿受力方向兩個(gè)對(duì)邊中一邊布置的縱向鋼筋。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章 材料：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜高一些，鋼筋宜用 HRB500級(jí)和 HRB400級(jí)鋼筋。 截面： b250mm, l0 /b30 。 縱筋： d 12mm, 圓柱中根數(shù) 6； 50mm 350mm, c 20mm。 箍筋：封閉式 d 6mm , d縱 /4；

7、s 400mm , 15 d縱 。 （每邊4根） （每邊3根） （每邊4根） （每邊多于4根）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3.3.3 配有螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 受力分析及破壞特征螺旋箍筋對(duì)混凝土變形產(chǎn)生約束，使其承載力提高。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章2. 螺旋箍軸壓構(gòu)件承載力 當(dāng)螺旋筋屈服時(shí)，s2可由隔離體平衡條件求得：以（3-6）代入（3-5），得： 3-53-6混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3-7根據(jù)軸向力平衡條件可得：3-8混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章規(guī)范從提高安

8、全度考慮，采用下式設(shè)計(jì)：3-9 間接鋼筋的強(qiáng)度； 構(gòu)件的核心截面面積； 單根間接鋼筋的截面面積； 間接鋼筋的間距； 間接鋼筋的換算面積， ； 間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 3 章主 頁(yè)目 錄上一章幫 助下一章3、構(gòu)造要求 間接鋼筋的換算截面面積 Asso 應(yīng)大于縱向鋼 筋全部截面面積的 25。 按式（3-9）算得的承載力應(yīng)大于按式（3-3） 算得的承載力，但不應(yīng)超過(guò)其1.5倍； l0 /d 12；一、工程實(shí)例壓壓壓拉拉柱下基礎(chǔ)樓板柱梁梁墻樓梯墻下基礎(chǔ)地下室底板二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 1. 受拉構(gòu)件的配筋形式縱筋縱筋箍筋bh00.001 0.002 0.003 0.0

9、0420010050150N (kN)平均應(yīng)變 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.鋼筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.152NtNt915152二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究鋼筋屈服混凝土開(kāi)裂二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究NtNtNtcrNtcrNtNt二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 2. 試驗(yàn)研究NtNt結(jié)論三個(gè)工作階段：開(kāi)裂前，線彈性；開(kāi)裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；鋼筋屈服后，Nt基本不增加首條裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加極限

10、承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 3. 混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系sss=Essys,hfytto t0ftt=Ect混凝土鋼筋二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 4. 混凝土開(kāi)裂前拉力與變形的關(guān)系bhAsAAs/A3%時(shí)，A=bhllNtNtNttAs s二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 5. 混凝土開(kāi)裂荷載Ntt=ftAs stto t0ftt=Ect二、軸心受拉構(gòu)件的受力分析 6. 極限承載力sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt混凝土退出工作三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 既有構(gòu)件軸心抗拉承載力計(jì)算sss=Essys,hfytto t0ftt=EctAss（As fy）Nt驗(yàn)算Ntu Ntcr，若成立，可以；否則取Ntu=Ntcr三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件截面設(shè)計(jì)Ass（As fy）Nt設(shè)計(jì)原則是：NtNtu為了保證設(shè)計(jì)截面的極限承載力大于截面的開(kāi)裂荷載，避免脆性破壞三、極限承載力公式的應(yīng)用 1. 基于承載力的構(gòu)件