建筑結(jié)構(gòu)第三章

建筑結(jié)構(gòu)第三章第一頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件主要內(nèi)容：軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算重點(diǎn)：軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算第二頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算1軸心受壓構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)用

多高層建筑中的框架柱，單層工業(yè)廠房中屋架的上弦桿，橋梁結(jié)構(gòu)中的橋墩，拱、樁等均屬于受壓構(gòu)件。利用混凝土構(gòu)件承受以軸向壓力為主的內(nèi)力，可以充分發(fā)揮混凝土材料的強(qiáng)度優(yōu)勢，因而在工程結(jié)構(gòu)中混凝土受壓構(gòu)件應(yīng)用比較普遍。建筑實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的，這是因?yàn)椋?/p>

通常施工制造的誤差、荷載作用位置的不確定性、混凝土質(zhì)量的不均勻性等，使得上述構(gòu)件存在一定的初始偏心距。第三頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算框架結(jié)構(gòu)中的柱(ColumnsofFrameStructure)第四頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算屋架結(jié)構(gòu)中的上弦桿(TopChordofRoofTrussStructure)第五頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算樁基礎(chǔ)(PileFoundation)第六頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算2普通箍筋柱與螺旋箍筋柱

實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，一般把承受軸向壓力的鋼筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式分為兩種：

普通箍筋柱（TiedColumns）配有縱向鋼筋和普通箍筋的柱

螺旋箍筋柱（SpiralColumns）配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的柱縱筋的作用：

提高承載力，減小截面尺寸提高混凝土的變形能力抵抗構(gòu)件的偶然偏心減小混凝土的收縮與徐第七頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算普通鋼箍柱TiedColumns螺旋鋼箍柱SpiralColumns2/2第八頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算3短柱與長柱

短柱（ShortColumns）是如何形成的？我們通常將柱的截面尺寸與柱長之比較小的柱，稱為短柱。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，帶窗間墻的柱、高層建筑地下車庫的柱子，以及樓梯間處的柱都容易形成短柱。窗間墻的短柱第九頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

受壓短柱的破壞過程

在開始加載時(shí)，混凝土和鋼筋都處于彈性工作階段，鋼筋和混凝土的應(yīng)力基本上按彈性模量的比值來分配。

隨著荷載的增加，混凝土應(yīng)力的增加愈來愈慢，而鋼筋的應(yīng)力基本上與其應(yīng)變成正比增加，柱子變形增加的速度就快于外荷增加的速度。隨著荷載的繼續(xù)增加，柱中開始出現(xiàn)微小的縱向裂縫。應(yīng)力軸力混凝土的應(yīng)力增長鋼筋應(yīng)力增長第十頁，共二十頁，2022年，8月28日第四章受彎構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

在臨近破壞荷載時(shí)，柱身出現(xiàn)很多明顯的縱向裂縫，混凝土保護(hù)層剝落，箍筋間的縱筋被壓曲向外鼓出，混凝土壓碎。

柱子發(fā)生破壞時(shí)，混凝土的應(yīng)變達(dá)到其抗壓極限應(yīng)變，而鋼筋的應(yīng)力一般小于其屈服強(qiáng)度。第十一頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

什么是長柱（SlenderColumns）我們通常將截面尺寸與柱長之比較大的柱定義為長柱。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，一般的框架柱、門廳柱等都屬于長柱。軸心受壓長柱與短柱的主要受力區(qū)別在于：由于偏心所產(chǎn)生的附加彎矩和失穩(wěn)破壞在長柱計(jì)算中必須考慮。第十二頁，共二十頁，2022年，8月28日第3章軸心受力構(gòu)件3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

軸心受壓長柱的破壞過程由于初始偏心距的存在，構(gòu)件受荷后產(chǎn)生附加彎矩，伴之發(fā)生橫向撓度。構(gòu)件破壞時(shí)，首先在靠近凹邊出現(xiàn)大致平行于縱軸方向的縱向裂縫，同時(shí)在凸邊出現(xiàn)水平的橫向裂縫，隨后受壓區(qū)混凝土被壓潰，縱筋向外鼓出，橫向撓度迅速發(fā)展，構(gòu)件失去平衡，最后將凸邊的混凝土拉斷?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采用穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載力的降低程度。第十三頁，共二十頁，2022年，8月28日軸心受壓長柱穩(wěn)定系數(shù)φ

主要與柱的長細(xì)比l0/b有關(guān)，穩(wěn)定系數(shù)的定義如下：3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算l0/bl0/dl0/iφl0/bl0/dl0/iφ≤8≤728≤1.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.6546401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19《規(guī)范》給出的穩(wěn)定系數(shù)與長細(xì)比的關(guān)系第3章軸心受力構(gòu)件第十四頁，共二十頁，2022年，8月28日3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算4普通箍筋柱受壓承載力的計(jì)算

計(jì)算簡圖fcf’yA’sNf’yA’sA’s

計(jì)算公式第3章軸心受力構(gòu)件第十五頁，共二十頁，2022年，8月28日3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

核心區(qū)混凝土三軸受壓狀態(tài)的產(chǎn)生5軸心受壓螺旋式箍筋柱正截面承載力計(jì)算fyAss1

dcorfyAss1S第3章軸心受力構(gòu)件第十六頁，共二十頁，2022年，8月28日3.1軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算f——為被約束后混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度;β——為系數(shù)?；炷潦艿降膹较驂簯?yīng)力值的計(jì)算方法螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋柱的承載力計(jì)算公式第3章軸心受力構(gòu)件第十七頁，共二十頁，2022年，8月28日3.2軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)螺旋箍的規(guī)定：

螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力的50%。

對長細(xì)比l0/d大于12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。

螺旋箍筋的換算面積Ass0不得小于全部縱筋A(yù)‘s

面積的25%

螺旋箍筋的間距s不應(yīng)大于80mm及dcor/5，也不應(yīng)小于40mm。第3章軸心受力構(gòu)件第十八頁，共二十頁，2022年，8月28日3.2軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算工程實(shí)際中的軸心受拉構(gòu)件包括桁架式屋架的受拉桿、拱的拉桿以及水池的池壁等。軸心受拉構(gòu)件從加載到破壞，其受力過程分為三個(gè)階段：從加載到砼受拉開裂前，為彈性階段；砼開裂后到鋼筋即將屈服，為第二階段；受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼筋達(dá)到屈服，為第三階段，此時(shí)混凝土裂縫開展很大，可以認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了破壞狀態(tài)。破壞特征：軸心受拉構(gòu)件破壞時(shí)，混凝土不承受拉力，全部拉力由鋼筋來承受。軸心受拉破壞時(shí)混凝土裂縫貫通，縱向拉鋼筋達(dá)到其受拉屈服強(qiáng)度，正截面承載力公式如下：

——縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；N

——軸心受拉承載力設(shè)計(jì)值。

第3章軸心受力構(gòu)件第十九頁，共二十頁，2022年，8月28日小結(jié)普通鋼箍軸心受壓構(gòu)件在計(jì)算上分為長柱和短柱。對于軸心受壓構(gòu)件的受壓承