第6章 軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算

1、 在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。 通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的不確定性、混凝土通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的不確定性、混凝土 質(zhì)量的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。質(zhì)量的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 在實(shí)際工程中，例如鋼筋混凝土桁架拱中的某些桿件（如受壓在實(shí)際工程中，例如鋼筋混凝土桁架拱中的某些桿件（如受壓 腹桿）可以按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。腹桿）可以按軸心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)。 普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱 普通鋼箍柱普通鋼箍柱：箍筋的作用？：箍筋的作用？ 縱筋的作用？縱筋的作用？ 螺旋鋼箍柱螺旋鋼箍柱：

2、箍筋的形狀：箍筋的形狀 為圓形，且間距較密，其為圓形，且間距較密，其 作用？作用？ 縱筋的作用：縱筋的作用： 協(xié)助混凝土受壓協(xié)助混凝土受壓 受壓鋼筋最小配筋率：受壓鋼筋最小配筋率：0.5% (單側(cè)單側(cè)0.2%) 承擔(dān)彎矩作用承擔(dān)彎矩作用 起到防止混凝土柱脆性破壞的緩沖作用。起到防止混凝土柱脆性破壞的緩沖作用。 箍筋的作用箍筋的作用 普通箍筋普通箍筋作用是，防止縱向鋼筋局部壓 屈，并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于 施工。 螺旋箍筋螺旋箍筋的作用是使截面中間部分（核 心）混凝土成為約束混凝土，從而提高 構(gòu)件的承載能力和延性。 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

3、壓構(gòu)件 s s AfAfP sc 短柱破壞特點(diǎn)短柱破壞特點(diǎn) 鋼筋混凝土短柱破壞時(shí)，混凝土的壓應(yīng)變均在210-3 附近，混凝土已達(dá)到其軸心抗壓強(qiáng)度； 采用普通熱軋的縱向鋼筋，均能達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度。 對(duì)于精軋螺紋鋼筋等高強(qiáng)度鋼筋，混凝土應(yīng)變到達(dá) 210-3時(shí)，鋼筋可能尚未達(dá)到屈服強(qiáng)度，則它的抗壓 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值僅為400MPa。 鋼筋混凝土短柱的破壞是一種材料破壞材料破壞，即混凝土壓 碎破壞。 試件B柱在壓力P不大時(shí)， 也是受壓全截面，但隨著壓 力增大，長(zhǎng)柱不僅發(fā)生壓縮 變形，同時(shí)產(chǎn)生較大的橫向 撓度，凹側(cè)壓應(yīng)力較大，凸 側(cè)較小。 在長(zhǎng)柱破壞前，橫向撓度增 加得很快，使長(zhǎng)柱的破壞來 得比較突然，導(dǎo)致失

4、穩(wěn)破壞失穩(wěn)破壞 (二類破壞)。 0 ls PP 圖6-4 軸心受壓長(zhǎng)柱的破壞形態(tài) 長(zhǎng)、短柱受力變形比較 u 圖6-5 軸心受壓構(gòu)件的橫向撓度 a) 橫向撓度沿柱長(zhǎng)的變化 b)橫向撓度與軸心壓力P的關(guān)系 由圖6-5及大量的其它試驗(yàn)可知，短柱總是受壓破壞，長(zhǎng)柱 則是失穩(wěn)破壞；長(zhǎng)柱的承載能力要小于相同截面、配筋、材 料的短柱的承載能力。 0.25 P=350 P(kN) P u(m m ) P 0.25 P=356 P(kN) u(m m ) 0.50 P=365 0.80.20 100 0.40.6 軸心壓力P（kN） 200 300 500 400 B柱（長(zhǎng)柱） A柱（短柱） 壓壞 u(m m

5、) 1.0 失穩(wěn) A柱B柱 構(gòu)件縱向彎曲計(jì)算長(zhǎng)度l0值 桿件 構(gòu)件及其兩端固定情況計(jì)算長(zhǎng)度l0 直桿 兩端固定0.5l 一端固定，一端為不移動(dòng)鉸0.7 l 兩端均為不移動(dòng)鉸1.0 l 一端固定，一端自由2.0 l 注：l構(gòu)件支點(diǎn)間長(zhǎng)度； 0 = l b d N 0 9 . 0 ssdcdu AfAfN ) 9 . 0 ( 1 0 Af N f A cd d sd s 6.2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 素混凝土柱 普通鋼筋柱 螺旋鋼筋柱 （） 對(duì)于配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓短柱，沿柱高連續(xù)纏繞 的、間距很密的螺旋箍筋猶如一個(gè)套筒，將核心部分的混凝土約 束住，有效地限制了核心混凝土的橫向變形，從

6、而提高了柱的承 載能力，更重要的是提高了構(gòu)件受力延性。 混凝土圓柱體三向受壓狀態(tài)的縱向抗壓強(qiáng)度混凝土圓柱體三向受壓狀態(tài)的縱向抗壓強(qiáng)度 2 kff ccc 012 2 sscor AfSd cor ss dS Af 01 2 2 2 fsAs01 2 s dcor (a) (b) (c) fsAs01 SAAd sscor001 S Ad A scor s 01 0 010 2 2 2 ssss corcor f Af A dSA 0 9 . 0 ssdssdcorcdu AfAkfAfN d N 0 2ccc ffk ucccorsds Nf Af A 螺旋箍筋的換算面積螺旋箍筋的換算面積:

7、: 采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓承載力，具有很好的延性。采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓承載力，具有很好的延性。 如螺旋箍筋配置過多，極限承載力提高過大，則會(huì)在遠(yuǎn)未達(dá)到極如螺旋箍筋配置過多，極限承載力提高過大，則會(huì)在遠(yuǎn)未達(dá)到極 限承載力之前保護(hù)層產(chǎn)生剝落，從而影響正常使用。限承載力之前保護(hù)層產(chǎn)生剝落，從而影響正常使用。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力 的的50%50%。，既滿足：。，既滿足： 對(duì)長(zhǎng)細(xì)比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，對(duì)長(zhǎng)細(xì)比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不

8、是全部受壓， 螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比l l0 0/ /r r（r r為截面最小回轉(zhuǎn)半徑）為截面最小回轉(zhuǎn)半徑）大于大于4848，對(duì)圓形截面，對(duì)圓形截面 柱長(zhǎng)細(xì)比柱長(zhǎng)細(xì)比l l0 0/ /d d（d d為圓形截面直徑為圓形截面直徑 ）大于大于1212時(shí)，不考慮螺旋箍筋的時(shí)，不考慮螺旋箍筋的 約束作用。約束作用。 螺旋箍筋的約束效果與其截面面積螺旋箍筋的約束效果與其截面面積As01和間距和間距s有關(guān)，為保證有一有關(guān)，為保證有一 定約束效果，定約束效果，規(guī)范規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 螺旋箍筋的換算面積螺旋箍筋的換算面積A As0 s0不得小于全部縱筋 不得小于全部縱筋A(yù)As s 面積的面積的25%25% 按螺旋箍筋計(jì)算的承載力小于按普通箍筋