軸心受力構(gòu)件(工)

1、1城市建設(shè)學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院 羅羅2上一節(jié)復(fù)習(xí)上一節(jié)復(fù)習(xí)一、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的一、承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的基本組合：基本組合：niQiciQiSSSS21kkQ1QGKG(1)(1)由可變荷載效應(yīng)控制的組合由可變荷載效應(yīng)控制的組合(2)(2)對由永久荷載效應(yīng)控制的組合對由永久荷載效應(yīng)控制的組合niQiciQiSSS1kGKG（1 1） 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合SkSk：niiciSSSS2kQQ1kGks（2 2） 荷載的準(zhǔn)永久組合荷載的準(zhǔn)永久組合SqSq：niiqiqSSS1kQGk二、正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合二、正常使用極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)組合3例題：例題：某辦公樓樓面

2、采用預(yù)應(yīng)力混凝土七孔板。安全某辦公樓樓面采用預(yù)應(yīng)力混凝土七孔板。安全等級為二級。板長等級為二級。板長3.3m，計算跨度，計算跨度3.18m。板寬。板寬0.9m。七孔板自重七孔板自重2.04kN/m2，后澆混凝層厚，后澆混凝層厚40mm,板底抹板底抹灰層厚灰層厚20mm?；詈奢d取活荷載取1.5kN/m2，準(zhǔn)永久值系數(shù)為，準(zhǔn)永久值系數(shù)為0.4。試計算按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀。試計算按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時的彎矩值。態(tài)設(shè)計時的彎矩值。4第三章第三章 鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算正截面承載力計算5鋼筋混凝土受力構(gòu)件的分類鋼筋混凝土受力構(gòu)件的分

3、類縱向受力構(gòu)件縱向受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件偏心受力構(gòu)件偏心受力構(gòu)件偏心受拉構(gòu)件偏心受拉構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件雙向偏心受壓構(gòu)件雙向偏心受壓構(gòu)件單向偏心受壓構(gòu)件單向偏心受壓構(gòu)件61. 了解了解受壓構(gòu)件縱向受力鋼筋和箍筋的作用。受壓構(gòu)件縱向受力鋼筋和箍筋的作用。2. 掌握受壓構(gòu)件的材料、截面形式尺寸，以及掌握受壓構(gòu)件的材料、截面形式尺寸，以及配筋構(gòu)造要求。配筋構(gòu)造要求。教學(xué)目標(biāo)： 受壓構(gòu)件縱向受力鋼筋和箍筋的作用。受壓構(gòu)件縱向受力鋼筋和箍筋的作用。重 點難 點 受壓構(gòu)件的材料、截面形式尺寸以及配筋構(gòu)造要求。受壓構(gòu)件的材料、截面形式尺寸以及

4、配筋構(gòu)造要求。7當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面形心軸線相重合時，當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面形心軸線相重合時，該構(gòu)件即為軸心受力構(gòu)件。該構(gòu)件即為軸心受力構(gòu)件。承受軸心拉力的構(gòu)件稱為軸心受拉構(gòu)件；承受軸承受軸心拉力的構(gòu)件稱為軸心受拉構(gòu)件；承受軸心壓力的構(gòu)件稱為軸心受壓構(gòu)件。心壓力的構(gòu)件稱為軸心受壓構(gòu)件。為了計算方便，一般在設(shè)計以恒荷載為主的多層為了計算方便，一般在設(shè)計以恒荷載為主的多層房屋的內(nèi)柱以及桁架的受壓、受拉腹桿等時，可按軸房屋的內(nèi)柱以及桁架的受壓、受拉腹桿等時，可按軸心受力構(gòu)件設(shè)計計算。心受力構(gòu)件設(shè)計計算。 NN8a a屋架中的腹桿和下弦桿；屋架中的腹桿和下弦桿；b b等跨柱網(wǎng)房屋的內(nèi)柱；等跨柱網(wǎng)

5、房屋的內(nèi)柱；c c圓形貯液池池壁環(huán)向部分圓形貯液池池壁環(huán)向部分軸心受力構(gòu)件實例軸心受力構(gòu)件實例9軸心受壓構(gòu)件的配筋：軸心受壓構(gòu)件的配筋：縱向鋼筋縱向鋼筋+箍筋箍筋螺旋箍筋螺旋箍筋普通箍筋普通箍筋螺旋配箍螺旋配箍普通配箍普通配箍箍筋種類箍筋種類:第一節(jié)第一節(jié) 軸心受壓構(gòu)件承載力計算軸心受壓構(gòu)件承載力計算1、軸心受壓構(gòu)件的分類：、軸心受壓構(gòu)件的分類：102 2、縱向鋼筋作用、縱向鋼筋作用: :幫助砼承擔(dān)壓力，以減小構(gòu)件的截面尺寸；幫助砼承擔(dān)壓力，以減小構(gòu)件的截面尺寸；防止砼出現(xiàn)突然的脆性破壞，增強構(gòu)件的延性；防止砼出現(xiàn)突然的脆性破壞，增強構(gòu)件的延性；承受由于荷載的偏心而引起的彎矩；承受由于荷載的偏

6、心而引起的彎矩；減小砼的徐變變形。減小砼的徐變變形。3 3、箍、箍 筋筋 作作 用用: :與縱筋組成空間骨架；與縱筋組成空間骨架；減少縱筋的計算長度，避免縱筋過早的壓屈向外減少縱筋的計算長度，避免縱筋過早的壓屈向外凸出而降低柱的承載力；凸出而降低柱的承載力；當(dāng)采用密排箍筋時還能約束核心內(nèi)砼，提高其極當(dāng)采用密排箍筋時還能約束核心內(nèi)砼，提高其極限變形值。限變形值。11柱(受壓構(gòu)件)l0/i 28 對矩形截面 l0/b 8l0/i 28短柱短柱 長柱長柱長細(xì)比長細(xì)比：構(gòu)件的長度：構(gòu)件的長度l0 0與截面回轉(zhuǎn)半徑與截面回轉(zhuǎn)半徑i之比。之比。 一、配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件承載力計算一、配有普通箍筋的軸

7、心受壓構(gòu)件承載力計算121 1）短柱的破壞特征：）短柱的破壞特征：a a、加載過程中，初始偏心對構(gòu)件承載力無明顯影響。、加載過程中，初始偏心對構(gòu)件承載力無明顯影響。b b、外力稍大后，砼應(yīng)力增長緩慢，而鋼筋應(yīng)力增長快；、外力稍大后，砼應(yīng)力增長緩慢，而鋼筋應(yīng)力增長快；c c、外力、外力N N的繼續(xù)增加，開始出現(xiàn)微細(xì)裂縫，在臨近的繼續(xù)增加，開始出現(xiàn)微細(xì)裂縫，在臨近PuPu時，時，鋼筋砼的極限壓應(yīng)變大致鋼筋砼的極限壓應(yīng)變大致u=c=0.002，柱四周出現(xiàn)明顯柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，保護層砼開始剝落的縱向裂縫，保護層砼開始剝落，構(gòu)件達(dá)到其極限承載，構(gòu)件達(dá)到其極限承載力。力。1 1、短柱的受力分析及破

8、壞特征、短柱的受力分析及破壞特征破壞時破壞時, ,縱筋向外凸出，縱筋向外凸出，中間部分砼壓酥，砼應(yīng)中間部分砼壓酥，砼應(yīng)達(dá)到柱體抗壓強度達(dá)到柱體抗壓強度fc。13若鋼筋的屈服壓應(yīng)變小于混凝土的壓應(yīng)變，則鋼筋若鋼筋的屈服壓應(yīng)變小于混凝土的壓應(yīng)變，則鋼筋首先達(dá)到抗壓屈服強度，隨后鋼筋承擔(dān)的壓力維持首先達(dá)到抗壓屈服強度，隨后鋼筋承擔(dān)的壓力維持不變，而繼續(xù)增加的荷載全部由混凝土承擔(dān)，直到不變，而繼續(xù)增加的荷載全部由混凝土承擔(dān)，直到混凝土被壓碎。這種構(gòu)件中鋼筋與砼的抗壓強度均混凝土被壓碎。這種構(gòu)件中鋼筋與砼的抗壓強度均得到充分利用。得到充分利用。試驗表明：試驗表明：在整個加載過程中，由于鋼筋和在整個加載過

9、程中，由于鋼筋和砼間存在著粘結(jié)力，兩者的壓應(yīng)砼間存在著粘結(jié)力，兩者的壓應(yīng)變基本一致。變基本一致。短柱軸壓破壞形態(tài)如右圖短柱軸壓破壞形態(tài)如右圖短柱軸壓破壞形態(tài)14總之：總之：在軸心受壓短柱中，在軸心受壓短柱中，不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時是否達(dá)到屈服，構(gòu)件的最終是否達(dá)到屈服，構(gòu)件的最終承載力都是由混凝土壓碎來承載力都是由混凝土壓碎來控制。在臨近破壞時，短柱控制。在臨近破壞時，短柱四周出現(xiàn)明顯的四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫縱向裂縫，箍筋間的縱向鋼筋發(fā)生壓曲箍筋間的縱向鋼筋發(fā)生壓曲外鼓，成外鼓，成燈籠狀燈籠狀，以混凝土，以混凝土壓碎而破壞。壓碎而破壞。軸壓短柱破壞軸壓短柱破壞15構(gòu)件破

10、壞時，規(guī)范取砼的最大壓應(yīng)變?yōu)闃?gòu)件破壞時，規(guī)范取砼的最大壓應(yīng)變?yōu)?.0020.002，相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力為：相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力為：25/400102002. 0mmNs規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定:當(dāng)當(dāng)fy400N/mm2時，取鋼筋抗壓強度設(shè)計值時，取鋼筋抗壓強度設(shè)計值fy=fy；當(dāng)當(dāng)fy400N/mm2時，設(shè)計中考慮鋼筋的抗壓強度設(shè)計時，設(shè)計中考慮鋼筋的抗壓強度設(shè)計值最多只能達(dá)到值最多只能達(dá)到400N/mm2，所以取，所以取fy=400N/mm2。162）短柱承載力：）短柱承載力：ccsysufAAfN171 1）長柱的破壞特征：）長柱的破壞特征：a a、偏心距的影響是不可忽略的。、偏心距的影響是不可忽略的。b

11、b、加載后由于有初始偏心距將產(chǎn)生、加載后由于有初始偏心距將產(chǎn)生附加彎距，這樣相互影響的結(jié)果使附加彎距，這樣相互影響的結(jié)果使長柱最終在彎矩及軸力共同作用下長柱最終在彎矩及軸力共同作用下發(fā)生破壞。發(fā)生破壞。c c、破壞時，受壓一側(cè)產(chǎn)生較長的縱、破壞時，受壓一側(cè)產(chǎn)生較長的縱向裂縫，縱筋向外凸出，砼壓碎；向裂縫，縱筋向外凸出，砼壓碎；另一側(cè)砼被拉裂，在構(gòu)件高度的中另一側(cè)砼被拉裂，在構(gòu)件高度的中部產(chǎn)生橫向裂縫。部產(chǎn)生橫向裂縫。2、長柱的受力分析、長柱的受力分析長柱破壞形態(tài)18試驗表明：長柱的破壞荷載低于其他條件相同的短試驗表明：長柱的破壞荷載低于其他條件相同的短柱，且隨長細(xì)比增大而減小，具體規(guī)范采用穩(wěn)定

12、系柱，且隨長細(xì)比增大而減小，具體規(guī)范采用穩(wěn)定系數(shù)表示承載力的降低程度。數(shù)表示承載力的降低程度。suluNN3)3)穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)：19AfAfNycs9 . 0A 截面面積：當(dāng) 0.03時A=AAs式中：式中：NAsfcf y Asbh計算簡圖計算簡圖系數(shù)0.9是為使軸心受壓構(gòu)件承載力設(shè)計值與偏心受壓構(gòu)件承載和設(shè)計值能相互協(xié)調(diào)而引入的修正系數(shù)。 = N長/N短 1.0As 縱筋截面面積f c 混凝土受壓強度設(shè)計值f y 縱筋強度設(shè)計值3、軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式：、軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式：20 短柱：短柱： 1.0長柱：長柱： l0/i (或或l0/b) 查表查表AI=i

13、l0 構(gòu)件的計算長度，與構(gòu)件端部的支承條件有關(guān)。構(gòu)件的計算長度，與構(gòu)件端部的支承條件有關(guān)。實際結(jié)構(gòu)中按規(guī)范規(guī)定取值。實際結(jié)構(gòu)中按規(guī)范規(guī)定取值。兩端鉸兩端鉸1.0l一端固定，一端鉸支一端固定，一端鉸支0.7l兩端固定兩端固定0.5l一端固定，一端自由一端固定，一端自由2.0l21柱的類別柱的類別 l0排架方向排架方向 垂垂 直直 排排 架架 方方 向向 有柱間支撐有柱間支撐無柱間支撐無柱間支撐無吊車房屋無吊車房屋柱柱 單跨單跨 1.5H1.2H1.0H兩跨及多跨兩跨及多跨 1.25H1.0H1.2H有吊車房屋有吊車房屋柱柱 上柱上柱 2.0Hu1.25Hu1.5Hu 下柱下柱 1.0Hl0.8H

14、l1.0Hl露天吊車柱和棧橋柱露天吊車柱和棧橋柱 2.0Hl1.0Hl剛性屋蓋單層房屋排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計算長度剛性屋蓋單層房屋排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計算長度l0 注：注：表中表中H為從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高；為從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高；Hl為從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底為從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車梁底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱子下部高度；面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱子下部高度；Hu為從裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)為從裝配式吊車梁底面或從現(xiàn)澆式吊車梁頂面算起的柱子上部高度；澆式吊車梁頂面算起的柱子上部高度；22樓樓 蓋蓋 類類 型型柱柱 的的 類類 別別l0現(xiàn)現(xiàn) 澆澆 樓樓 蓋蓋 底底 層層 柱

15、柱 1.0H其余各層柱其余各層柱 1.25H裝配式樓蓋裝配式樓蓋 底底 層層 柱柱 1.25H其余各層柱其余各層柱 1.5H框架結(jié)構(gòu)各層柱的計算長度框架結(jié)構(gòu)各層柱的計算長度l0 注：注：表中表中H對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上，下兩層樓蓋頂面之間的高度。其余各層柱為上，下兩層樓蓋頂面之間的高度。23鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) l0/b810121416182022242628l0/d78.510.5121415.517192122.524l0/i28354248556269768390

16、97 1.00 0.98 0.95 0.92 0.87 0.81 0.75 0.70 0.65 0.60 0.56l0/b3032343638404244464850l0/d262829.5313334.5 36.5384041.543l0/i104111118125132139146153160167174 0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19注：注：表中表中l(wèi)0為構(gòu)件的計算長度；為構(gòu)件的計算長度；b為矩形截面的短邊尺寸；為矩形截面的短邊尺寸；d為圓為圓形截面的直徑；形截面的直徑；i為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑。為截面的最小回轉(zhuǎn)

17、半徑。24(1)(1)材料材料A.A.混凝土強度對受壓構(gòu)件的承載力影響較大，為減小混凝土強度對受壓構(gòu)件的承載力影響較大，為減小柱截面，節(jié)省鋼材，宜采用等級柱截面，節(jié)省鋼材，宜采用等級較高較高的混凝土，如的混凝土，如2020、2525、3030；B.B.鋼筋與混凝土共同受壓，如鋼筋的強度過高（高于鋼筋與混凝土共同受壓，如鋼筋的強度過高（高于0.002Es0.002Es），則不能充分發(fā)揮其作用，故），則不能充分發(fā)揮其作用，故不宜選用高不宜選用高強度鋼筋強度鋼筋作受壓鋼筋。作受壓鋼筋。4、構(gòu)造要求：、構(gòu)造要求：25（2）截面形式）截面形式A.A.軸心受壓構(gòu)件以方形為主（便于制作模板）；軸心受壓構(gòu)件以

18、方形為主（便于制作模板）；B.B.對方形和矩形截面，其最小邊長對方形和矩形截面，其最小邊長不宜小于不宜小于250mm250mm，為，為避免構(gòu)件長細(xì)比過大，承載力降低過多，常取避免構(gòu)件長細(xì)比過大，承載力降低過多，常取l0 / b為為1515左右。左右。252530000dlhlbl或C.C.為施工支模方便，柱截面尺寸宜用整數(shù)。為施工支模方便，柱截面尺寸宜用整數(shù)。 在在800mm800mm以下，取以下，取50mm50mm倍數(shù)；倍數(shù)； 在在800mm800mm以上，可取以上，可取100mm100mm的倍數(shù)。的倍數(shù)。26A. A. 縱筋直徑縱筋直徑d d：12mm，且宜選用，且宜選用較粗較粗的鋼筋，一

19、般為的鋼筋，一般為1228mm。B.B.縱筋根數(shù)：不得少于縱筋根數(shù)：不得少于4 4根，且應(yīng)取雙數(shù)，軸壓構(gòu)件中縱筋要沿根，且應(yīng)取雙數(shù)，軸壓構(gòu)件中縱筋要沿截面四周截面四周均勻均勻布置。圓柱中不宜少于布置。圓柱中不宜少于8 8根，且不應(yīng)少于根，且不應(yīng)少于6 6根；根；C.C.縱筋配筋率縱筋配筋率: :0.6%； 不宜超過不宜超過5%；一側(cè)鋼筋配筋率不應(yīng)小于一側(cè)鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.2% 。D.D.縱筋間距：縱筋間距： 凈間距凈間距50mm； 中距亦中距亦350mm；混凝土保護層厚度：在室內(nèi)混凝土保護層厚度：在室內(nèi)c30mmc30mm，且，且縱筋直徑?？v筋直徑。（3）縱向受力鋼筋）縱向受力鋼筋27A.

20、A.箍筋形式：箍筋形式：封閉式封閉式（以保證鋼筋骨架的整體剛度，并防止縱筋（以保證鋼筋骨架的整體剛度，并防止縱筋側(cè)向凸出）側(cè)向凸出）B.B.間距間距s s：應(yīng)：應(yīng)400mm400mm，且，且構(gòu)件截面的短邊尺寸；構(gòu)件截面的短邊尺寸；同時在綁扎骨架中，應(yīng)同時在綁扎骨架中，應(yīng)15d15d； 在焊接骨架中，應(yīng)在焊接骨架中，應(yīng)20d 20d （d d為縱向鋼筋的最小直徑）為縱向鋼筋的最小直徑） 當(dāng)柱中全部縱筋配筋率超過當(dāng)柱中全部縱筋配筋率超過3%3%時，箍筋直徑時，箍筋直徑8mm8mm，且應(yīng)焊接成封閉環(huán)式，其間距且應(yīng)焊接成封閉環(huán)式，其間距10d10d（ d d為縱向鋼為縱向鋼筋的最小直徑），且筋的最小直

21、徑），且200mm200mm；（4）箍筋）箍筋28當(dāng)采用熱軋鋼筋時，其直徑當(dāng)采用熱軋鋼筋時，其直徑d/4d/4 ，且應(yīng)，且應(yīng)6mm6mm；當(dāng)采用冷拔低碳鋼絲時，當(dāng)采用冷拔低碳鋼絲時，d/5d/5 ，且應(yīng)，且應(yīng)5mm5mm（d d為縱向鋼為縱向鋼筋的最大直徑）；筋的最大直徑）；D.D.當(dāng)柱每邊的縱筋不多于當(dāng)柱每邊的縱筋不多于3 3根（或當(dāng)柱短邊根（或當(dāng)柱短邊b b400mm400mm而而縱筋不多于縱筋不多于4 4根）時，采用單個箍筋；根）時，采用單個箍筋；當(dāng)柱短邊尺寸當(dāng)柱短邊尺寸b b大于大于400mm400mm而縱筋多于而縱筋多于3 3根時，應(yīng)采用復(fù)根時，應(yīng)采用復(fù)合箍筋；合箍筋；C.箍筋直徑：

22、箍筋直徑：29箍筋的直徑：不宜小于搭接鋼筋直徑的箍筋的直徑：不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍；倍； 箍筋間距：箍筋間距：當(dāng)搭接鋼筋為受拉時，不應(yīng)大于當(dāng)搭接鋼筋為受拉時，不應(yīng)大于5d， 且不應(yīng)大于且不應(yīng)大于100mm； 當(dāng)搭接鋼筋為受壓時，不應(yīng)大于當(dāng)搭接鋼筋為受壓時，不應(yīng)大于10d， 且不應(yīng)大于且不應(yīng)大于 200mm； （d為受力鋼筋中的最小直徑）為受力鋼筋中的最小直徑） 當(dāng)搭接的受壓鋼筋直徑大于當(dāng)搭接的受壓鋼筋直徑大于25mm 時，應(yīng)在搭接接頭兩個端面外時，應(yīng)在搭接接頭兩個端面外50mm 范圍內(nèi)各設(shè)置兩根箍筋范圍內(nèi)各設(shè)置兩根箍筋 。E.在縱筋搭接長度范圍內(nèi)：在縱筋搭接長度范圍內(nèi)：30F.箍筋形

23、式：箍筋形式：31對于截面形狀復(fù)雜的柱，箍筋形式不可采用具有內(nèi)折角的箍筋；對于截面形狀復(fù)雜的柱，箍筋形式不可采用具有內(nèi)折角的箍筋；被同一箍筋所箍的縱向鋼筋根數(shù)，在構(gòu)件的角邊上應(yīng)不多于被同一箍筋所箍的縱向鋼筋根數(shù)，在構(gòu)件的角邊上應(yīng)不多于3 3根。根。若多于若多于3 3根，則應(yīng)設(shè)置附加箍筋。根，則應(yīng)設(shè)置附加箍筋。325、軸壓承載力計算公式的應(yīng)用、軸壓承載力計算公式的應(yīng)用1）截面設(shè)計：）截面設(shè)計：例例4-1 無側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層中柱，承受無側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層中柱，承受軸心壓力設(shè)計值軸心壓力設(shè)計值N=1840KN，樓層高，樓層高H=5.4m，（計算高度（計算高度l0=0.7H）砼為

24、）砼為C30，HRB400鋼筋，鋼筋，試設(shè)計該柱截面。試設(shè)計該柱截面。AfAfNycs9 . 033例例4-2 某建筑安全等級為二級的無某建筑安全等級為二級的無側(cè)移現(xiàn)澆多層框架的中間柱，采側(cè)移現(xiàn)澆多層框架的中間柱，采用用C25級混凝土，級混凝土，HRB335級縱筋，級縱筋，每層樓蓋傳至柱上的荷載設(shè)計值每層樓蓋傳至柱上的荷載設(shè)計值為為430.6kN，試設(shè)計第一層柱。，試設(shè)計第一層柱。AfAfNycs9 . 034計算結(jié)果352）截面復(fù)核例題）截面復(fù)核例題例例4-3：某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱高：某無側(cè)移現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)底層中柱高H=3.5m(l0=1.0H),截面尺寸截面尺寸bh=250250mm

25、，柱內(nèi)配，柱內(nèi)配有有4 16縱筋（縱筋（As=804mm2），砼強度等級為），砼強度等級為C30，柱承受軸心壓力設(shè)計值柱承受軸心壓力設(shè)計值N=810kN，試核算該柱是否，試核算該柱是否安全？安全？AfAfNycs9 . 036習(xí)習(xí) 題題某現(xiàn)澆多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，底層中柱按軸心受某現(xiàn)澆多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，底層中柱按軸心受壓構(gòu)件計算，柱高壓構(gòu)件計算，柱高H=6.4m，承受軸向壓力設(shè)計值，承受軸向壓力設(shè)計值N=2450kN，采用，采用C30砼，砼，HRB335鋼筋，截面尺寸為鋼筋，截面尺寸為400400mm。配置縱筋和箍筋。配置縱筋和箍筋。3738軸心受拉構(gòu)件從開始加載到破壞，其受力過程可以

26、分軸心受拉構(gòu)件從開始加載到破壞，其受力過程可以分為三個不同的階段：為三個不同的階段：1.1.受力過程及破壞特征受力過程及破壞特征第一階段：第一階段：從開始加載到從開始加載到混凝土開裂前，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，拉混凝土開裂前，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，拉力力N與應(yīng)變之間基本成線性關(guān)系，此階段末砼拉與應(yīng)變之間基本成線性關(guān)系，此階段末砼拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變，裂縫即將產(chǎn)生。為構(gòu)件抗應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變，裂縫即將產(chǎn)生。為構(gòu)件抗裂驗算的依據(jù)。裂驗算的依據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算39從從混凝土開裂到縱向鋼筋即將屈服，在裂縫截面處混混凝土開裂到縱向鋼筋即將屈服，在裂縫截面處混

27、凝土退出工作，拉力全部由鋼筋承擔(dān)，鋼筋應(yīng)力凝土退出工作，拉力全部由鋼筋承擔(dān)，鋼筋應(yīng)力急劇增加。此時構(gòu)件受到的荷載大約為急劇增加。此時構(gòu)件受到的荷載大約為5070%Pu。為構(gòu)件正常使用并進行裂縫寬度和。為構(gòu)件正常使用并進行裂縫寬度和變形驗算的依據(jù)。變形驗算的依據(jù)。第二階段：第二階段：40受拉鋼筋屈服后，拉力受拉鋼筋屈服后，拉力N保持不變的情況下，結(jié)構(gòu)的保持不變的情況下，結(jié)構(gòu)的變形繼續(xù)增大，裂逢不但加寬，直到結(jié)構(gòu)破壞。變形繼續(xù)增大，裂逢不但加寬，直到結(jié)構(gòu)破壞。作為構(gòu)件正截面承載力計算的依據(jù)。作為構(gòu)件正截面承載力計算的依據(jù)。第三階段：第三階段：411 1）軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心受拉構(gòu)件正截

28、面承載力計算以第三階段受力為基礎(chǔ)，拉力全部有鋼筋承受，混以第三階段受力為基礎(chǔ)，拉力全部有鋼筋承受，混凝土不承受拉力。凝土不承受拉力。則由內(nèi)力與截面抗力的平衡條件可得：則由內(nèi)力與截面抗力的平衡條件可得：N Nu= As fy N 軸向拉力的設(shè)計值；N u 軸向受拉構(gòu)件的極限承載力；As 縱向受拉鋼筋截面面積；fy鋼筋抗拉強度設(shè)計值，不大于300N/mm22.軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算42注意注意: :對于軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件而言，當(dāng)對于軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件而言，當(dāng) fy300N/mm2時，仍按時，仍按300N/mm2取用；取用；目的：目的：為了控制受拉構(gòu)件在

29、使用荷載下的變形為了控制受拉構(gòu)件在使用荷載下的變形和裂縫開展；和裂縫開展；可見，軸心受拉構(gòu)件的鋼筋用量并不是由強度要求可見，軸心受拉構(gòu)件的鋼筋用量并不是由強度要求確定的，裂縫寬度驗算對縱筋用量起決定作用。確定的，裂縫寬度驗算對縱筋用量起決定作用。43三、構(gòu)造要求三、構(gòu)造要求1.縱向鋼筋：縱向鋼筋：1)受力鋼筋應(yīng)沿截面周邊均勻地對稱布置，并宜優(yōu)先選受力鋼筋應(yīng)沿截面周邊均勻地對稱布置，并宜優(yōu)先選擇直徑較小的鋼筋；擇直徑較小的鋼筋；2)為避免配筋過少引起脆性破壞，按構(gòu)件截面面積計算為避免配筋過少引起脆性破壞，按構(gòu)件截面面積計算的的全部全部受力鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于受力鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于90f

30、t/fy,同時不同時不應(yīng)小于應(yīng)小于0.4。3)軸心受拉構(gòu)件的受力鋼筋在接頭時，不得采用非焊接軸心受拉構(gòu)件的受力鋼筋在接頭時，不得采用非焊接的搭接接頭。搭接而不加焊的受拉鋼筋接頭僅允許用的搭接接頭。搭接而不加焊的受拉鋼筋接頭僅允許用在圓形池壁或管中，且接頭位置應(yīng)錯開，鋼筋搭拉長在圓形池壁或管中，且接頭位置應(yīng)錯開，鋼筋搭拉長度應(yīng)不小于度應(yīng)不小于1.2la和和300mm。2.箍筋構(gòu)造：箍筋構(gòu)造：在軸心受拉構(gòu)件中，與縱向受力鋼筋垂直放置的箍筋在軸心受拉構(gòu)件中，與縱向受力鋼筋垂直放置的箍筋主要是固定縱向受力鋼筋的位置，并與縱向鋼筋組成主要是固定縱向受力鋼筋的位置，并與縱向鋼筋組成鋼筋骨架。鋼筋骨架。44

31、軸拉構(gòu)件例題軸拉構(gòu)件例題1某鋼筋混凝土托架下弦截面尺寸某鋼筋混凝土托架下弦截面尺寸bh=200mm250mm，其端節(jié)間承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸心拉力其端節(jié)間承受恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸心拉力Ngk=185kN，活載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸心拉力，活載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸心拉力Nqk=70kN,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0=1.1，混凝土強度等，混凝土強度等級為級為C30，縱向鋼筋采用，縱向鋼筋采用HRB335，試按承載力計，試按承載力計算所需縱向受拉鋼筋截面面積，并選擇鋼筋。算所需縱向受拉鋼筋截面面積，并選擇鋼筋。N Nu= As fy 45 例例4-44-4 某鋼筋混凝土屋架下弦的拉力值某鋼筋混凝土屋架下弦的拉力

32、值N=700KNN=700KN，采用采用HPB335HPB335級鋼筋配筋，試求所需要的縱向鋼筋面級鋼筋配筋，試求所需要的縱向鋼筋面積，并為其選用鋼筋。積，并為其選用鋼筋。解：由表查得解：由表查得fy=300N/mm2fy=300N/mm2可得縱向鋼筋面積為可得縱向鋼筋面積為 As=N/fyAs=N/fy222333/300/1000700mmmmNN選用選用4 42828（As=2463mmAs=2463mm2 2）軸心受拉例題軸心受拉例題N Nu= As fy 461.普通箍筋軸心受壓短柱的受力特點和破壞特征如何?2.普通箍筋軸心受壓長柱的破壞特征如何?它與普通箍筋軸心受壓短柱的主要不同是

33、什么?3.普通箍筋軸心受壓柱的承載力計算公式是如何得出的?系數(shù)的物理意義是什么?在計算時,對于A和fc的取值應(yīng)注意些什么?本章：思考題本章：思考題47謝謝 謝！謝！本章完本章完481 1）受力分析及破壞特征）受力分析及破壞特征 原理：縱向壓縮提高柱的承載力橫向變形縱向裂紋(橫向拉壞)若約束橫向變形，使砼處于三向受壓狀態(tài)2.2.配螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件配螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件49破壞特征：破壞特征：1.1.當(dāng)混凝土的軸向壓力較大時，混凝土當(dāng)混凝土的軸向壓力較大時，混凝土縱向微裂縫開始迅速發(fā)展，導(dǎo)致混凝縱向微裂縫開始迅速發(fā)展，導(dǎo)致混凝土縱向變形，對混凝土產(chǎn)生間接的被土縱向變形，對混凝土產(chǎn)生間接的被

34、動側(cè)向壓力，箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉力。動側(cè)向壓力，箍筋產(chǎn)生環(huán)向拉力。2.2.當(dāng)荷載逐步加大到混凝土應(yīng)變超過無當(dāng)荷載逐步加大到混凝土應(yīng)變超過無約束時的極限壓應(yīng)變后，箍筋外部的約束時的極限壓應(yīng)變后，箍筋外部的混凝土開始剝落，而箍筋以內(nèi)即核心混凝土開始剝落，而箍筋以內(nèi)即核心部分的混凝土則繼續(xù)承載。部分的混凝土則繼續(xù)承載。3.3.當(dāng)荷載繼續(xù)加大直到箍筋達(dá)到抗拉屈當(dāng)荷載繼續(xù)加大直到箍筋達(dá)到抗拉屈服強度而失去約束混凝土側(cè)向變形能服強度而失去約束混凝土側(cè)向變形能力時，核心混凝土才會被壓碎而導(dǎo)致力時，核心混凝土才會被壓碎而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞如右圖（結(jié)構(gòu)破壞如右圖（2-102-10所示。所示。502 2）建筑工程中配螺旋箍筋

35、的軸心受壓構(gòu)件正截）建筑工程中配螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算面承載力計算fc1 = fc + 42配置了間距較密的螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍的配置了間距較密的螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍的軸心受壓柱，其核心混凝土的抗壓強度可按軸心受壓柱，其核心混凝土的抗壓強度可按三向受壓時的強度考慮，可?。喝蚴軌簳r的強度考慮，可取：式中：式中： 2 2-螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍對混凝土螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍對混凝土產(chǎn)生的被動側(cè)向壓壓力。產(chǎn)生的被動側(cè)向壓壓力。51cor21ssy2dSAfcorssydSAf022假設(shè)箍筋拉應(yīng)力達(dá)到屈服強度，則從圖假設(shè)箍筋拉應(yīng)力達(dá)到屈服強度，則從圖2-112-11的的平衡條件：平衡條件

36、：SAdA1sscorss0sdsddAfcorcorssy220212cos22可得：可得：52螺旋箍筋間距。核心混凝土直徑；螺旋箍筋的截面面積；）（箍筋換算面積；核心混凝土面積箍筋抗拉強度設(shè)計值；sdAAsdAAdAAfcorsssscorssossodorcorcory112/4/式中：式中：53構(gòu)件的承載力應(yīng)按下列公式計算：構(gòu)件的承載力應(yīng)按下列公式計算：由于箍筋屈服時，外圍砼已嚴(yán)重剝落，所以承受壓力的砼載面由于箍筋屈服時，外圍砼已嚴(yán)重剝落，所以承受壓力的砼載面面積應(yīng)取核心砼的截面面積面積應(yīng)取核心砼的截面面積AcorAcor。由平衡條件得：。由平衡條件得：21)4(SycorcSycor

37、cAfAfAfAfN設(shè)計時，為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面具有相近的可靠度，設(shè)計時，為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面具有相近的可靠度，并且考慮間接鋼筋對不同強度等級混凝土約束效應(yīng)影響差異，并且考慮間接鋼筋對不同強度等級混凝土約束效應(yīng)影響差異，按下列公式計算：按下列公式計算：)2(9 . 0ssoySycorcAfAfAfNSAdA1sscorss0（2-132-13）54。；，C；，CsdAAAfcorssssocory其間按線性內(nèi)插法取用取時當(dāng)砼為取時當(dāng)砼不大于的折減系數(shù)。間接鋼筋對混凝土約束向的間距；間接鋼筋沿構(gòu)件軸線方間的距離；間接鋼筋內(nèi)表面之構(gòu)件的核心截面直徑：間接鋼筋的截面面積；螺旋式或焊接環(huán)式單根鋼筋的換算截面積；螺旋式或焊接環(huán)式間接的混凝土面積；間接鋼筋內(nèi)表面范圍構(gòu)件核心混凝土面積：采用；計值，按附表間接鋼筋的抗拉強度設(shè)85. 0800 . 15032155為避免螺旋箍筋外面的砼保護層不至于過早剝落，按螺旋為避免螺旋箍筋外面的砼保護層不至于過早剝落，按螺旋式算得的構(gòu)件承載力設(shè)計值不應(yīng)大于按普通箍筋算得式算得的構(gòu)件承載力設(shè)計值不應(yīng)大于按普通箍筋算得的構(gòu)件承載力設(shè)