第6章軸心受壓構(gòu)件的正截面承載能力計(jì)算

1、第六章第六章 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 概述概述 一、軸心受壓構(gòu)件一、軸心受壓構(gòu)件軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸重合。軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸重合。 (a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓u 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。 由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均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。勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 原因：原因：軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓軸心受壓 (b)單

2、向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓二、軸心受壓構(gòu)件基本形式二、軸心受壓構(gòu)件基本形式 l 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 鋼筋：鋼筋：縱向鋼筋縱向鋼筋、螺旋箍筋螺旋箍筋 截面形式：截面形式：圓形、多邊形圓形、多邊形 概述概述 實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，一般把承受軸向壓力的鋼筋混凝實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，一般把承受軸向壓力的鋼筋混凝 土柱土柱按照箍筋的作用及配置方式分為兩種：按照箍筋的作用及配置方式分為兩種： l 普通箍筋柱普通箍筋柱 鋼筋：鋼筋：縱向鋼筋縱向鋼筋、普通箍筋普通箍筋 截面形式：截面形式：正方形、矩形、圓形正方形、矩形、圓形 二、軸心受壓構(gòu)件基本形式二、軸心受壓構(gòu)件基本形式 概述概述 二、軸心受壓構(gòu)件基本形式二、軸

3、心受壓構(gòu)件基本形式 u 縱筋的作用：縱筋的作用：u 箍筋的作用：箍筋的作用：l 防止縱向鋼筋局部壓屈防止縱向鋼筋局部壓屈l 與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于施工與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于施工l 螺旋筋還可提高構(gòu)件的承載力和延性螺旋筋還可提高構(gòu)件的承載力和延性 概述概述 l協(xié)助混凝土承擔(dān)壓力協(xié)助混凝土承擔(dān)壓力，減小截面尺寸，減小截面尺寸l承受可能存在的不大的彎矩承受可能存在的不大的彎矩l防止構(gòu)件的突然脆性破壞防止構(gòu)件的突然脆性破壞三、兩類軸心受壓構(gòu)件的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍三、兩類軸心受壓構(gòu)件的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 l 箍筋起套箍作用而提高砼的抗壓能力，按照承載力要求計(jì)算其數(shù)量。箍筋起套箍作用而提高砼的抗壓能力

4、，按照承載力要求計(jì)算其數(shù)量。l 構(gòu)造復(fù)雜構(gòu)造復(fù)雜, , 用鋼量多用鋼量多, ,但承載力大。但承載力大。l 當(dāng)構(gòu)件尺寸受限制且荷載較大時(shí)，采用螺旋箍筋柱。當(dāng)構(gòu)件尺寸受限制且荷載較大時(shí)，采用螺旋箍筋柱。l 一般情況下采用普通箍筋柱。一般情況下采用普通箍筋柱。 （1 1）普通箍筋柱）普通箍筋柱（2 2）螺旋箍筋柱）螺旋箍筋柱（3 3）應(yīng)用范圍）應(yīng)用范圍l 箍筋只起構(gòu)造作用，不計(jì)其受力作用。箍筋只起構(gòu)造作用，不計(jì)其受力作用。l 構(gòu)造簡(jiǎn)單構(gòu)造簡(jiǎn)單, ,施工方便施工方便, ,用鋼量少用鋼量少, ,造價(jià)低。造價(jià)低。 概述概述 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱1 1）短柱）短柱一、破壞形態(tài)一、破壞形態(tài)NN 6

5、 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱一、破壞形態(tài)一、破壞形態(tài)2 2）長(zhǎng)柱）長(zhǎng)柱 受壓構(gòu)件不宜采用高強(qiáng)鋼筋受壓構(gòu)件不宜采用高強(qiáng)鋼筋短柱短柱-材料破壞，長(zhǎng)柱材料破壞，長(zhǎng)柱-失穩(wěn)破壞，長(zhǎng)柱的承載力失穩(wěn)破壞，長(zhǎng)柱的承載力 小于短柱的承載力小于短柱的承載力，ulusNN結(jié)論：結(jié)論： 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱二、穩(wěn)定系數(shù)（縱向彎曲系數(shù)）二、穩(wěn)定系數(shù)（縱向彎曲系數(shù)） usulNN2121ccdsdEff （6-6） 構(gòu)件縱向彎曲計(jì)算長(zhǎng)度構(gòu)件縱向彎曲計(jì)算長(zhǎng)度l l0 0值值 桿件桿件構(gòu)件及其兩端固定情況構(gòu)件及其兩端固定情況計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算長(zhǎng)度 l0直桿直桿兩端固定兩端固定0.5 l一端固定，一端為不移一端固定，

6、一端為不移動(dòng)鉸動(dòng)鉸0.7 l兩端均為不移動(dòng)鉸兩端均為不移動(dòng)鉸1.0 l一端固定，一端自由一端固定，一端自由2.0 l注：注：l l構(gòu)件支點(diǎn)間長(zhǎng)度構(gòu)件支點(diǎn)間長(zhǎng)度il /0AIi/ 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱短柱短柱截面矩形截面圓形截面任意截面長(zhǎng)細(xì)比長(zhǎng)細(xì)比l0/b 8l0/d 7l0/i 281.0 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱l0/bl0/dl0/il0/bl0/dl0/r87 281.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.401614550.8738331320.36

7、1815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.7044381530.262421830.6546401600.232622.5900.604841.51670.212824970.5650431740.19鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù) 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱u 計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖三、正截面承載力三、正截面承載力 1 1計(jì)算公式計(jì)算公式 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱u 計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖三、正截面承載力三、正截面承載力 1 1計(jì)算公式計(jì)算公式 u 計(jì)算公式計(jì)算公式 （6-76-7） 00.

8、9 ()ducdsdsNNf Af A 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱四、構(gòu)造要求四、構(gòu)造要求 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱NAslNAs s1c1l ic2As s2Nl （i+ cr）NAs s3c3l cr長(zhǎng)期荷載下徐變的影響長(zhǎng)期荷載下徐變的影響N N施加后瞬施加后瞬時(shí)時(shí)經(jīng)歷徐變后經(jīng)歷徐變后N N撤去后撤去后 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱復(fù)合箍筋復(fù)合箍筋圖圖6-9 柱內(nèi)復(fù)合箍筋布置柱內(nèi)復(fù)合箍筋布置 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱不得采用具有內(nèi)折角的箍筋不得采用具有內(nèi)折角的箍筋

9、 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱作業(yè)：作業(yè)： 65 66 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱一、使用場(chǎng)合一、使用場(chǎng)合 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱二、受力特點(diǎn)與破壞特性二、受力特點(diǎn)與破壞特性 1 1受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)核心區(qū)混凝土三軸受壓狀態(tài)的產(chǎn)生核心區(qū)混凝土三軸受壓狀態(tài)的產(chǎn)生 圖圖6-11 軸心受壓柱的軸力軸心受壓柱的軸力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 2 2破壞特征破壞特征 2kffccc 混凝土：混凝土： 縱向鋼筋：縱向鋼筋：屈服（普通鋼筋）屈服（普通鋼筋）箍筋：箍筋： 屈服屈服保護(hù)層剝落使柱保護(hù)層剝落使柱的承載力降低的承載力降低 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱三、三、2的確定的確定 cddc

10、or20122sscorAfSdSdAfcorss0122SAAdsscor001010000222222224sssssssssscorcorcorcorcorcorf AfA Sf Af Af AdSdSdAddcorssdSAA001間接箍筋換算面積間接箍筋換算面積 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱四、正截面承載力計(jì)算四、正截面承載力計(jì)算 達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)（保護(hù)層已剝落，只考慮核心混凝土）達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)（保護(hù)層已剝落，只考慮核心混凝土） 1.1.計(jì)算圖式計(jì)算圖式 corssccccAAfkfkff202 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱0ducccorssNN0.9 f Af A（）0

11、09 . 0ssdssdcorcdudAfAkfAfNN)2(kk（6-9） （6-14） l 混凝土強(qiáng)度等級(jí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50C50及以下及以下 k=2.0l C50 C50C80C80取取 k=2.01.7 ，中間直線插入取用。，中間直線插入取用。2.2.計(jì)算公式計(jì)算公式 間接鋼筋影響系數(shù)間接鋼筋影響系數(shù) 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱3.3.螺旋箍筋柱承載力計(jì)算的適用條件螺旋箍筋柱承載力計(jì)算的適用條件 公路橋規(guī)公路橋規(guī)有如下規(guī)定條件：有如下規(guī)定條件： u 為了保證在使用荷載作用下，螺旋箍筋混凝土保護(hù)層不致過(guò)早剝?yōu)榱吮ＷC在使用荷載作用下，螺旋箍筋混凝土保護(hù)層不致過(guò)早剝 落，螺旋箍筋柱的承載力計(jì)算值（按式落，螺旋箍筋柱的承載力計(jì)算值（按式6-146-14計(jì)算），不應(yīng)比按式計(jì)算），不應(yīng)比按式 （6-76-7）計(jì)算的普通箍筋柱承載力大）計(jì)算的普通箍筋柱承載力大50%50%，即