鋼筋混凝土第5章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

1、第 5 章 鋼筋(gngjn)混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算共四十七頁本章(bn zhn)重點(diǎn)了解軸心受壓構(gòu)件(gujin)的受力全過程；掌握軸心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算方法；熟悉偏心受壓構(gòu)件的破壞特征和兩類偏心受壓構(gòu)件的判別方法；掌握大、小偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算方法；掌握偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算方法；了解雙向偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算方法；了解受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求。共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 概 述 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算受壓構(gòu)件分為軸心受壓和偏心受壓。 定義: 主要以承受軸向壓力為主，通常還有彎矩和剪力作用。共四十七頁 第

2、五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 概 述水電站廠房(chngfng)柱軸心受壓構(gòu)件共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 概 述共四十七頁共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件(gujin)的構(gòu)造要求一、截面形式和尺寸采用方形或矩形截面，截面長邊布在彎矩作用方向，長短邊比值1.52.5。也可采用T形、工字形截面。樁通常用圓形截面。截面尺寸不宜過小，水工建筑現(xiàn)澆立柱邊長300mm。截面邊長 800mm，50mm為模數(shù)，邊長800mm，以100mm為模數(shù)。承重墻厚度不應(yīng)小于無支承長度的1/25，也不宜小于150mm。二、砼受壓構(gòu)

3、件承載力主要取決于砼強(qiáng)度，應(yīng)采用強(qiáng)度等級較高的砼，如C25 、C30或更高。第一節(jié) 受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造(guzo)要求三、縱向鋼筋作用：協(xié)助砼受壓；承擔(dān)彎矩。 常用II級、III級。不宜用高強(qiáng)鋼筋。直徑12mm，常用直徑1232mm?，F(xiàn)澆時(shí)縱筋凈距50mm，最大間距300mm。偏心受壓柱長邊600mm，中間設(shè)1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋，間距400mm。承重墻內(nèi)豎向鋼筋的直徑不應(yīng)小于10mm，間距不應(yīng)大于300mm。當(dāng)計(jì)算不許配置豎向受力鋼筋時(shí)，則在墻體兩端應(yīng)各設(shè)置不少于4根直徑為12mm或2根直徑為16mm的豎向

4、構(gòu)造鋼筋。共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造(guzo)要求受壓鋼筋數(shù)量不能過少。規(guī)范規(guī)定：縱筋不宜過多，合適配筋率0.82.0，最大不宜超過5%。共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造(guzo)要求 四、箍筋作用：阻止縱筋受壓向外凸，防止砼保護(hù)層剝落；約束砼；抗剪。箍筋應(yīng)為封閉式?？v筋綁扎搭接長度內(nèi)箍筋要加密。箍筋直徑和間距共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件的構(gòu)造(guzo)要求截面有內(nèi)折角時(shí)箍筋的布置基本箍筋和附加箍筋、連系拉筋共四十七頁 第五章 鋼筋砼受

5、壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.1 受壓構(gòu)件(gujin)的構(gòu)造要求螺旋箍筋普通箍筋共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心(zhu xn)受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 第二節(jié) 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算試件為配有縱筋和箍筋的短柱。柱全截面受壓，壓應(yīng)變均勻。鋼筋與砼共同變形，壓應(yīng)變保持一樣。一、試驗(yàn)結(jié)果荷載較小，砼和鋼筋應(yīng)力比符合彈模比。荷載加大，砼和鋼筋應(yīng)力比不再符合彈模比。荷載長期持續(xù)作用，砼徐變發(fā)生，砼與鋼筋之間引起 應(yīng)力重分配。破壞時(shí)，砼的應(yīng)力達(dá)到 ，鋼筋應(yīng)力達(dá)到 。共四十七頁共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓

6、構(gòu)件(gujin)正截面承載力計(jì)算不同箍筋短柱的荷載應(yīng)變圖 A不配筋的素砼短柱；B配置普通箍筋的鋼筋砼短柱；C配置螺旋箍筋的鋼筋砼短柱。共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算長柱不僅發(fā)生壓縮變形，還發(fā)生縱向彎曲。 長柱破壞荷載小于短柱，柱子越細(xì)長小得越多。 用穩(wěn)定系數(shù) 表示長柱承載力較短柱降低的程度。 普通箍筋短柱正截面極限承載力 Nu破壞時(shí)的極限軸向力； Ac砼截面面積； A s全部縱向受壓鋼筋截面面積。 共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.2 軸心受壓構(gòu)件(gujin)正截面承載力計(jì)算影響

7、值的主要因素為長細(xì)比l0/b 。l0/b8的柱稱為短柱。實(shí)際工程構(gòu)件計(jì)算長度l0取值可參考規(guī)范。一般建筑物中的柱，常長細(xì)比限制在l0/b 30，l0/h25。 共四十七頁共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.2 軸心(zhu xn)受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算二、普通箍筋柱的計(jì)算 基本公式：K 承載力安全系數(shù)；N軸力設(shè)計(jì)值；A構(gòu)件截面面積（當(dāng) ，需扣除 鋼筋截面面積）； 全部縱筋的截面面積； 軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件(gujin)正截面承載力計(jì)算 (一)第一類破壞情況受拉破壞偏心距較大， As配筋

8、合適。破壞特征是受拉鋼筋應(yīng)力先達(dá)到屈服，然后壓區(qū)砼被壓碎，受壓筋應(yīng)力一般也達(dá)到屈服，與配筋量適中的雙筋受彎構(gòu)件的破壞相類似。破壞有預(yù)兆，屬延性破壞。也稱為大偏心受壓破壞 。 第三節(jié) 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率有關(guān)。 一、試驗(yàn)結(jié)果共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算 (二)第二類破壞情況受壓破壞破壞特征是受壓砼先達(dá)到極限應(yīng)變而壓壞， As未達(dá)到屈服，破壞具有脆性性質(zhì)，也稱為“小偏心受壓破壞”。 e0很小，全部受壓 e0稍大，小部分受拉e0較大，拉筋過多個(gè)別情況， e0極小

9、，As配置過少，破壞可能在距軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)發(fā)生。共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算二、矩形截面偏心受壓構(gòu)件的計(jì)算基本假定同受彎構(gòu)件。承載力計(jì)算的基本公式： N軸向力設(shè)計(jì)值； 受拉邊或受壓較小邊鋼筋的應(yīng)力； e0軸向力對截面重心的偏心距，e0MN。共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件(gujin)正截面承載力計(jì)算受拉側(cè)鋼筋應(yīng)力ss 根據(jù)平截面假定 共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算中和軸正好通過As位置

10、， , 即 時(shí)，取 ； ，即 時(shí)，取 = 。為避免采用上式出現(xiàn) x 的三次方程考慮：當(dāng)x =xb，ss=fy；當(dāng)x =0.8，ss=0。壓共四十七頁 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件(gujin)正截面承載力計(jì)算三、相對界限受壓區(qū)計(jì)算高度根據(jù)平截面假定，受拉筋屈服與受壓區(qū)砼邊緣ecu同時(shí)達(dá)到時(shí)，相對界限受壓區(qū)計(jì)算高度：大偏心受壓破壞小偏心受壓破壞兩種偏心受壓破壞的界限共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算四、偏心受壓構(gòu)件縱向彎曲的考慮長細(xì)比大的偏壓構(gòu)件，承載力比短柱低。縱向彎曲產(chǎn)生附加偏

11、心距f ，實(shí)際偏心距增大為 e0 +f 。 撓度曲線撓度和曲率的關(guān)系偏心距增大系數(shù)。共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算公式不適用。共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件(gujin)正截面承載力計(jì)算作用：偏心距增大系數(shù)，考慮長柱偏心受壓時(shí)的縱向彎曲使偏心距加大的影響。各符號的含義：考慮小偏壓影響系數(shù)，大偏壓時(shí)：考慮長細(xì)比的影響：公式適用范圍：長柱短柱細(xì)長柱，公式不再適用。公式原理：以破壞截面曲率為主要參數(shù)。考慮因素：e0 ， l0 /h ，破壞形態(tài)，長細(xì)比，砼徐變。共四十七頁五

12、.矩形(jxng)截面偏心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)及承載力復(fù)核大小偏心受壓的實(shí)用判別準(zhǔn)則若he00.3h0，按大偏心受壓情況(qngkung)計(jì)算若he0 0.3h0，按小偏心受壓情況計(jì)算（一）大偏心受壓（受拉破壞） 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算共四十七頁（1）As和As均未知時(shí)兩個(gè)(lin )基本方程，三個(gè)未知數(shù)，As、As和 x，無唯一解。與雙筋梁類似，為使總配筋面積（As+As）最小?可取x=xbh0得若Asrmin bh0?取As= rmin bh0，按As為已知情況(qngkung)計(jì)算。 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截

13、面承載力計(jì)算共四十七頁（2）As為已知時(shí)當(dāng)As已知時(shí)，兩個(gè)(lin )基本方程有二個(gè)未知數(shù)As 和 x，有唯一解。若 2a x xbh0，可得取x=2a，對As 中心(zhngxn)取矩若xxb，ss fy，As未達(dá)到受拉屈服。為使用鋼量最小，可取As = rmin bh0。共四十七頁 5.3 偏心(pinxn)受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算確定As后，可求得x :（1）如x xbh0，按大偏壓重算；（2）若b x 1.6-xb ，取ss= - fy 及x =1.6-xb （若 x h，取 x=h ），再解算。當(dāng)As一側(cè)砼可能先達(dá)到受壓破壞。對As取矩

14、，可得：e=0.5h-a-e0, h0=h-a小偏壓還需驗(yàn)算垂直彎矩作用平面的軸心受壓承載力。bhfKNc共四十七頁壓 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面(jimin)承載力計(jì)算共四十七頁（三）矩形截面偏心受壓構(gòu)件(gujin)承載力復(fù)核 第五章 鋼筋砼受壓構(gòu)件(gujin)承載力計(jì)算 5.3 偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算（1）求x（先按大偏心受壓計(jì)算）(2)當(dāng)xxbh0時(shí)，大偏心受壓x2axxbh0時(shí)，小偏心受壓。按小偏心受壓承載力計(jì)算方法重新計(jì)算。若x 1.6-xb ，取ss= - fy 重新計(jì)算x若x x 2ax0.3fcA，取N=0.3fcA;防

15、止斜壓破壞構(gòu)造配筋5.6偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算共四十七頁 第五章 鋼筋(gngjn)砼受壓構(gòu)件承載力計(jì)算第七節(jié) 雙向偏心受壓構(gòu)件的正截面(jimin)承載力計(jì)算5.7雙向偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算Nx軸向力作用于x軸、考慮偏心距 ，按全部縱筋計(jì)算的構(gòu)件偏壓承載力設(shè)計(jì)值；Ny軸向力作用于y軸、考慮偏心距 ，按全部縱筋計(jì)算的構(gòu)件偏壓承載力設(shè)計(jì)值； N0按全部縱筋計(jì)算的構(gòu)件軸壓承載力設(shè)計(jì)值，不考慮 ；共四十七頁內(nèi)容摘要第 5 章。承重墻厚度不應(yīng)小于無支承長度的1/25，也不宜小于150mm。直徑12mm，常用直徑1232mm。承重墻內(nèi)豎向鋼筋(gngjn)的直徑不應(yīng)小于10mm，間距不應(yīng)大于300mm。當(dāng)計(jì)算不許配置豎向