PPT混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理之鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算

第六六章章鋼鋼筋筋混混凝凝土土受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算6．1、概述述一、基本本概概念念1.受壓壓構(gòu)構(gòu)件件：：承承受受軸軸向向壓壓力力為為主主的的構(gòu)構(gòu)件件。。2.分類類：：（1）軸軸心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件：：軸軸向向力力作作用用線線通通過過構(gòu)構(gòu)件件截截面面的的幾幾何何中中心心（（即即重重心心））；；(2））偏偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件：：軸軸向向力力作作用用線線不不通通過過構(gòu)構(gòu)件件截截面面的的幾幾何何中中心心；；分為為單單向向偏偏心心和和雙雙向向偏偏心心。。二、工程程應(yīng)應(yīng)用用1.軸心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件：：結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的中中間間柱柱（（近近似似））；；2.單向向偏偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件：：結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的邊邊柱柱；；3.雙向向偏偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件：：結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的角角柱柱；；§6.5、受壓壓構(gòu)構(gòu)件件構(gòu)構(gòu)造造要要求求一、截面面形形式式截面面形形式式：：矩矩形形、、I形、、圓圓形形等等；；截面面尺尺寸寸的的確確定定：：P165二、材料料強(qiáng)強(qiáng)度度要要求求：：（1）宜采用強(qiáng)度度等級(jí)較高的的混凝土，混混凝土等級(jí)大大于C25（2）不宜采用高強(qiáng)強(qiáng)鋼筋；三、受壓構(gòu)構(gòu)件鋼筋1、縱筋作用：主要幫幫助混凝土抵抵抗壓力或由由偏心壓力產(chǎn)產(chǎn)生的彎矩正截面承載力力計(jì)算確定所所需縱筋直徑徑和根數(shù)?？v縱筋直徑一般般大于12㎜2、箍筋作用：防止縱縱向受力鋼筋筋向外壓屈；；與縱向受力力鋼筋共同形形成鋼筋骨架架以便施工；；抵抗剪力；；斜截面承載力力計(jì)算確定箍箍筋的直徑和和間距。構(gòu)造要求見P165。6．2、軸心受力構(gòu)件件承載力計(jì)算算普通箍筋柱：：縱筋+普通箍筋（矩矩形箍筋）；；螺旋箍筋柱：：縱筋+螺旋式箍筋；；一、普通箍筋柱承承載力計(jì)算由平衡條件得得：N≤當(dāng)柱子比較細(xì)細(xì)長時(shí)，在構(gòu)構(gòu)件在荷載作作用下會(huì)產(chǎn)生生側(cè)向撓曲，，形成附加彎彎矩，長柱同同時(shí)受軸力、、附加彎矩作作用，其極限限承載力低于于相同截面、、相同荷載作作用的短柱的的極限承載力力。→引入穩(wěn)定系數(shù)數(shù)φ來考慮長柱縱縱向彎曲使承承載力降低的的影響。普通箍筋柱正正截面承載力力計(jì)算公式：：N≤0.9（））式中：—鋼筋混凝土土構(gòu)件的穩(wěn)定定系數(shù)（＜＜1，按表表6.1查取?。?gòu)件的計(jì)算長長度與構(gòu)件兩兩端支承情況況有關(guān)。（圖6.4改改錯(cuò)）二、螺旋箍筋柱承承載力計(jì)算（（了解）在螺旋箍筋柱柱中，混凝土土處于三向受受壓狀態(tài)下，，其抗壓強(qiáng)度度提高，從而而提高柱子的的承載力及延延性。計(jì)算公式：N≤（6.5）式中第三項(xiàng)表表示受螺旋箍箍筋的約束后后，混凝土承承載力提高部部分。6．3、偏心受壓構(gòu)件件正截面承載載力計(jì)算離偏心壓力N較近一側(cè)縱筋筋受，用AS‘表示；離偏心心壓力N較遠(yuǎn)一側(cè)縱筋筋，用AS表示；一、偏心受壓構(gòu)件件破壞類型兩類：大偏心心受壓破壞；；小偏心受壓壓破壞。1、大偏心受壓破破壞（受拉破破壞）特征：破壞從從受拉區(qū)開始始，鋼筋A(yù)S先屈服，然后后受壓區(qū)混凝土被壓壞壞，且AS‘屈服。2、小偏心受壓破破壞（受壓破破壞）特征：破壞從從受壓區(qū)開始始，受壓區(qū)混混凝土先被壓壓壞，而筋A(yù)S可能受拉或受受壓且均未屈屈服。結(jié)論：（1）兩者的根本本區(qū)別在于：：遠(yuǎn)側(cè)的鋼筋筋是否受拉且且屈服（2）前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉拉屈服，破壞壞前有預(yù)兆，，屬“延性破破壞”；（3）后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)側(cè)鋼筋不能能受拉屈服，，破壞時(shí)取決決于混凝土的抗壓強(qiáng)度，，破壞前無明明顯預(yù)兆，屬屬“脆性破壞壞”；（4）當(dāng)遠(yuǎn)側(cè)側(cè)鋼筋屈服的的同時(shí)，近側(cè)側(cè)混凝土壓碎碎，此情況屬于界限破壞壞。二、大小偏心受壓壓構(gòu)件判別標(biāo)準(zhǔn)：遠(yuǎn)離軸向力一一側(cè)受拉鋼筋筋是否屈服。。判別條件：ξ≤ξb時(shí)為大偏心受受壓破壞；ξ＞ξb時(shí)為小偏心受受壓破壞；三、偏心距1、軸向壓力的偏偏心距e0e0=M/N2、附加偏心距ea考慮原因：荷荷載作用位置置的不準(zhǔn)確性性、施工偏差差等原因，可可能使實(shí)際偏偏心距大于或或小于e0，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮慮此影響。ea取值：《規(guī)范》規(guī)定，ea取20mm和偏心方向截截面尺寸的1/30兩者中的較大大值。3、初始偏心距ei：計(jì)算時(shí)采用初初始偏心距ei=e0+ea4、偏心距增大系系數(shù)考慮原因：鋼鋼筋混凝土柱柱在偏心軸力力作用下將產(chǎn)產(chǎn)生撓曲變形形f（側(cè)向撓度），，引起附加彎彎矩Nf（也稱二階彎矩矩）。當(dāng)柱的的長細(xì)比較大大時(shí)，側(cè)向彎彎曲變形導(dǎo)致致構(gòu)件產(chǎn)生失失穩(wěn)破壞，計(jì)計(jì)算中須考慮慮側(cè)向撓度對(duì)對(duì)構(gòu)件承載力力的影響?！木嘣龃蟠笙禂?shù)η：《規(guī)范》公式（6.9）。計(jì)算時(shí)，對(duì)對(duì)于中長柱柱和細(xì)長柱柱，ei→ηei短柱、中長長柱、細(xì)長長柱的判別別標(biāo)準(zhǔn)P148。四、矩形截面偏偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算公式（一）大偏偏心受壓構(gòu)構(gòu)件1、基本公式的的建立基本公式：：（6.12）（6.13）（6.14）公式適用條條件：x≤h0（保證AS屈服）（（6.15））x≥（（保證AS‘屈服）（（6.16）當(dāng)計(jì)算中考考慮受壓鋼鋼筋的作用用，且x＜2a/s時(shí)，即受壓壓鋼筋不能能屈服時(shí)，，則可偏安安全地取x=2a/s，并對(duì)A‘s重心取矩，，按下式計(jì)計(jì)算承載力力：（6.17）（6.18）2、大偏心受壓壓構(gòu)件截面面設(shè)計(jì)步驟驟A、非對(duì)稱配筋筋（1）計(jì)算e0、ea、ei、η（2）判別：若ηei≥0.3h0，則為大偏心心受壓構(gòu)件件（3）為使鋼筋筋總用量最最少，取x=ξbh0，代入公式（6.13）求AS’（4）判斷是否滿滿足：若不滿足，，則AS‘按最小配筋筋率或配筋筋構(gòu)造要求求配置，且且按AS‘為已知的情情況計(jì)算AS（X和AS為未知量））。（5）將x、AS’代入式（6.14））求AS（6）判斷斷是否滿足足：若不滿足，，取AS=ASmin=ρminbh（7）選擇擇鋼筋并畫畫筋圖B、對(duì)稱配筋（1）計(jì)算e0、ea、ei、η（2）由公式（6.12）得，，若滿滿足x≤ξbh0，應(yīng)按大偏壓壓計(jì)算。（3）檢驗(yàn)是否否滿足x≥若滿足，由由式（6.13）計(jì)算AS，且AS=AS‘若不滿足，，則由式（（6.17）計(jì)算AS，且AS=AS‘（4）判斷斷是否滿足足：若不滿足，，說明構(gòu)件件截面尺寸寸偏大，可可重新選擇擇截面尺寸寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)。（5）選擇擇鋼筋并畫畫配筋圖3、大偏心受壓壓構(gòu)件截面面復(fù)核步驟驟已知:、AS‘、AS，求截面能承承受的M或N。A、已知軸向力力，求M；步驟：（1）將和和已知的鋼鋼筋截面面面積代入（（6-12）求得界限破破壞時(shí)的軸軸向力；；（2）.若若滿足，，為大偏壓壓構(gòu)件。（3）由（（6-12）式求X；（4）由（6-13）式求求e；（5）由式（6-14）））求出ei并求；；（6）所求求彎矩為B、已知偏心距距，，求軸軸向力N；（1）先按大偏壓壓考慮，由由圖（6-14）對(duì)N作用點(diǎn)取矩矩，求X；（2）若，，則為大偏偏壓，將X代入式（6-12）求N；(二)、小偏心受壓壓構(gòu)件1基本公式（6.20)(6.21)(6.22)當(dāng)小偏心受受壓構(gòu)件全全截面受壓壓時(shí)，若附附加偏心距距ea與荷載偏心心距e0方向相反，，即ea使e0減小，對(duì)距距軸向力較較遠(yuǎn)一側(cè)的的受壓鋼筋筋更不利，，應(yīng)按下式式進(jìn)行驗(yàn)算算：(6.24)(6.25)公式適用條條件：x＞h02、小偏心受壓壓截面設(shè)計(jì)計(jì)A、非對(duì)稱配筋筋（x、AS’、AS、σ為未知）（1）按式（6.24）計(jì)算AS，并驗(yàn)算AS≥ρminbh，若不滿足，取AS=ρminbh（2）聯(lián)立求解公公式（6.20）—（6.22）計(jì)算X（結(jié)果見式6.26）（3）將x代入式（6.21）中求解AS‘，并驗(yàn)算AS‘≥ρminbh若不滿足，，取AS‘=ρmin‘bh若x＞h，則應(yīng)取x=h代入式（6.21））求解AS‘（4）選擇擇鋼筋并畫畫筋圖（5）對(duì)垂垂直于彎矩矩平面按軸軸心受壓構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行計(jì)計(jì)算。B、對(duì)稱配筋（（x、AS’=AS、σ為未知）（1）聯(lián)立求解解公式（6.20）—(6.22)，求ξ（結(jié)果見式6.31）,x=ξbh0（2）把X代入式（6.21）計(jì)算AS’，且AS’=AS若x＞h，則應(yīng)取x=h代入式（6.21）求解AS‘（3）選擇鋼筋并并畫筋圖（4）對(duì)垂直于于彎矩平面面按軸心受受壓構(gòu)件進(jìn)進(jìn)行計(jì)算。。6-4、偏心受壓構(gòu)構(gòu)件斜截面面承載力計(jì)計(jì)算一一般情情況下偏心心受壓構(gòu)件件的剪力值值相對(duì)較小小，可不進(jìn)進(jìn)行斜截面面受剪承載載力計(jì)算，，當(dāng)剪力影影響較大時(shí)時(shí)，必須進(jìn)進(jìn)行斜截面面受剪承載載力計(jì)算。。軸軸向壓力的的存在對(duì)構(gòu)構(gòu)件抗剪是是有利的，，但此有利利作用是有有限的。軸軸壓比N/fcbh較小時(shí)，構(gòu)構(gòu)件的抗剪剪承載力隨隨軸壓