ch軸心受力構件承載力計算解析實用

會計學1ch軸心受力構件承載力計算解析實用

定義作用在構件上的縱向拉力與構件截面形心線重合的構件

實例只有少數(shù)構件設計成鋼筋混凝土軸心受拉構件?；炷恋目估瓘姸群艿停s為混凝土立方體抗壓強度的1/12～1/20），在較小的拉力作用下就會開裂，因此，采用鋼筋混凝土軸心受拉構件是很不經(jīng)濟的常見：拱和桁架中的拉桿、桁架的受拉腹桿、圓形水池壁§10.1鋼筋混凝土軸心受拉構件第1頁/共31頁10.1軸心受拉構件正截面承載力計算

軸心受拉破壞時混凝土裂縫貫通，縱向受拉鋼筋達到其受拉屈服強度，正截面承載力公式如下：

——縱向鋼筋抗拉強度設計值；N

——軸心受拉承載力設計值。

軸心受拉構件從加載到破壞，其受力過程分為三個階段：從加載到砼受拉開裂前，砼開裂后到鋼筋即將屈服，受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼筋達到屈服。第2頁/共31頁

受力過程§10.2鋼筋混凝土軸心受拉構件第3頁/共31頁10.2軸心受壓構件承載力計算受壓構件的三種形態(tài)1）縱向鋼筋與橫向箍筋構件2）縱向鋼筋與連續(xù)螺旋箍筋構件3）組合受壓構件，縱向配置型鋼、圓鋼管，甚至附加縱筋鋼管第4頁/共31頁10.2.1普通箍筋軸心受壓構件的承載力計算◆在實際結構中，理想的軸心受壓構件幾乎是不存在的?！敉ǔＳ捎谑┕ぶ圃斓恼`差、荷載作用位置的不確定性、混凝土質量的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距?！舻行嫾?，如以恒載為主的等跨多層房屋的內柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。普通鋼箍柱：縱筋的作用？

箍筋的作用？第5頁/共31頁一、軸心受壓短柱的受力分析及破壞軸心受壓短柱軸心受壓短柱的正截面承載力：軸心受壓短柱的破壞為材料破壞。第6頁/共31頁第7頁/共31頁二、軸心受壓長柱的受力及破壞軸心受壓長柱穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)j主要與柱的長細比l0/b有關注意：如果柱在兩個方向支承條件不同，應取兩個方向l0’和l0分別計算長細比，取較大值查表確定穩(wěn)定系數(shù)j

。第8頁/共31頁可靠度調整系數(shù)0.9是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。軸心受壓長柱的正截面承載力：用于截面設計與截面校核時，只需計算出長細比，查表確定j

，然后代入基本數(shù)據(jù)計算即可。二、軸心受壓長柱的受力及破壞第9頁/共31頁三、受壓構件一般構造要求1.材料強度：混凝土：受壓構件的承載力主要取決于混凝土強度，一般應采用強度等級較高的混凝土。目前我國一般結構中柱的混凝土強度等級常用C25~C40，在高層建筑中，C50~C60級混凝土也經(jīng)常使用。鋼筋：通常采用HRB335級和HRB400級鋼筋，不宜過高。2.截面形狀和尺寸：◆采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預制柱常采用工字形截面?！魣A形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱?！糁慕孛娉叽绮灰诵∮?50mm×250mm，且一般應控制在l0/b≤30及l(fā)0/h≤25范圍內?！舢斨孛娴倪呴L在800mm以下時，一般以50mm為模數(shù)，邊長在800mm以上時，以100mm為模數(shù)。第10頁/共31頁3.縱向鋼筋：

1)直徑及根數(shù)◆柱中縱向受力鋼筋的的直徑d不宜小于12mm，且選配鋼筋時宜根數(shù)少而粗，對矩形截面根數(shù)不得少于4根，圓形截面根數(shù)不宜少于8根，不應少于6根，且應沿周邊均勻布置。

2)配筋率◆

《規(guī)范》規(guī)定，軸心受壓構件、偏心受壓構件全部縱向鋼筋的配筋率不應小于0.6%；當混凝土強度等級大于C60時不應小于0.7%；當縱向鋼筋等級為HRB400或RRB400時，不應小于0.5％。一側受壓鋼筋的配筋率不應小于0.2%?！袅硪环矫?，考慮到施工布筋不致過多影響混凝土的澆筑質量，全部縱筋配筋率不宜超過5%。◆全部縱向鋼筋的配筋率按r=(A's+As)/A計算，一側受壓鋼筋的配筋率按r'=A's/A計算，其中A為構件全截面面積。第11頁/共31頁3)縱筋間距◆當柱為豎向澆筑混凝土時，縱筋的凈距不小于50mm。◆對水平澆筑的預制柱，其縱向鋼筋的最小間距應按梁的規(guī)定取值(上層30mm&1.5d)。截面各邊縱筋的中距不宜大于300mm。4.箍筋：◆受壓構件中箍筋應采用封閉式，其直徑不應小于d/4，且不小于6mm，此處d為縱筋的最大直徑?！艄拷铋g距不應大于400mm及構件截面短邊尺寸，且不應大于15d，此處d為縱筋的最小直徑?！舢斨腥靠v筋的配筋率超過3%，箍筋直徑不應小于8mm，箍筋間距不應大于10倍縱筋最小直徑，也不應大于200mm；箍筋末端應做成135°的彎鉤，且彎鉤末端平直段長度不應小于10倍箍筋直徑，或焊成封閉式。第12頁/共31頁◆當柱截面短邊大于400mm，且各邊縱筋配置根數(shù)超過3根時，或當柱截面短邊不大于400mm，但各邊縱筋配置根數(shù)超過4根時，應設置復合箍筋?！魧孛嫘螤顝碗s的柱，不得采用具有內折角的箍筋，以避免箍筋受拉時產生向外的拉力，使折角處混凝土破損。第13頁/共31頁例題講解:例10-1：某多層現(xiàn)澆框架結構房屋，底層中間柱按軸心受壓構件計算。該柱以承受恒荷載為主，安全等級二級。軸力設計值N＝2160kN，從基礎頂面到一層樓蓋頂面的高度H＝5.6m，混凝土強度等級C25，鋼筋采用HRB400。求：該柱截面尺寸及縱筋面積5600N=2160kN第14頁/共31頁【解】基本設計參數(shù)：fc=11.9N/mm2，fy=360N/mm21）初定截面尺寸軸心受壓構件，采用正方形截面。軸力值較大，取b＝h＝400mm。2）確定穩(wěn)定系數(shù)取計算長度l0=1.0H=5600mm則3）計算縱筋面積4255600N=2160kN第15頁/共31頁10.2.2螺旋箍筋軸心受壓構件的承載力計算第16頁/共31頁混凝土圓柱體三向受壓狀態(tài)的縱向抗壓強度第17頁/共31頁第18頁/共31頁達到極限狀態(tài)時（保護層已剝落，不考慮）第19頁/共31頁達到極限狀態(tài)時（保護層已剝落，不考慮）第20頁/共31頁螺旋箍筋對承載力的影響系數(shù)a，當fcu,k≤50N/mm2時，取a=1.0；當fcu,k=80N/mm2時，取a=0.85，其間直線插值?！兑?guī)范》公式第21頁/共31頁采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓承載力?！羧缏菪拷钆渲眠^多，極限承載力提高過大，則會在遠未達到極限承載力之前保護層產生剝落，從而影響正常使用?！兑?guī)范》規(guī)定：●按螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力的50%。◆對長細比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮?！兑?guī)范》規(guī)定：●對長細比l0/d大于12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用?！袈菪拷畹募s束效果與其截面面積Ass1和間距s有關，為保證有一定約束效果，《規(guī)范》規(guī)定：●

螺旋箍筋的換算面積Ass0不得小于全部縱筋A's

面積的25%●螺旋箍筋的間距s不應大于dcor/5，且不大于80mm，同時為方便施工，s也不宜小于40mm。第22頁/共31頁【例10-2】某現(xiàn)澆框架結構體系賓館，其門廳現(xiàn)澆的圓形鋼筋混凝土柱直徑450mm，承受軸向壓力設計值N＝4680kN，從基礎頂面到一層樓蓋頂面的距離H＝4.5m，混凝土強度等級C30，柱中縱向鋼筋HRB400，箍筋HPB235。試進行該柱的配筋計算。【解】基本參數(shù)：fc＝14.3N/mm2；HRB400級鋼筋，fy＝fy’＝360N/mm2；HPB235級鋼筋，fyv＝210N/mm2。1）按普通箍筋柱計算取計算長度l0=1.0H=4500mm，則第23頁/共31頁dcor＝450－2×30＝390mm2）按螺旋式箍筋柱計算第24頁/共31頁1025S＝45mm14@45第25頁/共31頁3）承載力復核第26頁/共31頁一、軸心受壓短柱的受力及破壞軸心受壓短柱軸心受壓短柱的正截面承載力：軸心受壓短柱的破壞為材料破壞。本節(jié)內容第27頁/共31頁二、軸心受壓長柱的受力及破壞軸心受壓長柱穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)j主要與柱的長細比l