鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件計(jì)算

第六章

軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算第一頁(yè)，共三十六頁(yè)。本章主要內(nèi)容

1．配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載力計(jì)算；2．配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載力計(jì)算；3．穩(wěn)定系數(shù)的概念及其影響因素；4．核心混凝土強(qiáng)度分析及強(qiáng)度計(jì)算；5．普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特點(diǎn)和構(gòu)造要求。第二頁(yè)，共三十六頁(yè)?！?.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件一、鋼筋混凝土柱的分類(lèi)普通箍筋柱：配有縱筋和箍筋的柱,(圖6-1a)。螺旋箍筋柱：配有縱筋和螺旋筋或焊接環(huán)筋的柱,(圖6-1b)。其中：縱筋幫助受壓、承擔(dān)彎距、防止脆性破壞。螺旋筋提高構(gòu)件的強(qiáng)度和延性。第三頁(yè)，共三十六頁(yè)。圖6-1兩種鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件a)普通箍筋柱b)螺旋箍筋柱§6.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件第四頁(yè)，共三十六頁(yè)。第五頁(yè)，共三十六頁(yè)。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)。第七頁(yè)，共三十六頁(yè)?？v向鋼筋作用:幫助混凝土承擔(dān)壓力防止混凝土出現(xiàn)突然的脆性破壞，并承受由于荷載的偏心而引起的彎矩箍筋作用:與縱筋組成空間骨架，減少縱筋的計(jì)算長(zhǎng)度因而避免縱筋過(guò)早的壓屈而降低柱的承載力第八頁(yè)，共三十六頁(yè)。二、破壞形態(tài)1.影響因素：（1）徐變：●使鋼筋應(yīng)力突然增大，砼應(yīng)力減?。☉?yīng)力重分布）●突然卸載砼會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力。（2）長(zhǎng)細(xì)比：(l0/b)2．普通箍筋柱的破壞特征

（1）短柱破壞——材料破壞。

破壞特征:縱向裂縫、縱筋鼓起、砼崩裂。

§6.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件承載能力第九頁(yè)，共三十六頁(yè)。第十頁(yè)，共三十六頁(yè)。（2）長(zhǎng)柱破壞——失穩(wěn)破壞破壞特征：凹側(cè)砼先被壓碎，砼表面有縱向裂縫；凸側(cè)則由受壓突然轉(zhuǎn)為受拉，出現(xiàn)橫向裂縫；破壞前，橫向撓度增加很快，破壞來(lái)得比較突然，導(dǎo)致失穩(wěn)破壞。承載能力要小于同截面、配筋、材料的短柱。

承載能力第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)。三、縱向穩(wěn)定系數(shù)

1.定義：考慮構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低的計(jì)算系數(shù)。

2.計(jì)算：=pl/ps

3.影響因素:長(zhǎng)細(xì)比、柱的初始撓度、豎向力的偏心有關(guān)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)及配筋率對(duì)其影響較小?！?.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。短柱：＝1.0長(zhǎng)柱：…l0/i(或l0/b)查表l0–––構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，與構(gòu)件端部的支承條件有關(guān)。兩端鉸一端固定，一端鉸支兩端固定一端固定，一端自由實(shí)際結(jié)構(gòu)按

規(guī)范規(guī)定取值1.0l0.7l0.5l2.0l第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。四、正截面承載力計(jì)算

《公路橋規(guī)》規(guī)定配有縱向受力鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算式為≤φ—軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù),附表1-10普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算分截面設(shè)計(jì)和強(qiáng)度復(fù)核兩種情況。

§6.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件Ac

–––截面面積：當(dāng)

>0.03時(shí)Ac=A－As第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。1）截面設(shè)計(jì)已知截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度l0，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向壓力組合設(shè)計(jì)值，求縱向鋼筋所需面積。

2）截面復(fù)核已知截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度l0，全部縱向鋼筋的截面面積，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向力組合設(shè)計(jì)值，求截面承載力。第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)。

五、構(gòu)造要求

1.混凝土一般多采用C25～C40級(jí)混凝土。2．截面尺寸①②③尺寸模數(shù)化：25，30，35…,不宜小于250mm。3．縱向鋼筋直徑：12～32cm，根為≥4，縱筋之間凈距≥5cm，凈保護(hù)層：≥2.5cm§6.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件最小配筋率:全截面0.5,一則0.2,附表1-9第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)。4.箍筋

●箍筋直徑：應(yīng)不小于縱向鋼筋直徑的1/4,且不小于8mm;

●箍筋間距：不應(yīng)大于縱向鋼筋直徑的15倍，且不大于構(gòu)件截面的較小尺寸（圓形截面用0.8倍直徑），并不大于400mm;在縱向鋼筋截面積超過(guò)混凝土計(jì)算截面積的3%時(shí)，箍筋的間距應(yīng)不大于縱向鋼筋直徑的10倍，且不大200mm。

●復(fù)合箍筋:沿箍筋設(shè)置的縱向鋼筋離角筋間距大于150mm或15倍箍筋直徑（取較大者）范圍，則應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋?！?.1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)。復(fù)合箍筋的布設(shè)第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)。1600KN第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)?！?.2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件一、受力分析及破壞特征

1、受力分析

螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍筋能約束混凝土在軸向壓力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向變形，對(duì)混凝土產(chǎn)生間接的被動(dòng)側(cè)向壓力，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力。箍筋則產(chǎn)生環(huán)向拉力。當(dāng)箍筋外部的混凝土被壓壞并剝落后，箍筋以?xún)?nèi)即核心部分的混凝土仍能繼續(xù)承受荷載，當(dāng)箍筋達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度而失去約束砼側(cè)向變形的能力時(shí)，核心砼才會(huì)被壓碎而導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件破壞，其破壞形態(tài)如圖6－2所示。

第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。

2、破壞特征

當(dāng)承受軸向壓力時(shí)，螺旋箍筋阻止砼的橫向變形，使砼處于三向受力狀態(tài)，軸向力增大到一定數(shù)值，砼保護(hù)層開(kāi)始剝落，隨著軸向力增大，螺旋箍筋應(yīng)力也增大，最后達(dá)到屈服強(qiáng)度，失去核心砼的約束作用，使砼壓碎而破壞。

圖6-2螺旋箍筋柱軸心受壓構(gòu)件破壞情況§6.2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。二、適用條件和強(qiáng)度提高原理

1．適用條件：①；②尺寸受到限制。

注意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱經(jīng)濟(jì)，一般不宜采用。

2．強(qiáng)度提高原理螺旋箍筋對(duì)其核心混凝土的約束作用，使混凝土抗壓強(qiáng)度提高，根據(jù)圓柱體三向受壓試驗(yàn)結(jié)果，約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度近似表達(dá)式：

式中為作用于核心混凝土的徑向壓應(yīng)力值?！?.2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)。第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)。三、承載力計(jì)算

螺旋箍筋柱正截面承載力的計(jì)算式并應(yīng)滿(mǎn)足

≤

★★螺旋筋僅能間接地提高強(qiáng)度，對(duì)柱的穩(wěn)定性問(wèn)題毫無(wú)幫助，因此長(zhǎng)柱和中長(zhǎng)柱應(yīng)按著通箍筋柱計(jì)算，不考慮螺旋筋作用?！?.2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)。四、與按普通箍筋柱強(qiáng)度計(jì)算值的比較

1．螺旋箍筋柱的強(qiáng)度不會(huì)小于普通箍筋柱的強(qiáng)度，即

這種情況在砼保護(hù)層面積相對(duì)較大時(shí)發(fā)生。2．螺旋箍筋配量過(guò)小，作用不顯著，不計(jì)其作用，即

如果那么

3．螺旋筋不能提高強(qiáng)度過(guò)多，否則會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層剝落，即＜

§6.2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)。五、構(gòu)造要求

1、螺旋箍筋柱的縱向鋼筋應(yīng)沿圓周均勻分布，其截面積應(yīng)不小于箍筋圈內(nèi)核心截面積的0.5%。常用的配筋率在0.8%~1.2%之間。2、構(gòu)件核心截面積應(yīng)不小于構(gòu)件整個(gè)截面面積的2/3。3、螺旋箍筋的直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的1/4，且不小于8mm，一般采用（8~12）mm。為了保證螺旋箍筋的作用，螺旋箍筋的間距S應(yīng)滿(mǎn)足：

●S應(yīng)不大于核心直徑的1/5，即S≤；

●S應(yīng)不大于80mm，且不應(yīng)小于40mm，以便施工?！?.2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)。第