水工鋼筋混凝土之鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算

鋼筋砼受壓構(gòu)件？第5章鋼筋砼受壓

構(gòu)件承載力計算

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算

概述水電站廠房柱

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算

概述

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算

概述受壓構(gòu)件分為軸心受壓和偏心受壓。實際工程中真正的軸心受壓構(gòu)件是沒有的。我國規(guī)范對偏心很小可略去不計，構(gòu)件按軸心受壓計算。偏心受壓構(gòu)件：柱、墻

大偏心受壓：(受拉破壞）小偏心受壓：(受壓破壞）

實際構(gòu)件：軸力、彎矩、剪力同時作用單向偏心受壓構(gòu)件：框架邊柱雙向偏心受壓構(gòu)件：框架角柱

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(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1.5～2.5。也可采用T形、工字形截面。樁常用圓形截面。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)。二、砼受壓構(gòu)件承載力主要取決于砼強度，應(yīng)采用強度較高的砼，如C20、C25、C30或更高。5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求三、縱向鋼筋作用：①協(xié)助砼受壓；②承擔(dān)彎矩。

常用HRB335、HRB400級。不宜用高強鋼筋(為什么？)。直徑12mm，常用直徑12～32mm?，F(xiàn)澆時縱筋凈距50mm，最大間距300mm。長邊600mm，中間設(shè)10～16mm縱向構(gòu)造鋼筋，間距500mm。

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求受壓鋼筋數(shù)量不能過少。規(guī)范規(guī)定：HPB235：

偏壓構(gòu)件受壓或受拉筋配筋率0.25％(柱)或0.20％(墻)；HRB335、HRB400、RRB400級鋼：

偏壓構(gòu)件受壓或受拉筋配筋率0.20％(柱)或0.15％(墻)；軸心受壓構(gòu)件：全部縱筋配筋率

0.6％?？v筋不宜過多，合適配筋率0.8％～2.0％。

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求

四、箍筋作用：①阻止縱筋受壓向外凸，防止砼保護層剝落；②約束砼；③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。

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求箍筋直徑和間距直徑：不應(yīng)小于0.25倍縱向鋼筋的最大直徑，亦不應(yīng)小于6mm；間距：①（綁扎骨架）（焊接骨架）②③

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.1受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求截面有內(nèi)折角時箍筋的布置基本箍筋和附加箍筋1-基本箍筋2-附加箍筋

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.2軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算短柱

應(yīng)變柱全截面受壓，壓應(yīng)變均勻。鋼筋與砼共同變形，壓應(yīng)變保持一樣。一、試驗結(jié)果5.2軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算受力過程（圖5-5）荷載較小，砼和鋼筋應(yīng)力比符合彈模比。荷載加大，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。鋼筋受力比例增大，砼受力比例減小。破壞時，砼的應(yīng)力達(dá)到fc

，鋼筋應(yīng)力達(dá)到fy

。

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.2軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計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。箍筋形式和間距對受力有較大影響

第五章鋼筋砼受壓構(gòu)件承載力計算5.2軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算不同箍筋短柱的荷載—應(yīng)變圖鋼筋混凝土短柱與素混凝土短柱比：承載力高延性好螺旋箍筋對延性的增加更顯著普通三箍筋三短柱三正截三面極三限承三載力三由兩三部分三組成三：Nu——破壞三時的三極限三軸向三力；Ac——砼截三面面三積；A's——全部三縱向三受壓三鋼筋三截面三面積三。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三2軸心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三2軸心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算長柱三不僅三發(fā)生三壓縮三變形三，還三發(fā)生縱向三彎曲。（原三因：三效三應(yīng)）長柱三破壞三荷載三小于三短柱三，柱三子越三細(xì)長三小得三越多三。用穩(wěn)定系數(shù)表示長柱承載力較短柱的降低。

2長柱第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三2軸心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算影響值的主要因素為長細(xì)比l0/b

。l0/b<8的稱三為短三柱,穩(wěn)定三系數(shù)三＝1。l0/b>8時可三根據(jù)三長細(xì)三比查三表。計算三長度l0l0=0三.5三l多層三房屋三中計三算長三度取三值：三和樓三蓋剛?cè)扔腥P(guān)現(xiàn)澆三樓蓋：底三層柱l0＝1.三0H其余三各層三柱l0＝1.三25三H裝配三樓蓋：底三層柱l0＝1.三25三H其余三各層三柱l0＝1.三5三Hl0=0三.7三ll0=1三.0三ll0=2三l5.三2軸心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三2軸心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算二、三普通三箍筋三柱的三計算N——軸力三設(shè)計三值(包括γ0和Ψ值在三內(nèi))；A——構(gòu)件三截面三面積三；As’——全部三縱筋三的截三面面三積；φ——軸壓三構(gòu)件三的穩(wěn)三定系三數(shù)?；救饺航孛嫒O(shè)計三：

偏心受壓構(gòu)件圖Ne0

NM（=Ne0）5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算一、三試驗三結(jié)果1．受三拉破三壞——大偏三心受三壓破三壞?破壞三性質(zhì)：延性三破壞三。

?產(chǎn)生條件：相對偏心距

且受拉鋼筋配置得不太多時。較大，部分受拉、部分受壓，受拉鋼筋應(yīng)力先達(dá)到屈服強度，隨后，混凝土被壓碎，受壓鋼筋達(dá)屈服強度。構(gòu)件的承載力取決于受拉鋼筋的強度和數(shù)量。

?破壞特征：第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算e0很小三，全三部受三壓e0稍大三，小三部分三受拉e0較大三，拉三筋過三多?產(chǎn)生三條件：（1）偏三心距三很小三，全三截面三受壓三。（2）偏三心距三稍大三，小三部分三受拉三，但三受拉三鋼筋三靠近三中和三軸，三應(yīng)力三很小三。（3）偏三心距三較大三，但受三拉鋼三筋配三置特三別多三。（類三似超三筋梁三）2．受壓三破壞——小偏三心受三壓破三壞個別三情況三，e0極小三，As配置三過少三，破三壞可三能在三距軸三向力三較遠(yuǎn)三一側(cè)三發(fā)生三。?破壞三特征：一般三是靠三近縱三向力三一側(cè)三的混三凝土三首先三達(dá)到三極限三壓應(yīng)三變而三壓碎三，該三側(cè)的三鋼筋三達(dá)到三屈服三強度三，遠(yuǎn)三離縱三向力三一側(cè)三的鋼三筋不三論受三拉還三是受三壓，三一般三達(dá)不三到屈三服強三度。三構(gòu)件三的承三載力三取決三于受三壓區(qū)三混凝三土強三度和三受壓三鋼筋三強度三。5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算?破壞三性質(zhì)三：脆性三破壞三。5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算二、三大小三偏心三的界三限e界限三破壞三：受拉三鋼筋三達(dá)到三屈服三應(yīng)變?nèi)龝r，三受壓三區(qū)混三凝土三也剛?cè)眠_(dá)三到極三限壓三應(yīng)變?nèi)鴫喝椤?/p>

偏心受壓構(gòu)件的截面應(yīng)變分布圖AsA's

εcua

cεy

h0

xbxbbεs

>

εy

dεs

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εy

x<xbx>xb為小偏心受壓破壞。

（x>xb）時，當(dāng)當(dāng)

（x≤xb）時，

為大偏心受壓破壞；第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算三、三矩形三截面三偏心三受壓三構(gòu)件三的計三算基本三假定三同受三彎構(gòu)三件。承載三力計三算的三基本三公式三：N——軸向力設(shè)計值(包括和值在內(nèi))；——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，e0＝M／N。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算‘受拉三側(cè)’三鋼筋三應(yīng)力ss？根據(jù)三平截三面假三定：?。旱谖迦氯撊铐湃軌喝龢?gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算,即時，取；為避三免采三用上三式出三現(xiàn)x的三次三方程考慮三：當(dāng)x=xb，ss=fy；當(dāng)x=0三.8，ss=0。中和軸正好通過As位置，,即時，取。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算四、三偏心三受壓三構(gòu)件三縱向三彎曲三的考三慮二階三效應(yīng)三引起三附加三彎矩構(gòu)件長細(xì)比越大，f越大，越大。對于三短柱三，可三不考三慮二三階效三應(yīng)對于三長細(xì)三比較三大的三偏心三受壓三構(gòu)件三，二三階效三應(yīng)對三承載三力的三降低三不可三忽略三?？紤]三二階三效應(yīng)三的計三算方三法：非線三性有三限單三元法偏心三距增三大系三數(shù)法第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算縱向三彎曲三產(chǎn)生附加三偏心三距f，實三際偏三心距三增大三為e0+f。——偏心距增大系數(shù)。如何三求偏三心距三增大三系數(shù)三？假定三其縱三向彎三曲變?nèi)吻€為三正弦三曲線三，其三撓度三和三曲率三的關(guān)三系為三：第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算取，其中1.25為徐變系數(shù)。取，以HRB335鋼筋為例。取，代入。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算兩個三修正三系數(shù)三：：考慮小偏壓破壞的影響。：考慮長細(xì)比的影響。大偏壓時：時：公式三最終三形式三：長細(xì)比類型短柱長柱細(xì)長柱公式不再適用，應(yīng)專門研究公式三適用三范圍三：五.矩形三截面三偏心三受壓三構(gòu)件三的截面三設(shè)計三及承三載力三復(fù)核大小三偏心三受壓三的實三用判三別準(zhǔn)三則（三近似三）若he0＞0.三3h0，按三大偏三心受三壓情三況計三算若he0≤0.三3h0，按三小偏三心受三壓情三況計三算第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算基本三公式三：（一三）大三偏心三受壓三（受三拉破三壞）5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算令基本三公式三可寫三為：（見三第三三章，P6三7，式三（3-三9））（1）As和A's均未三知時兩個三基本三方程三，三三個未三知數(shù)三，As、A's和x，無唯三一解。與雙三筋梁三類似三，為三使總?cè)浣钊娣e三（As+A's）最三小可取x=xbh0★若A's<rmi三n'bh0?取A's=rmi三n'bh0，按A's為已三知情三況計三算。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算（即）得（2）A's為已三知時當(dāng)A's已知三時，三兩個三基本三方程三有二三個未三知數(shù)As和x，有唯三一解。若2a'xxbh0，可得取x=2a'，對As'中心三取矩若x<2a'？第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算As和As'均需三滿足三最小三配筋三率要三求。

fyAs

s'sA'sNhe0e’第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算（二三）小三偏心三受壓三（受三壓破三壞）三個三基本三方程三，四三個未三知數(shù)三，As、A's、ss和x，無三唯一三解。小偏三心受三壓，三即x>xb，ss<fy，As未達(dá)三到受三拉屈三服。為使三用鋼三量最三小，三可取三。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算當(dāng)三時三，As一側(cè)三砼可三能先三達(dá)到三受壓三破壞三。對A's取矩三，可三得：e'=三0.三5h-a'-e0,h'0=h-a'★小偏三壓還三需驗三算垂三直彎三矩作三用平三面的三軸心三受壓三承載三力。（三三）矩三形截三面偏三心受三壓構(gòu)三件承載三力復(fù)三核第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算（1）求x（先三按大三偏心三受壓三計算三）(2三)當(dāng)x≤xbh0時，三大偏三心受三壓x>2三a'x<2三a'第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算(3三)當(dāng)x>xbh0時，三小偏三心受三壓。按小三偏心三受壓三承載三力計三算方三法重三新計三算。若x>1.三6-xb，取ss=三-fy'重新三計算x若x<1.三6-xb偏心三受壓三構(gòu)件三設(shè)計三步驟1求ηe02用ηe0和0.三3h0比較三判斷三大小三偏壓3判斷三為大三偏壓三時，三用大三偏壓三公式三設(shè)計4判斷三為小三偏壓三時，三假定As用最三小配三筋三率配三筋，三用小三偏壓三公式三求x，根三據(jù)x大小三進行三縱筋三用量三計算三。5判斷三最小三配筋三率注意：小偏三壓尚三應(yīng)驗三算受三拉區(qū)三縱筋三受壓三驗算三、短三邊方三向軸三壓驗三算。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三3偏心三受壓三構(gòu)件三正截三面承三載力三計算實際三工程三中，三受壓三構(gòu)件三常承三受變?nèi)枏澣刈魅茫?dāng)彎三矩數(shù)三值相三差不三大，三可采三用對三稱配三筋。對稱三配筋三構(gòu)造三簡單三，施三工方三便，三不會三在施三工中三產(chǎn)生三差錯三。對稱三配筋三截面三，即As=As'，fy=fy'，a=a'。第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三4配置三對稱三鋼筋三的偏三心受三壓構(gòu)三件復(fù)習(xí)三基本三公式三：5.三4配置三對稱三鋼筋三的偏三心受三壓構(gòu)三件12第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三4配置三對稱三鋼筋三的偏三心受三壓構(gòu)三件x2a三'x2a三'(一)大偏三心受三壓As=As'，fy=fy'，12第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三4配置三對稱三鋼筋三的偏三心受三壓構(gòu)三件(二)小偏三心受三壓聯(lián)立三求解三，需三解x的三三次方三程，三為簡三化計三算，三近似三取x(1三-0三.5x)為0.三45。1As=As'，2第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三4配置三對稱三鋼筋三的偏三心受三壓構(gòu)三件對稱三配筋三同樣三需要三注意三：計算三偏心三距增三大系三數(shù)As>=rmi三nbh0大小三偏心三的區(qū)三分看例三題5-三5第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三5偏心三受壓三構(gòu)件三截面三承載三力N與M的關(guān)三系5.三5偏心三受壓三構(gòu)件三截面三承載三力N與M的關(guān)三系同樣三截面三尺寸三、材三料強三度和三配筋三的偏三壓構(gòu)三件，三當(dāng)軸三向壓三力的三偏心三距e0不同三時，三會得三到不三同的三破壞三軸向三壓力三。因此三在設(shè)三計中三，必三須判三斷哪三一種M與N的組三合是三最危三險的三，以三用來三進行三配筋三設(shè)計三。如何三判斷三？5.三5偏心三受壓三構(gòu)件三截面三承載三力N與M的關(guān)三系以對稱配筋三大偏三壓為三例Nu-Mu相關(guān)三曲線截面尺寸、材料強度和配筋量一定時，極限承載力與極限承載彎矩之間的關(guān)系。(A三B段)小偏三壓情三況同三理可三得(B三C段)將代入，得：第五三章三鋼三筋砼三受壓三構(gòu)件三承載三力計三算5.三5偏心三受壓三構(gòu)件三截面三承載三力N與M的關(guān)三系C點為三軸壓三承載三力N0；A點為三純彎三承載三力M0；B點為三大、三小偏三心分三界。設(shè)計三內(nèi)力三組合三位于三曲線三外側(cè)三就表三示構(gòu)三件承三載力三已不三足。I區(qū)：三小偏三壓；