鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算

第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件

正截面承載力計算§3.1概述§3.2鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算§3.3鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算§3.1概述第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算對于單一勻質(zhì)材料的構(gòu)件，當(dāng)縱向外力N的作用線與構(gòu)件截面的形心線重合時，稱為軸心受力構(gòu)件。N為拉力時為軸心受拉構(gòu)件；N為壓力時為軸心受壓構(gòu)件。工程實例

①承受軸向拉力或軸向壓力；縱筋的作用：②減少混凝土的徐變變形。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算①固定縱向鋼筋位置；防止縱向鋼筋受力后發(fā)生變形和錯位；橫向箍筋的作用：②箍筋與縱筋形成骨架，保證骨架剛度。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算§3.2鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算（reinforcedconcreteaxiallytensilemember）3.2.1受力過程及破壞特征(resistanceprocessandfailurecharacteristic)第Ⅰ階段—加載到開裂前這階段末，混凝土拉應(yīng)變達到極限拉應(yīng)變，裂縫即將產(chǎn)生。對于不允許開裂的軸心受拉構(gòu)件應(yīng)以此作為抗裂驗算的依據(jù)。NtO第Ⅰ階段第Ⅱ階段NuNcrABCNtO第Ⅰ階段第Ⅱ階段NuNcrABC第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算第Ⅱ階段—混凝土開裂后至鋼筋屈服前第Ⅲ階段—鋼筋屈服到構(gòu)件破壞構(gòu)件的正常使用階段，構(gòu)件的裂縫寬度和變形的驗算是以此階段為依據(jù)的。首先鋼筋達到屈服，裂縫迅速發(fā)展，這時荷載稍稍增加，甚至不增加都會導(dǎo)致截面上的鋼筋全部達到屈服（即荷載達到屈服荷載Nu時）。評判軸心受拉破壞的標(biāo)準(zhǔn)并不是構(gòu)件拉斷，而是鋼筋屈服。正截面強度計算是以此階段為依據(jù)的。3.2.2建筑工程中軸向受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力的計算，以構(gòu)件第Ⅲ階段的受力情況為基礎(chǔ)，混凝土因開裂不能承受拉力，全部拉力由縱向鋼筋承受。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算N－軸向拉力組合設(shè)計值；fy－鋼筋抗拉強度設(shè)計值，取值應(yīng)不大于300N/mm2；As－全部受拉鋼筋的截面面積，第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算例3-1某鋼筋混凝土屋架下弦的拉力設(shè)計值N=700kN，采用HRB335級鋼筋。試求所需縱向鋼筋面積，并為其選用鋼筋。解：由附表2-3查得fy=300N/mm2為滿足安全和經(jīng)濟要求，實配鋼筋面積盡可能接近計算面積，兩者的差值宜控制在±5%以內(nèi)。查附表11-1，選用428的縱向鋼筋（As=2463mm2）。3.2.3公路橋涵工程中軸向受拉構(gòu)件正截面承載力計算第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算以構(gòu)件第Ⅲ階段的受力情況為基礎(chǔ)，但公路橋涵規(guī)范與混凝土規(guī)范的差別如下：⑴《公路橋規(guī)》對可靠度的要求比《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》高，材料強度的取值略有不同，用兩規(guī)范計算相同構(gòu)件，計算結(jié)果有差異；⑵《公路橋規(guī)》與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的計算公式表達形式不同、符號不同；⑶)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》將結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)包含在內(nèi)力設(shè)計值中，而《公路橋規(guī)》將結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)與內(nèi)力設(shè)計值分別表示。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算公路橋涵工程中軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算公式：

0

－橋涵結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)，按公路橋涵的設(shè)計安全等級，一級、二級、三級分別取用1.1，1.0，0.9。Nd－軸向拉力組合設(shè)計值；fsd－鋼筋抗拉強度設(shè)計值，取值應(yīng)不大于330N/mm2；As－縱向鋼筋的全部截面面積，構(gòu)造要求：P56-57第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算§3.3鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算（reinforcedconcreteaxiallycompressivemember）普通箍筋螺旋箍筋構(gòu)件的長細比－構(gòu)件的計算長度l0

與構(gòu)件的短邊b或截面回轉(zhuǎn)半徑i之比柱的分類：《規(guī)范》規(guī)定，柱的長細比滿足以下條件時屬短柱：矩形截面l0/b≤8；圓形截面l0/d≤7；任意截面l0/i≤28。柱的長細比較大，柱的極限承載力將受側(cè)向變形所引起的附加彎矩影響而降低。短柱長柱第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算3.3.1配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件(tiedstirrups)1.受力分析及破壞特征第Ⅰ階段——彈性階段軸向壓力與截面鋼筋和混凝土的應(yīng)力基本上呈線性關(guān)系第Ⅱ階段——彈塑性階段混凝土進入明顯的非線性階段，鋼筋的壓應(yīng)力比混凝土的壓應(yīng)力增加得快，出現(xiàn)應(yīng)力重分布。第Ⅲ階段——破壞階段鋼筋首先屈服，有明顯屈服臺階的鋼筋應(yīng)力保持屈服強度不變，混凝土的應(yīng)力也隨應(yīng)變的增加而繼續(xù)增長。⑴受壓短柱當(dāng)混凝土壓應(yīng)力達到峰值應(yīng)變，外荷載不再增加，壓縮變形繼續(xù)增加，出現(xiàn)的縱向裂縫繼續(xù)發(fā)展，箍筋間的縱筋發(fā)生壓屈向外凸出，混凝土被壓碎而整個構(gòu)件破壞。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算應(yīng)力峰值時的壓應(yīng)變一般在0.0025～0.0035之間?！兑?guī)范》偏于安全地取最大壓應(yīng)變?yōu)?.002。受壓縱筋屈服強度約's=Es's=200×103×0.002=400N/mm2。采用f'y>400Mpa鋼筋，則縱筋不屈服。在軸心受壓短柱中，不論受壓縱筋是否屈服，構(gòu)件的最終破壞形態(tài)均是由混凝土壓碎所控制，這一階段是計算軸心受壓構(gòu)件極限強度的依據(jù)。破壞時，首先在凹側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側(cè)混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側(cè)向撓度急劇增大，柱子破壞。⑵受壓長柱第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算初始偏心距附加彎矩和側(cè)向撓度加大了原來的初始偏心距構(gòu)件承載力降低穩(wěn)定系數(shù)－考慮長柱縱向彎曲的不利影響。P58表3-1第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算試驗表明，長柱的破壞荷載低于其他條件相同的短柱破壞荷載。lo

－構(gòu)件的計算長度，與構(gòu)件端部的支承條件有關(guān)；兩端鉸支時取1.0l一端固定，一端鉸支時取0.7l兩端固定時取0.5l一端固定，一端自由時取2.0lb

－矩形截面的短邊尺寸；d－圓形截面的直徑；i－截面最小回轉(zhuǎn)半徑；2.配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算方法第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算NAsfcfyAsbhN－軸向力設(shè)計值；

－鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；f

y－鋼筋抗壓強度設(shè)計值；A

s－全部縱向受壓鋼筋的截面面積；f

c－混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；A－構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向配筋率大于0.03時，A改為Ac，Ac=A-A

s；0.9

－可靠度調(diào)整系數(shù)。⑴截面設(shè)計：>min①已知：bh，fc，f

y，l0，N，求As。min=0.6%★設(shè)計方法第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算②已知：fc，f

y，l0，N，求A、As。假定′⑵截面校核：已知：bh，fc，f

y，l0，As，N，校核。當(dāng)NuN時，安全。(1)配筋率應(yīng)當(dāng)以構(gòu)件的全部面積為分母求得；截面設(shè)計應(yīng)注意的問題：(2)檢查是否滿足最小配筋率、單面最小配筋率以及不超過最大配筋率的要求；(3)計算高度受構(gòu)件支承條件的影響；(4)實際配筋面積與計算配筋的面積的誤差控制在5%左右，比較合理。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算例3-3-1某軸心受壓柱，軸力設(shè)計值N=2400kN，計算高度為l0=6.2m，混凝土C25，縱筋采用HRB400級鋼筋。試求柱截面尺寸，并配置受力鋼筋。解：初步估算截面尺寸由附表1-2查得C25混凝土的fc=11.9N/mm2，由附表2-3查得HRB400鋼筋的f'y=360N/mm2。?。?.0，’＝1%，則有若采用方柱，h=b==414.78mm，取b×h=450mm×450mm，l0/b=6.2/0.45=13.78，查表3-1得＝0.923，則有查附表11-1，選用816的縱向鋼筋（A's=1608mm2）。配筋合適。第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算3.公路橋涵工程配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算方法Nd－軸向壓力組合設(shè)計值；

－軸壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；f

sd－鋼筋抗壓強度設(shè)計值；f

cd－混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；⑴材瞇料要偏求混凝土舌：一般采癥用C20～C4脆0強度蠟等級卡混凝釘土，霉對于織高層唱建筑柱的底層層柱艦，必指要時渴可采碧用C5鋪0以上的鈔高強度俘混凝土否。縱向受份力鋼筋丸：一般匪采用HRB奸400級、HR休B3鳳35級和RR采B4互00級，不拘宜采用稅高強度呢鋼筋，拍因為與過混凝土櫻共同受塔壓時，刪不能充渾分發(fā)揮疼其高強董度的作漆用。箍筋特：一般床采用HPB尊235級、HRB譯335級鋼肚筋，瞧也可斯采用HRB嗓400級鋼筋呆。第3章們鋼筋穿混凝鞠土軸甲心受忙力構(gòu)動件正市截面軍承載閉力計指算4.構(gòu)造獻要求⑵截趟面形嶺式一般采笛用方形塞或矩形拾，有特抖殊要求秤時，可孔采用圓艱形或多肯邊形。避免箱構(gòu)件絮長細惕比過曉大，炸承載麥能力普降低紡過多連，常釋取l0/b≤3沉0，l0/h≤25，一般l0/h為15左右。⑶縱梅向受留力鋼基筋①縱伯向受廟力鋼改筋直違徑d不宜咸小于12m介m，通常侵在12m振m~3街2mm范圍內(nèi)螺選用。挎矩形截丈面的鋼照筋根數(shù)手不應(yīng)小側(cè)于4根，圓舒形截面押的鋼筋昨根數(shù)不拿宜少于8根，不聽?wèi)?yīng)小于6根。②受壓總構(gòu)件的宮最大配伐筋率為5%，全部錢鋼筋的么最小配科筋率為0.6狼%。③受力加縱筋原菠則上應(yīng)健沿構(gòu)件豪受力方例向設(shè)置撿，周邊臂均勻、航對稱布商置，縱查向受力方鋼筋的蜘凈距不宗應(yīng)小于50譽mm，最大梨凈距不謝宜大于30鈴0m惕m，并要失有足夠爺?shù)谋Ｗo攔層厚度綿。④一潑般采盯用機駁械連何接接林頭、擋焊接懷接頭蔽和搭扇接接廈頭，排當(dāng)鋼佩筋直他徑d≤32糾mm時，霜可采搞用綁辨扎搭鄙接接頸頭，篇當(dāng)接臭頭位蹲置應(yīng)纖設(shè)在威受力米較小縱處。第3章鋼良筋混凝捕土軸心紡受力構(gòu)注件正截凱面承載鏡力計算⑷箍俗筋①箍筋葡應(yīng)做成喪封閉式浴，保證缸鋼筋骨剪架的整槳體剛度分。②箍罩筋間巖距s不應(yīng)大貼于400犬mm及構(gòu)件擾截面的垃短邊尺蔬寸，且飛不應(yīng)大氣于15d（d為縱筋趙最小直眾徑）。③箍勤筋采慌用熱愁軋鋼拿筋時罰，其害直徑瓶不應(yīng)棋小于d/4，且不煌應(yīng)小于6mm（d為縱筋幼最大直誓徑）；逗采用冷責(zé)拔低碳狹鋼絲時翻應(yīng)小于5mm和d/5（d為縱筋拔最大直但徑）剩。④當(dāng)柱疊截面短神邊尺寸壤大于400甜mm且各邊碗縱向鋼拖筋多于3根時惜，或徑柱截居面短塑邊尺率寸不形大于400鍵mm但各解邊縱盾向鋼他筋多原于4根時，著應(yīng)設(shè)置鴉復(fù)合箍刪筋。第3章和鋼筋肢混凝冠土軸稠心受陽力構(gòu)連件正純截面卵承載迎力計先算⑥在沫縱向戰(zhàn)受壓容鋼筋休搭接確長度姿范圍粘內(nèi)的少箍筋雹直徑桃不應(yīng)澤小于辰搭接零鋼筋遵較大倡直徑鞋的0.郊25倍，腫間距財不應(yīng)逝小于10d，且不忘應(yīng)大于20欺0m扣m（d為縱逢筋最否小直豆徑）稱。第3章夕鋼筋獲混凝服土軸躬心受甜力構(gòu)叢件正軍截面卵承載扁力計菠算⑤當(dāng)危柱中簽全部傍縱筋絮配筋史率超關(guān)過3%時，蹤蝶箍筋包直徑幅不宜芝小于8mm，且應(yīng)骨焊成封騰閉環(huán)式卵，其間最距不應(yīng)恢大于10d（d為縱販筋最睜小直鞏徑）住，且腳不應(yīng)窩大于20哨0m種m。螺旋助箍筋禿軸心胡受力辨柱是識由混搶凝土于、縱踏筋和膝橫向株鋼筋治組成考，橫湖向鋼友筋采描用螺城旋式翼或焊陶接環(huán)令式鋼煙筋。第3章何鋼筋竄混凝遼土軸遇心受知力構(gòu)邪件正寨截面史承載嶄力計傍算3.溫3.鞠2配有璃螺旋稻箍筋屯的軸駱心受厚壓構(gòu)福件(sp專ira囑ls拳tir汁rup腦s)第3章鋼濤筋混凝邪土軸心鋼受力構(gòu)慰件正截岸面承載馬力計算1.受力分泉析及破群壞特征螺旋懂箍筋南使核蒙芯混節(jié)凝土原處于委三向變受壓概狀態(tài)頁，限溪制了歪混凝晝土的籠橫向諒膨脹已，因建而提巴高了趨柱子叢的抗它壓強芬度和幼變形己能力哥。A素混止凝土感柱；B普通在箍筋棍柱；C螺旋箍要筋柱當(dāng)荷芬載增畏加到崗使螺撤旋箍事筋屈冰服時洗，才毯使螺走旋箍穩(wěn)筋對穩(wěn)核芯編混凝礦土約充束作支用開根始降萄低，著柱子茫才開詳始破酷壞，葛柱破疾壞時酒的變胖形達0.0抽1。其極覺限荷嗎載一債般要嗽大于勺同樣撓截面腫尺寸柄的普賤通箍礎(chǔ)筋柱柿。x=0：fyAss肯1fyAss12sdco撤r2.配有螺伙旋箍筋損的軸心叼受壓構(gòu)歸件正截沙面承載南力計算擾方法第3章申鋼筋州混凝稍土軸稼心受語力構(gòu)塑件正避截面片承載酸力計冷算fy－箍遷筋抗雹拉強漲度設(shè)縣計值坡；Aco釀r－混做凝土景核心征截面按面積Aco釋r=看d2co川r/4；Ass激o－箍筋司的換算環(huán)截面面謎積Asso=（dcor/s）Assl；Assl－螺涉旋箍貪筋的濁截面殊面積詳；dco剝r－核校心混補凝土騰直徑雄；s－螺旋紛箍筋的求間距。構(gòu)件的鴿承載力修計算公雄式：第3章鋼米筋混凝貢土軸心槍受力構(gòu)案件正截聞面承載廟力計算（3-贏10）－間接紀(jì)鋼筋對印混凝土惹約束的灣折減系牽數(shù)：當(dāng)隱混凝土傍強度等應(yīng)級不超酷過C5碰0時，殊取1.0；當(dāng)混氣凝土強峽度等級轟為C8搶0時，冬取0.桌85，其咬間按雷線性跳內(nèi)插柔法確饒定。注意愁事項鳥：為防室止混約凝土拌保護榴層過埋早脫具落，寶式(3-載10)計算精的N應(yīng)滿足N1.5根×0她.9(fyAs+fcA)第3章襪鋼筋蘭混凝知土軸糠心受有力構(gòu)岡件正速截面?zhèn)沙休d朽力計編算（3-1范0）凡屬下野列情況在之一者告，不考娛慮間接煮鋼筋的墳影響：⑴當(dāng)l0/d＞12時，偉長細榆比較嘴大，團有可妻能因崗縱向撇彎曲消引起限螺旋桶箍筋戀不起冬作用沃；⑵如果議因混際凝土假保護搞層退否出工寫作引饑起構(gòu)舟件承宅載力販降低丈的幅漢度大流于因丹核芯兔混凝靈土強途度提碰高而從使構(gòu)衣件承刊載力誘增加烘的幅拆度，仇即當(dāng)⑶當(dāng)間接留鋼筋換確算截面陵面積Asso小于暈縱筋傻全部挨截面泡面積鉤的25%時，莖可以培認(rèn)為璃間接玻鋼筋內(nèi)配置維得過雹少，扯套箍淚作用爺?shù)男Ы绻煌诿黠@倘。第3章眠鋼筋憲混凝濾土軸納心受演力構(gòu)蛛件正摧截面蹄承載墨力計梯算例3-3雷-2某多賤層框每架結(jié)著構(gòu)（托按無趣側(cè)移退結(jié)構(gòu)儲考慮滾），藏底層善門廳箱柱為譽圓形善截面纖，直墓徑d=影50怕0m啊m，按軸礦心受壓便柱設(shè)計柄。軸力稿設(shè)計值N=39出00k毛N，計算住長度l0=6掩m，混勒凝土C30，縱梳筋采獸用HRB吹400，螺旋部鋼筋采感用HR在B3腦35。試求疲柱配筋乓。解：柱長細比l0/d=6/0.5=12，符合要求。C30：fc=14.3N/mm2，HRB335：f'y=300N/mm2，HRB400：f'y=360N/mm2。先設(shè)縱向受壓鋼筋為620，As=1884mm2，柱核心截面直徑dcor=450mm，核心截面面積Acor=d2cor/4=158962.5mm2，則第3章撞鋼筋酸混凝貨土軸烏心受蜘力構(gòu)狡件正悉截面里承載燒力計辭算選螺旋箍筋為12，Assl=113.1mm2取s=6枯0m屑m，滿菊足40嚇≤s≤8鵝0m趣m（或1/5化dcor）驗算滿足。Asso=（dcor/s）Ass企l第3章鋼箏筋混凝抹土軸心卻受力構(gòu)建件正截鏡面承載槽力計算3.公路橋賊涵工程臺配有螺礦旋箍筋如的軸心券受壓構(gòu)直件正截不面承載菌力計算才方法fcd－混凝瓣土抗壓秘強度設(shè)評計值；fsd－縱續(xù)向受抬壓鋼喝筋的釀抗壓厲強度怖設(shè)計辮值；fsd－間接摧鋼筋抗莖拉強度破設(shè)計值禽；Aso－螺疏旋式沸或焊袋接環(huán)搞式間捷接鋼釀筋的穿換算帝截面做面積右；Aso椅l－單浮根間擁接鋼驢筋的催截面差面積再；k－間設(shè)接鋼雷筋影貞響系榴數(shù)。間接鋼寬筋的換儉算截面絡(luò)面積Asso不小頑于全跑部縱剝筋截介面面敬積的25睛%；間壤距不柜大于80m陣m及dcor/5（dco先r為按間怎接鋼筋悼內(nèi)表面伍確定的技核心截榜面直徑扔），構(gòu)扮件長細圖比l0/b≤1份2時：Aso=（dco圖r/s）Asol在配有雄螺旋式胖或焊接腦環(huán)式間勺接鋼筋仍的柱中膀，如計節(jié)算中考足慮間接縫鋼筋的口作用，凱則間接箭鋼筋的稼間距不悅應(yīng)大于80m召m及dco折r/5（dco融r為按絞間接謙鋼筋窄內(nèi)表清面確扎定的滾核心董截面膠直徑帥），限且不塘宜小盟于40m怖m(xù)；間接慎鋼筋的鵲直徑不企應(yīng)小于d/4，且不鬼應(yīng)小于6mm，d為縱向六鋼筋的劃最大直川徑?？v向鋼院筋通常惰沿截面牢周邊均販勻配置心，一般若為6～8根，常鐘用的縱扶向鋼筋帳配筋率伍為0.迫8～2.聚5%。縱向驅(qū)受力含鋼筋慕的截抱面面皺積，喂不應(yīng)膜小于胡核心臟截面撕面積愈的0.5牲%；核簽心截憶面面駐積不吩應(yīng)小牌于構(gòu)承件整抄個截龍面面那積的2/膜3。第3章忘鋼筋燒混凝過土軸甜心受雁力構(gòu)萄件正恥截面脊承載診力計合算4.構(gòu)造要柿求例3-3恨-3某橋下變現(xiàn)澆鋼沾筋混凝隔土軸心東受壓柱伴，底端處固定，繳上端鉸曉支，柱涂高6.負5m，承受父軸心壓貼力設(shè)計懶值N=8泳28便kN，采用C20混凝嘩土和HRB持235鋼筋，叼試設(shè)計險軸心受頸壓柱。第3章規(guī)鋼筋排混凝葬土軸浪心受謊力構(gòu)活件正累截面屆承載