第八章 混凝土柱承載力計(jì)算原理

第八章混凝土柱承載力計(jì)算原理主要內(nèi)容：受壓構(gòu)件：軸心受壓柱偏心受壓柱受拉構(gòu)件軸心受拉柱偏心受拉柱正截面斜截面承載力計(jì)算原理設(shè)計(jì)計(jì)算方法第一節(jié)軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算第一節(jié)

軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算按箍筋的形式不同可分為:配有縱筋和箍筋的柱

稱為普通箍筋柱配有縱筋和螺旋箍筋的柱稱為螺旋箍筋柱一、配有縱筋和箍筋柱正截面承載力計(jì)算

(1)

縱筋、箍筋的作用

(2)

受力分析(以短柱為研究對象)(3)

破壞特征:(以短柱為研究對象)(4)穩(wěn)定系數(shù)與長細(xì)比（5）承載力計(jì)算公式一、配有縱筋和箍筋柱的承載力計(jì)算1、

縱筋、箍筋的作用：縱筋可承受壓力,減少構(gòu)件的截面尺寸防止構(gòu)件突然脆裂破壞;增強(qiáng)構(gòu)件的延性，減小混凝土的徐變變形;箍筋與縱筋形成骨架,防止縱筋受力后外凸;

2、

受力分析(以短柱為研究對象)（7-1)

(7-2a)

由

(混凝土受壓割線模量與混凝土原點(diǎn)彈性模量)

2、

受力分析(以短柱為研究對象)根據(jù)變形協(xié)調(diào),則得--混凝土受壓過程中,考慮混凝土變形模量數(shù)值降低的系數(shù)，稱為彈性系數(shù)；若取

則得:(7-2b)

據(jù)力平衡,可寫出:

(7-3a)

代入(7-2b)取,整理得

(7-3b)

（7-3c)

3、破壞特征:(以短柱為研究對象)在破壞時,一般是縱筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度,可繼續(xù)增加一些荷載,最后混凝土達(dá)到最大應(yīng)力值,結(jié)構(gòu)破壞。當(dāng)采用高強(qiáng)度縱筋時,可能在混凝土達(dá)到而鋼筋沒達(dá)到;繼續(xù)變形一段后,構(gòu)件破壞。

3、破壞特征:(以短柱為研究對象)破壞準(zhǔn)則：在計(jì)算中,取構(gòu)件壓應(yīng)變?yōu)榭刂茥l件,此時認(rèn)為混凝土達(dá)到棱柱體抗壓強(qiáng)度,相應(yīng)的縱筋應(yīng)力值對于HRB400、HRB335、HPB235、RRB400級鋼筋已達(dá)到屈服強(qiáng)度;對于高強(qiáng)度鋼筋，在計(jì)算時只能取400N/mm24、穩(wěn)定系數(shù)與長細(xì)比:試驗(yàn)研究表明,長柱的破壞荷載低于其它條件相同的短柱破壞的試驗(yàn)荷載;主要由于初始偏心距影響，使長柱最終在彎矩及軸力共同作用下發(fā)生破壞

4、穩(wěn)定系數(shù)與長細(xì)比:《規(guī)范》中采用穩(wěn)定系數(shù)表示承載力的降低程度

(<1)(7-4)

----長柱、短柱破壞時荷載值研究可得：穩(wěn)定系數(shù)主要與構(gòu)件的長細(xì)比有關(guān)。

長細(xì)比：構(gòu)件計(jì)算長度

與其截面的回轉(zhuǎn)半徑

之比

矩形截面柱長細(xì)比：計(jì)算長度與截面短邊b之比,5、承載力計(jì)算公式:配有普通箍筋的柱破壞時橫截面應(yīng)力圖：

軸心受壓構(gòu)件計(jì)算公式:

(7—6)

式中：N—軸向力設(shè)計(jì)值;

--穩(wěn)定系數(shù);

--混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;

0.9—可靠度調(diào)整系數(shù)；

--構(gòu)件截面面積,全部縱筋的截面面積;

----縱筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值.

當(dāng)縱筋配筋率>3%時,A應(yīng)改用

二、配有縱筋和螺旋式箍筋軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算當(dāng)柱承受很大軸壓荷載時，柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制,當(dāng)按配有縱筋和箍筋的柱來計(jì)算,即使提高混凝土的強(qiáng)度等級與增大縱筋量也不足承受該荷載時,可考慮采用該形式配筋柱。1、

試驗(yàn)研究螺旋筋約束混凝土橫向變形-----提高混凝土的強(qiáng)度與變形能力

螺旋筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨外力加大,其應(yīng)力達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度時,不能有效約束混凝土,混凝土強(qiáng)度不能再提高,構(gòu)件破壞.螺旋筋外的混凝土保護(hù)層在螺旋筋受到較大拉應(yīng)力時開裂,計(jì)算時不考慮其作用)2、承載力計(jì)算核心區(qū)混凝土實(shí)際抗壓強(qiáng)度因套箍作用有所提高，混凝土被約束后的軸心抗壓強(qiáng)度：

（7-7）

f——被約束后的軸心抗壓強(qiáng)度

—當(dāng)間接鋼筋的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時，柱的核心混凝土受到的徑向壓力應(yīng)力值。

-----間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)；推導(dǎo)：

當(dāng)螺旋箍筋屈服時，由力的平衡條件：

（7-8）

——

單根間接鋼筋的截面面積

——間接鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

——沿構(gòu)件軸線方向間接鋼筋的間距

——構(gòu)件的核心直徑

——間接鋼筋的換算截面

（7-10）又因：

據(jù)縱向外力平衡，得承載力計(jì)算公式：《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：

螺旋式或焊接式間接鋼筋柱的承載力計(jì)算公式：可得：

混凝土強(qiáng)度等級小于C50時，取

混凝土強(qiáng)度等級為C80時，取

，之間按線性插入適用條件：1、《規(guī)范》規(guī)定按式（7-10）

算得的構(gòu)件承載力不應(yīng)超過按式(7-6)算得的150%

（7-10）(7-6)即：1)當(dāng)時，因長細(xì)比較大，可能因縱向彎曲引起螺旋鋼筋不起作用；2）當(dāng)按式（7-10）算得的受壓承載力小于按式（7-6）算得的受壓承載力