鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件計算.ppt

第六章 軸心受壓構(gòu)件承載力計算 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) 承載力計算 3 穩(wěn)定系數(shù)的概念及其影響因素 4 核心混凝土強度分析及強度計算 5 普通箍筋柱 螺旋箍筋柱的配筋特點和構(gòu)造要求 6 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 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 承擔彎距 防止脆性破壞 螺旋筋提高構(gòu)件的強度和延性 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 縱向鋼筋作用 幫助混凝土承擔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 減少縱筋的計算長度因而避免縱筋過早的壓屈而降低柱的承載力 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)力減小 應(yīng)力重分布 突然卸載砼會產(chǎn)生拉應(yīng)力 2 長細比 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 2 長柱破壞 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 三 縱向穩(wěn)定系數(shù) 1 定義 考慮構(gòu)件長細比增大的附加效應(yīng)使構(gòu)件承載力降低的計算系數(shù) 2 計算 pl ps3 影響因素 長細比 柱的初始撓度 豎向力的偏心有關(guān) 混凝土強度等級 鋼筋強度等級及配筋率對其影響較小 6 1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 短柱 1 0 長柱 l0 i 或l0 b 查表 l0 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 一端固定 一端鉸支 兩端固定 一端固定 一端自由 實際結(jié)構(gòu)按規(guī)范規(guī)定取值 1 0l 0 7l 0 5l 2 0l 四 正截面承載力計算 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)件正截面承載力計算式為 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算分截面設(shè)計和強度復(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 0 03時 Ac A A s 1 截面設(shè)計已知截面尺寸 計算長度l0 混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗壓強度設(shè)計值 軸向壓力組合設(shè)計值 求縱向鋼筋所需面積 2 截面復(fù)核已知截面尺寸 計算長度l0 全部縱向鋼筋的截面面積 混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗壓強度設(shè)計值 軸向力組合設(shè)計值 求截面承載力 五 構(gòu)造要求1 混凝土一般多采用C25 C40級混凝土 2 截面尺寸 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 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混凝土計算截面積的3 時 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 6 1配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 復(fù)合箍筋的布設(shè) 1600KN 6 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 對混凝土產(chǎn)生間接的被動側(cè)向壓力 從而提高混凝土的抗壓強度和變形能力 箍筋則產(chǎn)生環(huán)向拉力 當箍筋外部的混凝土被壓壞并剝落后 箍筋以內(nèi)即核心部分的混凝土仍能繼續(xù)承受荷載 當箍筋達到抗拉屈服強度而失去約束砼側(cè)向變形的能力時 核心砼才會被壓碎而導(dǎo)致整個構(gòu)件破壞 其破壞形態(tài)如圖6 2所示 2 破壞特征當承受軸向壓力時 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 砼保護層開始剝落 隨著軸向力增大 螺旋箍筋應(yīng)力也增大 最后達到屈服強度 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 二 適用條件和強度提高原理1 適用條件 尺寸受到限制 注意 螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱經(jīng)濟 一般不宜采用 2 強度提高原理螺旋箍筋對其核心混凝土的約束作用 使混凝土抗壓強度提高 根據(jù)圓柱體三向受壓試驗結(jié)果 約束混凝土的軸心抗壓強度近似表達式 式中為作用于核心混凝土的徑向壓應(yīng)力值 6 2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 三 承載力計算螺旋箍筋柱正截面承載力的計算式并應(yīng)滿足 螺旋筋僅能間接地提高強度 對柱的穩(wěn)定性問題毫無幫助 因此長柱和中長柱應(yīng)按著通箍筋柱計算 不考慮螺旋筋作用 6 2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 四 與按普通箍筋柱強度計算值的比較1 螺旋箍筋柱的強度不會小于普通箍筋柱的強度 即這種情況在砼保護層面積相對較大時發(fā)生 2 螺旋箍筋配量過小 作用不顯著 不計其作用 即如果那么3 螺旋筋不能提高強度過多 否則會導(dǎo)致混凝土保護層剝落 即 6 2配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 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)