6鋼凝土軸心受力構(gòu)件

1、第六章第六章 鋼筋混凝土軸心拉壓構(gòu)件鋼筋混凝土軸心拉壓構(gòu)件本章主要介紹：軸心受拉構(gòu)件的承本章主要介紹：軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算和構(gòu)造要求；軸心受壓構(gòu)件的載力計(jì)算和構(gòu)造要求；軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算和構(gòu)造要求。承載力計(jì)算和構(gòu)造要求。本本 章章 提提 要要n 當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面形心軸線相重當(dāng)軸向力作用線與構(gòu)件截面形心軸線相重合時，該構(gòu)件即為合時，該構(gòu)件即為軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件。n 承受軸心拉力的構(gòu)件稱為承受軸心拉力的構(gòu)件稱為軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件n 承受軸心壓力的構(gòu)件稱為承受軸心壓力的構(gòu)件稱為軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件n為了計(jì)算方便，一般在設(shè)計(jì)為了計(jì)算方便，一般在設(shè)計(jì)以恒荷載為主以恒荷載

2、為主的多層房屋的內(nèi)柱以及桁架的受壓、受拉腹的多層房屋的內(nèi)柱以及桁架的受壓、受拉腹桿桿等時，可按軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算。等時，可按軸心受力構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算。 引引 入：入：軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 (a) 軸心受拉；軸心受拉； (b) 軸心受壓；軸心受壓；工工 程程 實(shí)實(shí) 例例壓壓壓拉拉多層房屋的內(nèi)柱多層房屋的內(nèi)柱第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 1. 受拉構(gòu)件的配筋形式受拉構(gòu)件的配筋形式縱筋縱筋縱筋縱筋bh箍筋箍筋ncrncrnc nc 第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 2. 試試 驗(yàn)驗(yàn) 研研 究究箍筋箍筋nnntnt結(jié)結(jié) 論：論：三個工作階段

3、：三個工作階段：開裂前：開裂前：線彈性；線彈性；開裂后：開裂后：開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發(fā)展；破壞階段：破壞階段：鋼筋屈服后，鋼筋屈服后，nt基本不增加基本不增加首根裂縫出現(xiàn)后還會繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定首根裂縫出現(xiàn)后還會繼續(xù)出現(xiàn)裂縫，但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加數(shù)量后便不在增加注意：極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度注意：極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 2. 試試 驗(yàn)驗(yàn) 研研 究究ssdafn 破破 壞壞 階階 段段當(dāng)軸向的拉力使裂縫截面處的鋼當(dāng)軸向的拉力使裂縫截面處的鋼筋達(dá)到抗拉強(qiáng)度時，構(gòu)件進(jìn)入

4、破筋達(dá)到抗拉強(qiáng)度時，構(gòu)件進(jìn)入破壞階段，而當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力到達(dá)屈壞階段，而當(dāng)鋼筋拉應(yīng)力到達(dá)屈服強(qiáng)度時，構(gòu)件也到達(dá)其極限承服強(qiáng)度時，構(gòu)件也到達(dá)其極限承載能力。其正截面承載力計(jì)算式載能力。其正截面承載力計(jì)算式如下且應(yīng)滿足：如下且應(yīng)滿足：第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算2. 試試 驗(yàn)驗(yàn) 研研 究究 as fsdnn軸心受拉構(gòu)件中，與縱向受力鋼筋垂直放置的軸心受拉構(gòu)件中，與縱向受力鋼筋垂直放置的箍筋主要是固定縱向受力鋼筋的位置箍筋主要是固定縱向受力鋼筋的位置第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算2. 構(gòu)構(gòu) 造造 要要 求求縱向受力鋼筋的配置縱向受力鋼筋的

5、配置n箍筋直徑一般為箍筋直徑一般為46mm，間距一般不大于，間距一般不大于200mm（對屋架的腹桿不宜超過（對屋架的腹桿不宜超過150mm）。）。n1） 軸心受拉構(gòu)件的受力鋼筋不得采用綁扎搭接接軸心受拉構(gòu)件的受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭。受力鋼筋接頭應(yīng)按規(guī)定錯開。頭。受力鋼筋接頭應(yīng)按規(guī)定錯開。n2） 縱向受拉鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于縱向受拉鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于0.4%和和（90ft/fy）%中的較大值（全部縱向受拉鋼筋）中的較大值（全部縱向受拉鋼筋）n3） 縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面周邊均勻布置，并宜優(yōu)縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面周邊均勻布置，并宜優(yōu)先選用直徑較小的鋼筋。先選用直徑較小的鋼筋。第一節(jié)、軸

6、心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算2. 構(gòu)構(gòu) 造造 要要 求求箍箍 筋筋 的的 配配 置置n【例【例4.1】某鋼筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸某鋼筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸為為bh=140mm140mm，混凝土強(qiáng)度等級為，混凝土強(qiáng)度等級為c30，鋼筋為，鋼筋為hrb335級，承受軸向拉力設(shè)計(jì)值級，承受軸向拉力設(shè)計(jì)值為為n=200kn，試求縱向鋼筋截面面積，試求縱向鋼筋截面面積as。n【解【解】由式由式(4-11)得得as=n/fy=666.67mm2n配置配置416(as=806mm2)n=as/bh100%=4.11%0.4%n也大于也大于90ft/fy=0.43%第一節(jié)

7、、軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算第一節(jié)、軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算3. 例例 題題受壓構(gòu)件（柱）受壓構(gòu)件（柱）往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。破壞，往往導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。(a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓第二節(jié)第二節(jié) 軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算ssdcordcor在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性等原因，

8、往往存在一定的初始偏心距。均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。普通鋼箍柱普通鋼箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？縱筋縱筋的作用的作用？螺旋鋼箍柱螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀為圓形，箍筋的形狀為圓形，且間距較密，且間距較密，其作用其作用？碎而不散碎而不散 約束的混凝土碎約束的混凝土碎塊撒開、墜落塊撒開、墜落 n縱筋的作用：縱筋的作用：提高受壓承載力，減小截面尺寸；提高受壓承載力，減小截面

9、尺寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附加彎矩防止因初始偏心或者其它因素引起的附加彎矩在構(gòu)件中產(chǎn)生的拉力；在構(gòu)件中產(chǎn)生的拉力；減小砼的徐變；提高柱減小砼的徐變；提高柱的延性。的延性。n 箍筋的作用：箍筋的作用：與縱筋形成骨架，防止縱筋壓與縱筋形成骨架，防止縱筋壓屈；箍筋對內(nèi)部混凝土的約束可以改善構(gòu)件的屈；箍筋對內(nèi)部混凝土的約束可以改善構(gòu)件的延性性能。延性性能。n螺旋形箍筋：螺旋形箍筋：可以提高構(gòu)件的承載力和延性?？梢蕴岣邩?gòu)件的承載力和延性。受壓構(gòu)件中鋼筋的作用受壓構(gòu)件中鋼筋的作用軸心受壓構(gòu)件分類軸心受壓構(gòu)件分類初始偏心產(chǎn)生附加彎矩初始偏心產(chǎn)生附加彎矩在截面尺寸、配筋、強(qiáng)度相同的條件下，長在截面

10、尺寸、配筋、強(qiáng)度相同的條件下，長 柱的柱的承載力低于短柱，承載力低于短柱，(采用降低系數(shù)采用降低系數(shù) 來考慮來考慮)受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱短柱 長柱長柱 加大初始偏心，最終構(gòu)件是在加大初始偏心，最終構(gòu)件是在m，n共同作用下破共同作用下破壞。壞。附加彎矩引起撓度附加彎矩引起撓度軸心受壓長柱的破壞形式：軸心受壓長柱的破壞形式：在在n作用下失穩(wěn)破環(huán)作用下失穩(wěn)破環(huán)軸心受壓短柱的破壞形式：軸心受壓短柱的破壞形式：在在n作用下壓壞作用下壓壞 一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 1. 短柱短柱bhasann混凝土壓碎混凝土壓碎

11、鋼筋凸出鋼筋凸出onl混凝土壓碎混凝土壓碎鋼筋屈鋼筋屈服服第一階段：加載至鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎nc cas ssss=essys,hfs 0=0.002o cfc c平衡方程平衡方程ssccaan變形協(xié)調(diào)方程變形協(xié)調(diào)方程sc一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 1. 短柱短柱一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 1. 短柱短柱nccas fssscuafafn當(dāng)當(dāng) 0=0.002時，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力時，混凝土壓碎，柱達(dá)到最大承載力s

12、sccuafafn對于高強(qiáng)度鋼筋若對于高強(qiáng)度鋼筋若 s= 0=0.002，則則2/400200000002. 0002. 0mmness軸心受壓短柱中，當(dāng)軸心受壓短柱中，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度超過鋼筋的強(qiáng)度超過400n/mm2時，其強(qiáng)度時，其強(qiáng)度得不到充分發(fā)揮得不到充分發(fā)揮變形協(xié)調(diào)方程變形協(xié)調(diào)方程sc平衡方程平衡方程一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 2. 長柱長柱長柱的承載力長柱的承載力短柱的短柱的承載力（相同材料、承載力（相同材料、截面和配筋）截面和配筋）原因：長柱受軸力和原因：長柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的彎矩（二次彎矩）的共同作用共同作用一、配置普通箍筋

13、軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 2. 長柱長柱短長cucunn和和長細(xì)比長細(xì)比直接相關(guān)直接相關(guān))(/0矩形截面bl鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件計(jì)算中，考慮構(gòu)件長細(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)稱為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，用符號表示。一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 2. 長柱長柱blblblblbl/012. 087. 05035/021. 0177. 1348/18/00000時，時，時，試驗(yàn)研究表明：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，為安全計(jì)，取值小于上述中，為安全計(jì)，取值小于上述結(jié)果，詳見教材附表結(jié)果，

14、詳見教材附表1-8 p158) (sscafafn穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)：查表查表1-8一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 3. 正截面受壓承載力計(jì)算公式正截面受壓承載力計(jì)算公式普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算分為截面設(shè)計(jì)和強(qiáng)度復(fù)核兩普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算分為截面設(shè)計(jì)和強(qiáng)度復(fù)核兩種情況。種情況。1）截面設(shè)計(jì)）截面設(shè)計(jì)已知截面尺寸，計(jì)算長度已知截面尺寸，計(jì)算長度 ，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗，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，求縱向鋼筋所需面積面積 。首先計(jì)算長細(xì)比，由附表首先計(jì)算

15、長細(xì)比，由附表1-8查得相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。查得相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。 由由 計(jì)算值及構(gòu)造要求選擇并布置鋼筋。計(jì)算值及構(gòu)造要求選擇并布置鋼筋。一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 4. 設(shè)計(jì)復(fù)核設(shè)計(jì)復(fù)核一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 4. 設(shè)計(jì)復(fù)核設(shè)計(jì)復(fù)核1.混凝土混凝土 軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力主要由混凝土來提供，故一般多采用軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力主要由混凝土來提供，故一般多采用c25c40級混凝土。級混凝土。 2.截面尺寸截面尺寸 構(gòu)件截面尺寸不宜小于構(gòu)件截面尺寸不宜小于250mm， 3.縱向鋼筋縱向鋼筋 直

16、徑不宜小于直徑不宜小于12mm。在構(gòu)件截面上，縱向受力鋼筋至少應(yīng)有。在構(gòu)件截面上，縱向受力鋼筋至少應(yīng)有4根并且在根并且在每一角隅處必須布置一根。每一角隅處必須布置一根?？v向受力鋼筋的凈距不應(yīng)小于縱向受力鋼筋的凈距不應(yīng)小于50mm，也不應(yīng)大于，也不應(yīng)大于350mm。4.配筋率配筋率構(gòu)件的全部縱向鋼筋配筋率不宜超過構(gòu)件的全部縱向鋼筋配筋率不宜超過5%，一般縱向鋼筋的配筋率約為，一般縱向鋼筋的配筋率約為1%2%。一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 5. 構(gòu)構(gòu) 造造 要要 求求一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 一、配

17、置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 二、配置螺旋筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析二、配置螺旋筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 1. 配筋形式配筋形式ssdcordcor1 1、受力分析、受力分析 螺旋箍筋或焊接圓環(huán)箍筋能約束混凝土在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)軸向壓力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向變形，對混凝土產(chǎn)生間接的生間接的被動側(cè)向壓力被動側(cè)向壓力，從而提高混凝土的抗壓，從而提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力強(qiáng)度和變形能力。 箍筋則產(chǎn)生箍筋則產(chǎn)生環(huán)向拉力環(huán)向拉力。當(dāng)箍筋外部的混凝當(dāng)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

18、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(dāng)箍筋達(dá)到抗拉屈服強(qiáng)度土仍能繼續(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，核心砼才會被而失去約束砼側(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。壓碎而導(dǎo)致整個構(gòu)件破壞。 二、配置螺旋筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析二、配置螺旋筋軸心受壓構(gòu)件的受力分析 1 受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征 2 2、破壞特征、破壞特征 當(dāng)承受軸向壓力時，螺旋當(dāng)承受軸向壓力時，螺旋箍筋阻止砼的橫向變形，使砼箍筋阻止砼的橫向變形，使砼處于處于三向受力狀態(tài)，三向受力狀態(tài)，軸向力增軸向力增大到一定數(shù)值，大到一定數(shù)值，砼保護(hù)層開始砼保護(hù)層開始剝落剝落，隨著軸向力增大，螺旋隨著軸向力增大，螺旋箍筋應(yīng)力也增大，最后達(dá)到箍筋應(yīng)力也增大，最后達(dá)到屈屈服強(qiáng)度服強(qiáng)度，失去核心砼的約束作失去核心砼的約束作用，使砼壓碎而破壞。用，使砼壓碎而破壞。 螺旋箍筋柱軸心受壓構(gòu)件破壞情況螺旋箍筋柱軸心受壓構(gòu)件破壞情況二、配置螺