學習情境5柱

1、學習情境學習情境5 柱柱本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容受壓構(gòu)件承受軸向壓力為主的構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件理想的不存在 單向偏心受壓-主要介紹偏心受壓構(gòu)件 雙向偏心受壓應用：鋼筋混凝土柱、桁架受壓腹桿和弦桿、剪力墻。采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預制柱常采用工字形采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預制柱常采用工字形截面。截面。圓形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱。圓形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱。柱的截面尺寸不宜過小，一般應控制在柱的截面尺寸不宜過小，一般應控制在l0/b30及及l(fā)0/h25。當柱截面的邊長在當柱截面的邊長在800mm以下時，一般以以下時，一般以50mm為模為模數(shù)，邊長在數(shù)，邊長在800m

2、m以上時，以以上時，以100mm為模數(shù)。為模數(shù)。 5.2 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求復雜截面的箍筋形式3 3 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算軸心受壓構(gòu)件的承載力計算在實際結(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、荷載作用位置的不確定性、混凝土通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的不確定性、混凝土質(zhì)量的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。質(zhì)量的不均勻性等原因，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

3、壓構(gòu)件計算。受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱普通鋼箍柱：普通鋼箍柱：箍筋的作用？箍筋的作用？ 縱筋的作用？縱筋的作用？螺旋鋼箍柱：螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀箍筋的形狀為圓形，且間距較密，其為圓形，且間距較密，其作用作用？軸心受壓短柱軸心受壓短柱sycsuAfAfN軸心受壓長柱軸心受壓長柱suluNN suluNN穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 主要與柱的長細主要與柱的長細比比l0/b有關（表有關（表5-1）)(9 . 0sycuAfAfNN可靠度調(diào)整系數(shù)可靠度調(diào)整系數(shù) 0.9是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用

4、的軸心受壓柱的可靠性。載作用的軸心受壓柱的可靠性。2、計算公式二、配有縱筋和間接鋼筋（螺旋式）的柱二、配有縱筋和間接鋼筋（螺旋式）的柱 1、受力性能、受力性能 螺旋箍約束混凝土橫向變形螺旋箍約束混凝土橫向變形 核心混凝土處三向受壓狀態(tài)核心混凝土處三向受壓狀態(tài) 混凝土強度提高混凝土強度提高 結(jié)論：采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓構(gòu)件承載力結(jié)論：采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓構(gòu)件承載力 2、相關規(guī)定、相關規(guī)定 如螺旋箍筋配置過多，極限承載力提高過大，則會在遠未達如螺旋箍筋配置過多，極限承載力提高過大，則會在遠未達 到極限承載力之前保護層剝落到極限承載力之前保護層剝落，從而影響正常使用從而影響

5、正常使用。規(guī)范規(guī)范 規(guī)定：規(guī)定： 按螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力按螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力 的的50%。4 矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載能力計算=M=N e0NAssANe0AssA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件偏心距偏心距e0=0時，軸心受壓構(gòu)件時，軸心受壓構(gòu)件當當e0時，即時，即N=0時，受彎構(gòu)件時，受彎構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓軸心受壓構(gòu)件和構(gòu)件和受彎受彎構(gòu)件。構(gòu)件。AssAh0aab一、破壞特征一、破壞特征偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率有

6、關和縱向鋼筋配筋率有關1、大偏心受壓破壞、大偏心受壓破壞形成條件：形成條件：偏心距偏心距e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適 fyAs fyAsNMM較大，較大，N較小較小偏心距偏心距e0較大較大 fyAs fyAsN截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫，截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫， As的應力隨荷載增加發(fā)展較快，的應力隨荷載增加發(fā)展較快， 首先達到屈服強度。首先達到屈服強度。此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。最后受壓側(cè)鋼筋最后受壓側(cè)鋼筋As 受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達到破壞。受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達到破壞。這種破壞具有明顯

7、預兆，變形能力較大，破壞特征與配有受這種破壞具有明顯預兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。壓鋼筋的適筋梁相似，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。因此，當偏心距因此，當偏心距e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為大偏心受壓（受拉破壞）。常稱為大偏心受壓（受拉破壞）。 fyAs fyAsN大偏壓破壞時的截面應力和受拉破壞形態(tài)大偏壓破壞時的截面應力和受拉破壞形態(tài)（a a）受拉破壞形態(tài)受拉破壞形態(tài)（b b）截面應力截面應力 2、小偏心受壓破壞、小偏心受壓破壞產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：

8、當相對偏心距當相對偏心距e0/h0較小，截面全部受壓或大部分受壓較小，截面全部受壓或大部分受壓 sAs fyAsN或雖然相對偏心距或雖然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時 sAs fyAsNAs太太多多 截面受壓側(cè)混凝土和截面受壓側(cè)混凝土和 鋼筋的受力較大。鋼筋的受力較大。而受拉側(cè)鋼筋應力較小。而受拉側(cè)鋼筋應力較小。當相對偏心距當相對偏心距e0/h0很小時，很小時， 受拉側(cè)受拉側(cè)還可能出現(xiàn)還可能出現(xiàn)“反向破壞反向破壞”情況。情況。截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達到破壞。截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達到破壞。承載力主要取決于壓區(qū)混凝

9、土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū)承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū)高度較大，遠側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，破壞具有脆性性高度較大，遠側(cè)鋼筋可能受拉也可能受壓，破壞具有脆性性質(zhì)。質(zhì)。第二種情況在設計應予避免，因此受壓破壞偏心距較小或雖第二種情況在設計應予避免，因此受壓破壞偏心距較小或雖然偏心距較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時，常稱為小偏然偏心距較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時，常稱為小偏心受壓（受壓破壞）。心受壓（受壓破壞）。 sAs fyAsN sAs fyAsNAs太太多多小偏壓破壞時的截面應力和受壓破壞形態(tài)小偏壓破壞時的截面應力和受壓破壞形態(tài)受壓破壞形態(tài)受壓破壞形態(tài) 和和 截面

10、應力截面應力3 3、受拉破壞和受壓破壞的界限、受拉破壞和受壓破壞的界限兩類破壞的根本區(qū)別：距兩類破壞的根本區(qū)別：距N較遠一側(cè)鋼筋是否屈服。較遠一側(cè)鋼筋是否屈服。受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣達極限壓應變受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣達極限壓應變e ecu同時達同時達到到“界限狀態(tài)界限狀態(tài)”。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。因此，因此，相對界限受壓區(qū)高度相對界限受壓區(qū)高度仍為仍為b 判斷判斷 b：大偏心受壓：大偏心受壓 b：小偏心受壓：小偏心受壓 二、偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算理論二、偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算理論1、基本假定、基本假定偏心受壓正截面受力分析方

11、法與受彎情況是相同的，即仍采偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，即仍采用以用以平截面假定平截面假定為基礎的計算理論。為基礎的計算理論。根據(jù)混凝土和鋼筋的應力根據(jù)混凝土和鋼筋的應力-應變關系，即可分析截面在壓力應變關系，即可分析截面在壓力和彎矩共同作用下受力全過程。和彎矩共同作用下受力全過程。對于正截面承載力的計算，同樣可按受彎情況，對受壓區(qū)混對于正截面承載力的計算，同樣可按受彎情況，對受壓區(qū)混凝土采用等效矩形應力圖。凝土采用等效矩形應力圖。等效矩形應力圖等效矩形應力圖的強度為的強度為a a fc，等效矩形應力圖的高度與中，等效矩形應力圖的高度與中和軸高度的比值為和軸高度的比值為b b

12、 。 由于施工誤差、荷載作用位置的不確定性及材料的不均勻等由于施工誤差、荷載作用位置的不確定性及材料的不均勻等原因，實際工程中不存在理想的軸心受壓構(gòu)件。為考慮這些因原因，實際工程中不存在理想的軸心受壓構(gòu)件。為考慮這些因素的不利影響，引入附加偏心距素的不利影響，引入附加偏心距ea，即在正截面受壓承載力計即在正截面受壓承載力計算中，偏心距取計算偏心距算中，偏心距取計算偏心距e0=M/N與附加偏心距與附加偏心距ea之和，稱為之和，稱為初始偏心距初始偏心距eiaieee0附加偏心距附加偏心距ea取取20mm與與h/30 兩者中的較大值，兩者中的較大值， 此處此處h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的

13、截面尺寸。3、附加偏心距、附加偏心距4、偏心距增大系數(shù)、偏心距增大系數(shù)由于側(cè)向撓曲變形，軸向力將產(chǎn)生由于側(cè)向撓曲變形，軸向力將產(chǎn)生二階效應，引起附加彎矩。二階效應，引起附加彎矩。對于長細比較大的構(gòu)件，二階效應對于長細比較大的構(gòu)件，二階效應引起附加彎矩不能忽略。引起附加彎矩不能忽略。圖示典型偏心受壓柱，跨中側(cè)向撓圖示典型偏心受壓柱，跨中側(cè)向撓度為度為 f 。對跨中截面，軸力對跨中截面，軸力N的偏心距為的偏心距為ei + f ，即跨中截面的彎矩為，即跨中截面的彎矩為 M =N ( ei + f )。在截面和初始偏心距相同的情況下，在截面和初始偏心距相同的情況下，柱的長細比柱的長細比l0/h不同，側(cè)

14、向撓度不同，側(cè)向撓度 f 的的大小不同，影響程度會有很大差別，大小不同，影響程度會有很大差別，將產(chǎn)生不同的破壞類型。將產(chǎn)生不同的破壞類型。對短柱可忽略側(cè)向撓度對短柱可忽略側(cè)向撓度f影響。影響。對于中長柱，在設計中應考慮側(cè)向?qū)τ谥虚L柱，在設計中應考慮側(cè)向撓度撓度 f 對彎矩增大的影響。對彎矩增大的影響。 +f）elxfysin f y xeieiNNN eiN ( ei+ f )le21200140011hlhei0 . 17 . 22 . 01iehl0201. 015. 1， 1截面曲率對ei影響系數(shù)，10.5fcA/N1 2構(gòu)件長細比對ei影響系數(shù)，21.150.01lo/h1規(guī)范：對于長

15、細比小于5的短柱可不考慮撓度影響，取=1.0當當x x x xb時時 sysycuAfAfbxfNa fyAs fyAsNM當當x x x xb時時 sAs fyAsNM sssycuAAfbxfNa)22(xhbxfMcua)2(ahAfsy)2(ahAfsy)22(xhbxfMcua)2(ahAss)2(ahAfsy受受拉拉破壞破壞(大偏心受壓大偏心受壓)受受壓壓破壞破壞(小偏心受壓小偏心受壓)5、矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算公式及適用條件三、對稱配筋截面三、對稱配筋截面實際工程中，受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相實際工程中，受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相差不大，

16、可采用對稱配筋。差不大，可采用對稱配筋。采用對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，故有時為方便施工或采用對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，故有時為方便施工或?qū)τ谘b配式構(gòu)件，也采用對稱配筋。對于裝配式構(gòu)件，也采用對稱配筋。對稱配筋截面，即對稱配筋截面，即As=As，fy = fy，a = a，其界限破壞狀態(tài)，其界限破壞狀態(tài)時的軸力為時的軸力為Nb=a a fcbx xbh0。)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa因此，除考慮偏心距大小外，還要根據(jù)軸力大?。∟ Nb）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。1、當、當 eieib.min=0.3h0，且，且N Nb時，為大偏心受壓時

17、，為大偏心受壓 x=N /a a fcb)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa)()5 . 0(00ahfxhbxfNeAAycssa若若x=N /a a fcbeib.min=0.3h0，但，但N Nb時，時，為小偏心受壓為小偏心受壓bcbcscbbhfahbhfNebhfNxaxbaaaxx00200)(需從新計算)()5 . 01 (020ahfbhfNeAAycssxxa得例題講解5.5 受壓構(gòu)件的斜截面受剪承載力一、單向受剪承載力一、單向受剪承載力壓力存在壓力存在: 延緩了斜裂縫的出現(xiàn)和開展延緩了斜裂縫的出現(xiàn)和開展 斜裂縫角度減小斜裂縫角度減小 混凝

18、土剪壓區(qū)高度增大混凝土剪壓區(qū)高度增大問題問題:當壓力超過一定數(shù)值當壓力超過一定數(shù)值?子情境子情境5.2 柱平法施工圖識讀柱平法施工圖識讀在平面布置圖上分別在同一編號的柱中選擇一個（有時需要選擇幾個）截面標注幾何參數(shù)代號；在柱表中注寫柱號、柱段起止標高、幾何尺寸與配筋的具體數(shù)值，配以各種柱截面形狀及其箍筋類型圖的方式，來表達柱平法施工圖 。1、注寫柱編號，編號由代號和序號組成。系在分標準層繪制的柱平面布置圖的柱截面上，分別在同一編號的柱中選擇一個截面，以直接注寫截面尺寸和配筋具體數(shù)值的方式來表達柱平法施工圖。子情境子情境5.4 柱鋼筋的綁扎與安裝柱鋼筋的綁扎與安裝一. 工藝流程 彈柱子線剔鑿柱混

19、凝土表面浮漿修理柱子筋套柱箍筋搭接綁扎豎受力筋畫箍筋間距線綁箍筋 二二. 工藝要點工藝要點 （1）套柱箍筋。按圖紙要求間距，計算好每根柱箍筋數(shù)量，）套柱箍筋。按圖紙要求間距，計算好每根柱箍筋數(shù)量，先將箍筋套在下層伸出的搭接筋上，然后立柱子鋼筋，在搭接先將箍筋套在下層伸出的搭接筋上，然后立柱子鋼筋，在搭接長度內(nèi)，綁扎不少于長度內(nèi)，綁扎不少于3 個，綁扣要向柱中心。如果柱子主筋采用個，綁扣要向柱中心。如果柱子主筋采用光圓鋼筋搭接時，角部彎勾應與模板成光圓鋼筋搭接時，角部彎勾應與模板成45，中間鋼筋的彎鉤，中間鋼筋的彎鉤應與模板成應與模板成90角。角。 （2）搭接綁扎豎向受力筋。柱子主筋立起后，綁扎接頭的搭）搭