第6章-1工程結(jié)構(gòu)ppt課件

1、6 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件鋼筋混凝土受壓構(gòu)件6-1 受壓構(gòu)件的分類及構(gòu)造要求受壓構(gòu)件的分類及構(gòu)造要求6-2 軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力6-3 偏心受壓構(gòu)件的受力性能偏心受壓構(gòu)件的受力性能6-4 矩形截面對(duì)稱配筋偏心受壓構(gòu)件正截矩形截面對(duì)稱配筋偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算面受壓承載力計(jì)算6-6 偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力及裂偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力及裂縫寬度驗(yàn)算縫寬度驗(yàn)算 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 1、熟練掌握軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承、熟練掌握軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算；載力計(jì)算； 2、熟練掌握偏心受壓構(gòu)件的受力性能；、熟練掌握偏心受壓構(gòu)件的受力性能； 3、

2、熟練掌握大小偏心受壓構(gòu)件的判別及、熟練掌握大小偏心受壓構(gòu)件的判別及矩形截面對(duì)稱配筋偏心受壓構(gòu)件正截面受壓矩形截面對(duì)稱配筋偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算承載力計(jì)算6-1 受壓構(gòu)件的分類及構(gòu)造要求受壓構(gòu)件的分類及構(gòu)造要求 受壓構(gòu)件：以承受縱向壓力為主的桿件 一、受壓構(gòu)件的分類 軸心受壓和偏心受壓二、受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造要求二、受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造要求(一一)材料選擇材料選擇(1)混凝土強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度：C20C50；(2)鋼筋：鋼筋與混凝土共同受壓時(shí)，一般鋼筋：鋼筋與混凝土共同受壓時(shí)，一般 HRB335和和HRB400；(二二)截面形式和截面尺寸截面形式和截面尺寸(1) 截面形式：軸心受壓正方形；偏

3、心受壓截面形式：軸心受壓正方形；偏心受壓矩形；裝配式結(jié)構(gòu)單層廠房）矩形；裝配式結(jié)構(gòu)單層廠房）I形；形；(2) 截面尺寸：方形、矩形截面，其邊長截面尺寸：方形、矩形截面，其邊長300mm；長細(xì)比；長細(xì)比: l0/h25、 l0/b30其中：l0為柱的計(jì)算長度，h為柱長邊尺寸，b為柱短邊尺寸。構(gòu)件的計(jì)算長度l0按規(guī)定采用。對(duì)梁與柱為剛接的鋼筋混凝土框架柱其計(jì)算長度按下列規(guī)定采用：現(xiàn)澆樓蓋：底層柱l0=1.0H；其余各層柱l0=1.25H；裝配式樓蓋：底層柱l0=1.25H；其余各層柱l0=1.5H。式中，H對(duì)底層柱取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂而之間的距離；對(duì)其余各層柱，取上下兩層樓蓋頂面之間的距離(即層

4、高)。 對(duì)于I形截面，其翼緣厚度不應(yīng)小于120mm；腹板寬度不宜小于100mm。(三三)縱向鋼筋縱向鋼筋1直徑、間距、混凝土保護(hù)層直徑、間距、混凝土保護(hù)層直徑：不宜小于直徑：不宜小于12mm，并宜優(yōu)先選擇較大，并宜優(yōu)先選擇較大直徑的鋼筋，以減少鋼筋縱向彎曲對(duì)施工的直徑的鋼筋，以減少鋼筋縱向彎曲對(duì)施工的影響。影響。間距：中距不宜大于間距：中距不宜大于300mm，凈距不應(yīng)小，凈距不應(yīng)小于于50mm(構(gòu)件水平澆筑時(shí)，可同梁的規(guī)定構(gòu)件水平澆筑時(shí)，可同梁的規(guī)定)。 混凝土保護(hù)層最小厚度：根據(jù)環(huán)境類別(表2-2)、構(gòu)件類型、混凝土強(qiáng)度確定。2鋼筋布置鋼筋布置軸心受壓構(gòu)件：縱向鋼筋沿截面周邊均勻?qū)ΨQ軸心受壓

5、構(gòu)件：縱向鋼筋沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置；布置；偏心受壓構(gòu)件：受力鋼筋按計(jì)算要求設(shè)置在彎偏心受壓構(gòu)件：受力鋼筋按計(jì)算要求設(shè)置在彎矩作用方向的兩對(duì)邊，且當(dāng)截面高度矩作用方向的兩對(duì)邊，且當(dāng)截面高度h600mm時(shí)在側(cè)面時(shí)在側(cè)面(垂直彎矩平面方向垂直彎矩平面方向)應(yīng)設(shè)置直徑應(yīng)設(shè)置直徑1016mm、間距不大于、間距不大于300mm的構(gòu)造鋼筋。的構(gòu)造鋼筋。3縱向受力鋼筋配筋率縱向受力鋼筋配筋率軸心受壓構(gòu)件的全部受壓鋼筋的最小配筋率為軸心受壓構(gòu)件的全部受壓鋼筋的最小配筋率為0.6；對(duì)稱配筋的偏心受壓構(gòu)件受力方向每側(cè)的最小對(duì)稱配筋的偏心受壓構(gòu)件受力方向每側(cè)的最小配筋率為配筋率為0.2；按最小配筋率計(jì)算鋼筋截；按最

6、小配筋率計(jì)算鋼筋截面面積時(shí)，取用構(gòu)件的實(shí)際截面面積面面積時(shí)，取用構(gòu)件的實(shí)際截面面積A。全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5；圓柱中；圓柱中的縱向鋼筋宜沿周邊均勻布置，根數(shù)不宜少的縱向鋼筋宜沿周邊均勻布置，根數(shù)不宜少于于8根。根。(四四)箍筋箍筋 采用封閉式箍筋 箍筋的間距s不應(yīng)大于400mm，且不應(yīng)大于構(gòu)件橫截面的短邊尺寸，也不應(yīng)大于15d(d為縱向受力鋼筋的最小直徑)。箍筋直徑不應(yīng)小于6mm，且不應(yīng)小于d/4; 當(dāng)柱截面有缺角時(shí)，不應(yīng)采用內(nèi)折角式箍筋，應(yīng)采用分離式箍筋6-2 軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力 軸心受壓構(gòu)件的分類軸心受壓構(gòu)件的分類

7、按截面分：按截面分： 正方形、矩形、圓正方形、矩形、圓形、環(huán)形和多邊形等；形、環(huán)形和多邊形等； 按箍筋配置方式分：按箍筋配置方式分：普通箍筋柱；普通箍筋柱； 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱(或環(huán)式或環(huán)式焊接箍筋焊接箍筋) 兩類。兩類。一、配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件一、配有普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件1. 軸心受壓構(gòu)件按長細(xì)比分類長細(xì)比l0/i）：短柱、長柱穩(wěn)定系數(shù)2. 正截面承載力計(jì)算公式正截面承載力計(jì)算公式0.9cysNf Af Afc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；當(dāng)截面長邊或直徑小于當(dāng)截面長邊或直徑小于300mm時(shí)，時(shí)，fc按表中數(shù)值乘以系數(shù)按表中數(shù)值乘以系數(shù)0.8；A構(gòu)件截面面積；

8、當(dāng)縱向鋼筋構(gòu)件截面面積；當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于配筋率大于3時(shí)，式中時(shí)，式中A改用改用Ac， AcA- ； 全部縱向鋼筋的截面面積。全部縱向鋼筋的截面面積。sAsA3、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)計(jì)算截面計(jì)算截面計(jì)算(求求As); 承載力校核。承載力校核。 截面計(jì)算步驟：先確定材料強(qiáng)度等級(jí)截面計(jì)算步驟：先確定材料強(qiáng)度等級(jí); 再根據(jù)再根據(jù)設(shè)計(jì)要求的截面形狀和尺寸設(shè)計(jì)要求的截面形狀和尺寸; 軸向壓力設(shè)計(jì)軸向壓力設(shè)計(jì)值的大小值的大小; 按式按式(6-2)求出鋼筋截面面積，然求出鋼筋截面面積，然后確定滿足構(gòu)造要求的具體配筋。后確定滿足構(gòu)造要求的具體配筋。承載力校核步驟：構(gòu)件的計(jì)算長度、截面尺寸、承載力校核步驟：構(gòu)件的計(jì)

9、算長度、截面尺寸、資料、配筋已知，只需將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式資料、配筋已知，只需將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(6-2)，即可求得構(gòu)件所能承擔(dān)的軸向力設(shè)計(jì)，即可求得構(gòu)件所能承擔(dān)的軸向力設(shè)計(jì)值的最大值。值的最大值。 注意：實(shí)際工程中的軸心受壓構(gòu)件沿截面兩注意：實(shí)際工程中的軸心受壓構(gòu)件沿截面兩個(gè)主軸方向的約束條件可能不同，因此在進(jìn)個(gè)主軸方向的約束條件可能不同，因此在進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和承載力校核時(shí)，應(yīng)選擇其中較行截面設(shè)計(jì)和承載力校核時(shí)，應(yīng)選擇其中較小的小的值代入公式計(jì)算。值代入公式計(jì)算。 例例6-1，P104二、配有螺旋式或焊接環(huán)式箍筋的軸心受壓柱二、配有螺旋式或焊接環(huán)式箍筋的軸心受壓柱1、正截面承載力計(jì)算、正截面承載力計(jì)

10、算 約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度clc2f= f + 4yss12cor2f A= sd由隔離體平衡由隔離體平衡yss1clccor8f Af= f +sd得：得：正截面承載力公式：正截面承載力公式：clcorysNf A+ f Accorysyss0Nf A+ f A + 2f Acorss1ss0dAA=s式中式中, 考慮高強(qiáng)度混凝土受間接鋼筋約束程度的降低，并與偏心受壓構(gòu)件保持較一致的可靠度，其受壓承載力計(jì)算公式為：式中，-間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50時(shí)取1.0；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)取0.85，其間按線性內(nèi)插法確定。ccorysyvss

11、0N0.9 f A+ f A + 2f A2、注意的問題 利用上式(6-9)進(jìn)行螺旋式(或焊接環(huán)式)間接鋼筋配筋柱的計(jì)算時(shí)，還應(yīng)注意如下問題： (1)為了防止混凝土保護(hù)層過早剝落，規(guī)范規(guī)定按式(6-9)算出的構(gòu)件受壓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)超過同樣材料和截面的普通箍筋受壓構(gòu)件的1.5倍。 (2)當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比較大時(shí)，間接鋼筋因受偏心影響難以充分發(fā)揮其提高核芯混凝土抗壓強(qiáng)度的作用，故規(guī)定只在l0/d12的軸心受壓構(gòu)件中采用。 (3)由于計(jì)算公式中只考慮核芯混凝土截面面積Acor，當(dāng)外圍混凝土較厚時(shí)，按上述公式算得的受壓承載力有可能小于式(6-2)算得的承載力；或當(dāng)間接鋼筋的換算面積Ass0小于全部縱向鋼筋

12、面積的25時(shí)，太少的間接鋼筋難以保證對(duì)混凝土發(fā)揮有效的約束作用故這兩種情況都不考慮間接鋼筋的影響而應(yīng)按式(6-2)進(jìn)行計(jì)算。3、構(gòu)造要求在計(jì)算中考慮間接鋼筋的作用時(shí)，其螺距(或環(huán)形箍筋間距)s不應(yīng)大于80mm及dcor/5，同時(shí)不應(yīng)小于40mm。螺旋箍筋柱的截而尺寸常做成圓形或正多邊形(如正八邊形)，縱向鋼筋不宜少于8根并沿截面周邊均勻布置。6-3 偏心受壓構(gòu)件的受力性能偏心受壓構(gòu)件的受力性能 偏心受壓構(gòu)件：偏心受壓構(gòu)件：M、N共同作用共同作用 一、試驗(yàn)結(jié)果一、試驗(yàn)結(jié)果 (Vedio) 1截面的平均應(yīng)變符合平截面假定；截面的平均應(yīng)變符合平截面假定； 2構(gòu)件的最終破壞是由于受壓區(qū)混凝土的構(gòu)件的最

13、終破壞是由于受壓區(qū)混凝土的壓碎所造成的。壓碎所造成的。 由于引起混凝土壓碎的原因不同，破壞模由于引起混凝土壓碎的原因不同，破壞模式可以分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破式可以分為大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞兩類。壞兩類。(1)大偏心受壓破壞(受拉破壞)大偏心受壓構(gòu)件的破壞大偏心受壓構(gòu)件的破壞特征與適筋受彎構(gòu)件的特征與適筋受彎構(gòu)件的破壞特征完全相同：破壞特征完全相同：受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，然后是受壓鋼筋達(dá)到屈然后是受壓鋼筋達(dá)到屈服，最后由于受壓區(qū)混服，最后由于受壓區(qū)混凝土壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破凝土壓碎而導(dǎo)致構(gòu)件破壞。因?yàn)槠茐氖菑氖芾瓑?。因?yàn)槠茐氖菑氖芾瓍^(qū)開始的，故這種破壞區(qū)開始的

14、，故這種破壞又稱為又稱為“受拉破壞受拉破壞”(2)小偏心受壓破壞(受壓破壞)小偏心受壓的破壞特征：破壞都是由受壓區(qū)混凝土壓碎引起的，離縱向力較近一側(cè)的鋼筋受壓屈服，而另一側(cè)的鋼筋無論是受壓還是受拉，均達(dá)不到屈服強(qiáng)度，破壞無明顯預(yù)兆，混凝土強(qiáng)度越高，破壞越突然。由于破壞是從受壓區(qū)開始的，故這種破壞也稱“受壓破壞”。3. 縱向彎曲的影響(二階效應(yīng)) 試驗(yàn)表明，鋼筋混凝土柱在承受偏心受壓荷載后，會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲變形，其側(cè)向撓度為af(圖6-12)。側(cè)向撓度將引起附加彎矩Naf (也稱二階彎矩)。二、大、小偏心受壓的判別二、大、小偏心受壓的判別界限狀態(tài)：界限狀態(tài)：ysyuscc = fE= 因而，區(qū)分大

15、偏心受壓和小偏心受壓的界限狀態(tài)，與區(qū)分適筋梁和超筋梁的界限狀態(tài)完全相同，因而可得：當(dāng) b時(shí)，構(gòu)件截面為小偏心受壓；當(dāng) 1.0時(shí)，時(shí)，取取1.0； 2構(gòu)件長細(xì)比對(duì)截面曲率影響的修正系數(shù)，構(gòu)件長細(xì)比對(duì)截面曲率影響的修正系數(shù)， 2=1.15-0.01l0/h，當(dāng)，當(dāng)l0/h15時(shí)，取時(shí)，取 2 =1.0； l0構(gòu)件的計(jì)算長度。構(gòu)件的計(jì)算長度。 對(duì)于偏心受壓短柱，取對(duì)于偏心受壓短柱，取 =1.0。當(dāng)偏心受壓構(gòu)。當(dāng)偏心受壓構(gòu)件的長細(xì)比件的長細(xì)比l0/i17.5時(shí)，按短柱考慮，時(shí)，按短柱考慮，i為截面為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑；對(duì)矩形截面當(dāng)?shù)淖钚』剞D(zhuǎn)半徑；對(duì)矩形截面當(dāng)l0/h5.1時(shí)，時(shí)，可按短柱考慮?？砂炊讨?/p>

16、考慮。6-4 矩形截面對(duì)稱配筋偏心受壓構(gòu)件正矩形截面對(duì)稱配筋偏心受壓構(gòu)件正 截面受壓承載力計(jì)算截面受壓承載力計(jì)算 對(duì)稱配筋：對(duì)稱配筋：yyssssf = f ;A = A ;a = ab1bc0N = f bh界限破壞時(shí)，界限破壞時(shí)， 軸向力設(shè)計(jì)軸向力設(shè)計(jì)值：值：b0 hysf A一、大偏心受壓一、大偏心受壓( b) 破壞特征：？ 基本公式：軸向力平衡方程，軸向力平衡方程，ysscs1N = + f A -xbAfsAM= 01cys0sxNe = f bx h-+ f Ah -a21syb1 - =f - ysyff 上述三個(gè)方程聯(lián)立求解為 的三次方程，不便設(shè)計(jì)使用且無法判斷解的正確值，規(guī)范

17、采用近似方法計(jì)算b1c0b221c01c01b0sN - f bh =+ Ne -0.43 f bh+ f bh -h -a 適用條件： (1) (2) 垂直于彎矩作用平面截面受壓承載力驗(yàn)算， 即或bbb ;xx ,NN0.9cysNf Af A計(jì)算步驟計(jì)算步驟1、確定、確定b、h、c、預(yù)估鋼筋直徑，確定、預(yù)估鋼筋直徑，確定as、 計(jì)算計(jì)算h0;2、計(jì)算、計(jì)算e0、ea、ei；3、確定是否需要考慮、確定是否需要考慮，計(jì)算，計(jì)算1、 2 、；4、計(jì)算、計(jì)算Nb, 比較比較N Nb，判斷偏心類型；，判斷偏心類型；5、根據(jù)偏心類型計(jì)算、根據(jù)偏心類型計(jì)算As、 ；6、對(duì)小偏心受壓，驗(yàn)算垂直于彎矩作用平

18、、對(duì)小偏心受壓，驗(yàn)算垂直于彎矩作用平 面截面受壓承載力；面截面受壓承載力；7、畫出配筋圖。、畫出配筋圖。sasA6-5對(duì)稱配筋I(lǐng)形截面偏心受壓構(gòu)件 （略）6-6 偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力及偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力及 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算一、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力一、偏心受壓構(gòu)件斜截面受剪承載力在剪壓復(fù)合作用下，當(dāng)壓應(yīng)力不超過一定范圍在剪壓復(fù)合作用下，當(dāng)壓應(yīng)力不超過一定范圍時(shí)，混凝土抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而提高。時(shí)，混凝土抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力的增大而提高。(1)計(jì)算公式計(jì)算公式(2)截面尺寸與構(gòu)造要求截面尺寸與構(gòu)造要求 防止斜壓破壞及斜裂縫寬度：防止斜壓破壞及斜裂縫寬度：svt0y

19、v0A1.75V =f bh + fh +0.07N+1scc0V0.25 f bh 當(dāng) 時(shí)， 不需進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算，僅按構(gòu)造要求配置箍筋即可。t01.75Vf bh +0.07N+1例例65二、大偏心受壓構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算二、大偏心受壓構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算(略略) 大偏心受壓構(gòu)件存在混凝土受拉區(qū)。當(dāng)e0/h00.55時(shí)，應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，以滿足正常使用要求。計(jì)算要求、方法、內(nèi)容與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件相仿(公式略)。6-7 偏心受拉構(gòu)件承載力偏心受拉構(gòu)件承載力(略略) 偏心受拉構(gòu)件：作用在構(gòu)件截面上的軸向力為偏心拉力。 一、概述 (1)偏心受拉構(gòu)件的分類 偏心受拉構(gòu)件可分為小偏心受拉和大偏心受拉兩種類型，可直接按照偏心拉力的作用 位置分類。 當(dāng)拉力作用在縱向受力鋼