第6章軸心受壓構(gòu)件的正截面承載能力計算

1、第六章第六章 軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算 概述概述 一、軸心受壓構(gòu)件一、軸心受壓構(gòu)件軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸重合。軸向力作用線與構(gòu)件截面重心軸重合。 (a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓u 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。 由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均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，往往存在一定的初始偏心距。勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 原因：原因：軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓軸心受壓 (b)單

2、向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓二、軸心受壓構(gòu)件基本形式二、軸心受壓構(gòu)件基本形式 l 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 鋼筋：鋼筋：縱向鋼筋縱向鋼筋、螺旋箍筋螺旋箍筋 截面形式：截面形式：圓形、多邊形圓形、多邊形 概述概述 實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，一般把承受軸向壓力的鋼筋混凝實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中，一般把承受軸向壓力的鋼筋混凝 土柱土柱按照箍筋的作用及配置方式分為兩種：按照箍筋的作用及配置方式分為兩種： l 普通箍筋柱普通箍筋柱 鋼筋：鋼筋：縱向鋼筋縱向鋼筋、普通箍筋普通箍筋 截面形式：截面形式：正方形、矩形、圓形正方形、矩形、圓形 二、軸心受壓構(gòu)件基本形式二、軸心受壓構(gòu)件基本形式 概述概述 二、軸心受壓構(gòu)件基本形式二、軸

3、心受壓構(gòu)件基本形式 u 縱筋的作用：縱筋的作用：u 箍筋的作用：箍筋的作用：l 防止縱向鋼筋局部壓屈防止縱向鋼筋局部壓屈l 與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于施工與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于施工l 螺旋筋還可提高構(gòu)件的承載力和延性螺旋筋還可提高構(gòu)件的承載力和延性 概述概述 l協(xié)助混凝土承擔(dān)壓力協(xié)助混凝土承擔(dān)壓力，減小截面尺寸，減小截面尺寸l承受可能存在的不大的彎矩承受可能存在的不大的彎矩l防止構(gòu)件的突然脆性破壞防止構(gòu)件的突然脆性破壞三、兩類軸心受壓構(gòu)件的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍三、兩類軸心受壓構(gòu)件的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 l 箍筋起套箍作用而提高砼的抗壓能力，按照承載力要求計算其數(shù)量。箍筋起套箍作用而提高砼的抗壓能力

4、，按照承載力要求計算其數(shù)量。l 構(gòu)造復(fù)雜構(gòu)造復(fù)雜, , 用鋼量多用鋼量多, ,但承載力大。但承載力大。l 當(dāng)構(gòu)件尺寸受限制且荷載較大時，采用螺旋箍筋柱。當(dāng)構(gòu)件尺寸受限制且荷載較大時，采用螺旋箍筋柱。l 一般情況下采用普通箍筋柱。一般情況下采用普通箍筋柱。 （1 1）普通箍筋柱）普通箍筋柱（2 2）螺旋箍筋柱）螺旋箍筋柱（3 3）應(yīng)用范圍）應(yīng)用范圍l 箍筋只起構(gòu)造作用，不計其受力作用。箍筋只起構(gòu)造作用，不計其受力作用。l 構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單, ,施工方便施工方便, ,用鋼量少用鋼量少, ,造價低。造價低。 概述概述 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱1 1）短柱）短柱一、破壞形態(tài)一、破壞形態(tài)NN 6

5、 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱一、破壞形態(tài)一、破壞形態(tài)2 2）長柱）長柱 受壓構(gòu)件不宜采用高強(qiáng)鋼筋受壓構(gòu)件不宜采用高強(qiáng)鋼筋短柱短柱-材料破壞，長柱材料破壞，長柱-失穩(wěn)破壞，長柱的承載力失穩(wěn)破壞，長柱的承載力 小于短柱的承載力小于短柱的承載力，ulusNN結(jié)論：結(jié)論： 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱二、穩(wěn)定系數(shù)（縱向彎曲系數(shù)）二、穩(wěn)定系數(shù)（縱向彎曲系數(shù)） usulNN2121ccdsdEff （6-6） 構(gòu)件縱向彎曲計算長度構(gòu)件縱向彎曲計算長度l l0 0值值 桿件桿件構(gòu)件及其兩端固定情況構(gòu)件及其兩端固定情況計算長度計算長度 l0直桿直桿兩端固定兩端固定0.5 l一端固定，一端為不移一端固定，

6、一端為不移動鉸動鉸0.7 l兩端均為不移動鉸兩端均為不移動鉸1.0 l一端固定，一端自由一端固定，一端自由2.0 l注：注：l l構(gòu)件支點(diǎn)間長度構(gòu)件支點(diǎn)間長度il /0AIi/ 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱短柱短柱截面矩形截面圓形截面任意截面長細(xì)比長細(xì)比l0/b 8l0/d 7l0/i 281.0 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱l0/bl0/dl0/il0/bl0/dl0/r87 281.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.401614550.8738331320.36

7、1815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.7044381530.262421830.6546401600.232622.5900.604841.51670.212824970.5650431740.19鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù) 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱u 計算簡圖計算簡圖三、正截面承載力三、正截面承載力 1 1計算公式計算公式 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱u 計算簡圖計算簡圖三、正截面承載力三、正截面承載力 1 1計算公式計算公式 u 計算公式計算公式 （6-76-7） 00.

8、9 ()ducdsdsNNf Af A 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱四、構(gòu)造要求四、構(gòu)造要求 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱NAslNAs s1c1l ic2As s2Nl （i+ cr）NAs s3c3l cr長期荷載下徐變的影響長期荷載下徐變的影響N N施加后瞬施加后瞬時時經(jīng)歷徐變后經(jīng)歷徐變后N N撤去后撤去后 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱復(fù)合箍筋復(fù)合箍筋圖圖6-9 柱內(nèi)復(fù)合箍筋布置柱內(nèi)復(fù)合箍筋布置 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱不得采用具有內(nèi)折角的箍筋不得采用具有內(nèi)折角的箍筋

9、 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱作業(yè)：作業(yè)： 65 66 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱一、使用場合一、使用場合 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱二、受力特點(diǎn)與破壞特性二、受力特點(diǎn)與破壞特性 1 1受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)核心區(qū)混凝土三軸受壓狀態(tài)的產(chǎn)生核心區(qū)混凝土三軸受壓狀態(tài)的產(chǎn)生 圖圖6-11 軸心受壓柱的軸力軸心受壓柱的軸力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 2 2破壞特征破壞特征 2kffccc 混凝土：混凝土： 縱向鋼筋：縱向鋼筋：屈服（普通鋼筋）屈服（普通鋼筋）箍筋：箍筋： 屈服屈服保護(hù)層剝落使柱保護(hù)層剝落使柱的承載力降低的承載力降低 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱三、三、2的確定的確定 cddc

10、or20122sscorAfSdSdAfcorss0122SAAdsscor001010000222222224sssssssssscorcorcorcorcorcorf AfA Sf Af Af AdSdSdAddcorssdSAA001間接箍筋換算面積間接箍筋換算面積 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱四、正截面承載力計算四、正截面承載力計算 達(dá)到極限狀態(tài)時（保護(hù)層已剝落，只考慮核心混凝土）達(dá)到極限狀態(tài)時（保護(hù)層已剝落，只考慮核心混凝土） 1.1.計算圖式計算圖式 corssccccAAfkfkff202 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱0ducccorssNN0.9 f Af A（）0

11、09 . 0ssdssdcorcdudAfAkfAfNN)2(kk（6-9） （6-14） l 混凝土強(qiáng)度等級混凝土強(qiáng)度等級C50C50及以下及以下 k=2.0l C50 C50C80C80取取 k=2.01.7 ，中間直線插入取用。，中間直線插入取用。2.2.計算公式計算公式 間接鋼筋影響系數(shù)間接鋼筋影響系數(shù) 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱3.3.螺旋箍筋柱承載力計算的適用條件螺旋箍筋柱承載力計算的適用條件 公路橋規(guī)公路橋規(guī)有如下規(guī)定條件：有如下規(guī)定條件： u 為了保證在使用荷載作用下，螺旋箍筋混凝土保護(hù)層不致過早剝?yōu)榱吮ＷC在使用荷載作用下，螺旋箍筋混凝土保護(hù)層不致過早剝 落，螺旋箍筋柱的承載力計算值（按式落，螺旋箍筋柱的承載力計算值（按式6-146-14計算），不應(yīng)比按式計算），不應(yīng)比按式 （6-76-7）計算的普通箍筋柱承載力大）計算的普通箍筋柱承載力大50%50%，即