鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算

第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件

正截面面承載力計計算§3.1概述§3.2鋼筋混凝土土軸心受拉構(gòu)件正截截面承載力力計算§3.3鋼筋混凝土土軸心受壓構(gòu)件正截截面承載力力計算§3.1概述第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算對于單一勻勻質(zhì)材料的的構(gòu)件，當(dāng)當(dāng)縱向外力力N的作用線與與構(gòu)件截面面的形心線線重合時，，稱為軸心受力構(gòu)構(gòu)件。N為拉力時為軸心受拉拉構(gòu)件；N為壓力時為軸心受壓壓構(gòu)件。工程實例①承受軸向向拉力或軸軸向壓力；；縱筋的作用用：②減少混凝凝土的徐變變變形。第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算①固定縱向向鋼筋位置置；防止縱縱向鋼筋受受力后發(fā)生生變形和錯錯位；橫向箍筋的的作用：②箍筋與縱縱筋形成骨骨架，保證證骨架剛度度。第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算§3.2鋼筋混凝土土軸心受拉拉構(gòu)件正截截面承載力力計算（reinforcedconcreteaxiallytensilemember）3.2.1受力過程及及破壞特征征(resistanceprocessandfailurecharacteristic)第Ⅰ階段—加載到開裂裂前這階段末，，混凝土拉拉應(yīng)變達(dá)到到極限拉應(yīng)應(yīng)變，裂縫縫即將產(chǎn)生生。對于不不允許開裂裂的軸心受受拉構(gòu)件應(yīng)應(yīng)以此作為為抗裂驗算算的依據(jù)。。NtO第Ⅰ階段第Ⅱ階段NuNcrABCNtO第Ⅰ階段第Ⅱ階段NuNcrABC第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算第Ⅱ階段—混凝土開裂裂后至鋼筋筋屈服前第Ⅲ階段—鋼筋屈服到到構(gòu)件破壞壞構(gòu)件的正常常使用階段段，構(gòu)件的的裂縫寬度度和變形的的驗算是以以此階段為為依據(jù)的。。首先鋼筋達(dá)達(dá)到屈服，，裂縫迅速速發(fā)展，這這時荷載稍稍稍增加，，甚至不增增加都會導(dǎo)導(dǎo)致截面上上的鋼筋全全部達(dá)到屈屈服（即荷荷載達(dá)到屈屈服荷載Nu時）。評判軸心受受拉破壞的的標(biāo)準(zhǔn)并不不是構(gòu)件拉拉斷，而是是鋼筋屈服服。正截面強(qiáng)度度計算是以以此階段為為依據(jù)的。。3.2.2建筑工程中中軸向受拉拉構(gòu)件正截截面承載力力計算軸心受拉構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力的的計算，以以構(gòu)件第Ⅲ階段的受力情況況為基礎(chǔ)，，混凝土因因開裂不能能承受拉力力，全部拉拉力由縱向向鋼筋承受受。第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算N－軸向拉力力組合設(shè)計計值；fy－鋼筋抗拉拉強(qiáng)度設(shè)計計值，取值值應(yīng)不大于于300N/mm2；As－全部受拉拉鋼筋的截截面面積，，第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算例3-1某鋼筋混凝凝土屋架下下弦的拉力力設(shè)計值N=700kN，采用HRB335級鋼筋。試試求所需縱縱向鋼筋面面積，并為為其選用鋼鋼筋。解：由附表表2-3查得fy=300N/mm2為滿足安全全和經(jīng)濟(jì)要要求，實配配鋼筋面積積盡可能接接近計算面面積，兩者者的差值宜宜控制在±5%以內(nèi)。查附表11-1，選用428的縱向鋼筋（As=2463mm2）。3.2.3公路橋涵工工程中軸向向受拉構(gòu)件件正截面承承載力計算算第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算以構(gòu)件第Ⅲ階段的受力情況況為基礎(chǔ)，，但公路橋橋涵規(guī)范與與混凝土規(guī)規(guī)范的差別別如下：⑴《公路橋規(guī)》對可靠度的的要求比《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計規(guī)范范》高，材料強(qiáng)強(qiáng)度的取值值略有不同同，用兩規(guī)規(guī)范計算相相同構(gòu)件，，計算結(jié)果果有差異；；⑵《公路橋規(guī)》與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)范》的計算公式表表達(dá)形式不同同、符號不同同；⑶)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計規(guī)范》將結(jié)構(gòu)重要性性系數(shù)包含在在內(nèi)力設(shè)計值值中，而《公路橋規(guī)》將結(jié)構(gòu)重要性性系數(shù)與內(nèi)力力設(shè)計值分別別表示。第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算公路橋涵工程程中軸心受拉拉構(gòu)件正截面面承載力計算算公式：0－橋涵結(jié)構(gòu)的重重要性系數(shù)，，按公路橋涵涵的設(shè)計安全全等級，一級級、二級、三三級分別取用用1.1，1.0，0.9。Nd－軸向拉力組組合設(shè)計值；；fsd－鋼筋抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計值，，取值應(yīng)不大大于330N/mm2；As－縱向鋼筋的的全部截面面面積，構(gòu)造要求：P56-57第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算§3.3鋼筋混凝土軸軸心受壓構(gòu)件件正截面承載載力計算（reinforcedconcreteaxiallycompressivemember）普通箍筋螺旋箍筋構(gòu)件的長細(xì)比比－構(gòu)件的計計算長度l0與構(gòu)件的短邊邊b或截面回轉(zhuǎn)半半徑i之比柱的分類：《規(guī)范》規(guī)定，柱的長長細(xì)比滿足以以下條件時屬屬短柱：矩形形截面l0/b≤8；圓形截面l0/d≤7；任意截面l0/i≤28。柱的長細(xì)比較較大，柱的極極限承載力將將受側(cè)向變形形所引起的附附加彎矩影響響而降低。短柱長柱第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算3.3.1配有普通箍筋筋的軸心受壓壓構(gòu)件(tiedstirrups)1.受力分析及破破壞特征第Ⅰ階段——彈性階段軸向壓力與截截面鋼筋和混混凝土的應(yīng)力力基本上呈線線性關(guān)系第Ⅱ階段——彈塑性階段混凝土進(jìn)入明明顯的非線性性階段，鋼筋筋的壓應(yīng)力比比混凝土的壓壓應(yīng)力增加得得快，出現(xiàn)應(yīng)應(yīng)力重分布。。第Ⅲ階段——破壞階段鋼筋首先屈服服，有明顯屈屈服臺階的鋼鋼筋應(yīng)力保持持屈服強(qiáng)度不不變，混凝土土的應(yīng)力也隨隨應(yīng)變的增加加而繼續(xù)增長長。⑴受壓短柱當(dāng)混凝土壓應(yīng)應(yīng)力達(dá)到峰值值應(yīng)變，外荷荷載不再增加加，壓縮變形形繼續(xù)增加，，出現(xiàn)的縱向向裂縫繼續(xù)發(fā)發(fā)展，箍筋間間的縱筋發(fā)生生壓屈向外凸凸出，混凝土土被壓碎而整整個構(gòu)件破壞壞。第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算應(yīng)力峰值時的的壓應(yīng)變一般般在0.0025～0.0035之間?！兑?guī)范》偏于安全地取取最大壓應(yīng)變變?yōu)?.002。受壓縱筋屈屈服強(qiáng)度約's=Es's=200×103×0.002=400N/mm2。采用f'y>400Mpa鋼筋，則縱筋筋不屈服。在在軸心受壓短短柱中，不論論受壓縱筋是是否屈服，構(gòu)構(gòu)件的最終破破壞形態(tài)均是是由混凝土壓壓碎所控制，，這一階段是是計算軸心受受壓構(gòu)件極限限強(qiáng)度的依據(jù)據(jù)。破壞時，首先先在凹側(cè)出現(xiàn)現(xiàn)縱向裂縫，，隨后混凝土土被壓碎，縱縱筋被壓屈向向外凸出；凸凸側(cè)混凝土出出現(xiàn)垂直于縱縱軸方向的橫橫向裂縫，側(cè)側(cè)向撓度急劇劇增大，柱子子破壞。⑵受壓長柱第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算初始偏心距附加彎矩和側(cè)側(cè)向撓度加大了原來的的初始偏心距距構(gòu)件承載力降降低穩(wěn)定系數(shù)－考慮長柱縱向向彎曲的不利利影響。P58表3-1第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算試驗表明，長長柱的破壞荷荷載低于其他他條件相同的的短柱破壞荷荷載。lo－構(gòu)件的計算長長度，與構(gòu)件件端部的支承承條件有關(guān)；兩端鉸支時取取1.0l一端固定，一一端鉸支時取取0.7l兩端固定時取取0.5l一端固定，一一端自由時取取2.0lb－矩形截面的的短邊尺寸；；d－圓形截面的的直徑；i－截面最小回回轉(zhuǎn)半徑；2.配有普通箍筋筋的軸心受壓壓構(gòu)件正截面面承載力計算算方法第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算NAsfcfyAsbhN－軸向力設(shè)計計值；－鋼筋混凝土土構(gòu)件的穩(wěn)定定系數(shù)；fy－鋼筋抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計值；；As－全部縱向受受壓鋼筋的截截面面積；fc－混凝土軸心心抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值；A－構(gòu)件截面面面積，當(dāng)縱向向配筋率大于于0.03時，A改為Ac，Ac=A-As；0.9－可靠度調(diào)整系系數(shù)。⑴截面設(shè)計：：>min①已知：bh，fc，fy，l0，N，求As。min=0.6%★設(shè)計方法第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算②已知：fc，fy，l0，N，求A、As。假定′⑵截面校核：：已知：bh，fc，fy，l0，As，N，校核。當(dāng)NuN時，安全。。(1)配筋率應(yīng)當(dāng)當(dāng)以構(gòu)件的的全部面積積為分母求求得；截面設(shè)計應(yīng)應(yīng)注意的問問題：(2)檢查是否滿滿足最小配配筋率、單單面最小配配筋率以及及不超過最最大配筋率率的要求；；(3)計算高度受受構(gòu)件支承承條件的影影響；(4)實際配筋面面積與計算算配筋的面面積的誤差差控制在5%左右，比較較合理。第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算例3-3-1某軸心受壓壓柱，軸力力設(shè)計值N=2400kN，計算高度度為l0=6.2m，混凝土C25，縱筋采用用HRB400級鋼筋。試試求柱截面面尺寸，并并配置受力力鋼筋。解：初步估估算截面尺尺寸由附表1-2查得C25混凝土的fc=11.9N/mm2，由附表2-3查得HRB400鋼筋的f'y=360N/mm2。?。?.0，’＝1%，則有若采用方柱，h=b==414.78mm，取b×h=450mm×450mm，l0/b=6.2/0.45=13.78，查表3-1得＝0.923，則有查附表11-1，選用816的縱向鋼筋（A's=1608mm2）。配筋合適。。第3章鋼筋混混凝土軸心心受力構(gòu)件件正截面承承載力計算算3.公路橋涵工工程配有普普通箍筋的的軸心受壓壓構(gòu)件正截截面承載力力計算方法法Nd－軸向壓力力組合設(shè)計計值；－軸壓構(gòu)件的的穩(wěn)定系數(shù)；；fsd－鋼筋抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計值；；fcd－混凝土軸心心抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值；⑴材料要求混凝土：一般采用C20～C40強(qiáng)度等級混凝凝土，對于高高層建筑的底底層柱，必要要時可采用C50以上的高強(qiáng)度度混凝土?？v向受力鋼筋筋：一般采用HRB400級、HRB335級和RRB400級，不宜采用用高強(qiáng)度鋼筋筋，因為與混混凝土共同受受壓時，不能能充分發(fā)揮其其高強(qiáng)度的作作用。箍筋：一般采用HPB235級、HRB335級鋼筋，也可可采用HRB400級鋼筋。第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算4.構(gòu)造要求⑵截面形式一般采用方形形或矩形，有有特殊要求時時，可采用圓圓形或多邊形形。避免構(gòu)件長細(xì)細(xì)比過大，承承載能力降低低過多，常取取l0/b≤30，l0/h≤25，一般l0/h為15左右。⑶縱向受力鋼鋼筋①縱向受力鋼鋼筋直徑d不宜小于12mm，通常在12mm~32mm范圍內(nèi)選用。。矩形截面的的鋼筋根數(shù)不不應(yīng)小于4根，圓形截面面的鋼筋根數(shù)數(shù)不宜少于8根，不應(yīng)小于于6根。②受壓構(gòu)件的的最大配筋率率為5%，全部鋼筋的的最小配筋率率為0.6%。③受力縱筋原原則上應(yīng)沿構(gòu)構(gòu)件受力方向向設(shè)置，周邊邊均勻、對稱稱布置，縱向向受力鋼筋的的凈距不應(yīng)小小于50mm，最大凈距不不宜大于300mm，并要有足夠夠的保護(hù)層厚厚度。④一般采用機(jī)機(jī)械連接接頭頭、焊接接頭頭和搭接接頭頭，當(dāng)鋼筋直直徑d≤32mm時，可采用綁綁扎搭接接頭頭，當(dāng)接頭位位置應(yīng)設(shè)在受受力較小處。。第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算⑷箍筋①箍筋應(yīng)做成成封閉式，保保證鋼筋骨架架的整體剛度度。②箍筋間距s不應(yīng)大于400mm及構(gòu)件截面的的短邊尺寸，，且不應(yīng)大于于15d（d為縱筋最小直直徑）。③箍筋采用熱熱軋鋼筋時，，其直徑不應(yīng)應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于于6mm（d為縱筋最大直直徑）；采用用冷拔低碳鋼鋼絲時應(yīng)小于于5mm和d/5（d為縱筋最大直直徑）。④當(dāng)柱截面短短邊尺寸大于于400mm且各邊縱向鋼鋼筋多于3根時，或柱截截面短邊尺寸寸不大于400mm但各邊縱向鋼鋼筋多于4根時，應(yīng)設(shè)置置復(fù)合箍筋。。第3章鋼筋混凝凝土軸心受力力構(gòu)件正截面面承載力計算算⑥在縱向向受壓鋼鋼筋搭接接長度范范圍內(nèi)的的箍筋直直徑不應(yīng)應(yīng)小于搭搭接鋼筋筋較大直直徑的0.25倍，間距距不應(yīng)小小于10d，且不應(yīng)應(yīng)大于200mm（d為縱筋最最小直徑徑）。第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算⑤當(dāng)柱中中全部縱縱筋配筋筋率超過過3%時，箍筋筋直徑不不宜小于于8mm，且應(yīng)焊焊成封閉閉環(huán)式，，其間距距不應(yīng)大大于10d（d為縱筋最最小直徑徑），且且不應(yīng)大大于200mm。螺旋箍筋筋軸心受受力柱是是由混凝凝土、縱縱筋和橫橫向鋼筋筋組成，，橫向鋼鋼筋采用用螺旋式式或焊接接環(huán)式鋼鋼筋。第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算3.3.2配有螺旋旋箍筋的的軸心受受壓構(gòu)件件(spiralstirrups)第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算1.受力分析析及破壞壞特征螺旋箍筋筋使核芯芯混凝土土處于三三向受壓壓狀態(tài)，，限制了了混凝土土的橫向向膨脹，，因而提提高了柱柱子的抗抗壓強(qiáng)度度和變形形能力。。A素混凝土土柱；B普通箍筋筋柱；C螺旋箍筋筋柱當(dāng)荷載增增加到使使螺旋箍箍筋屈服服時，才才使螺旋旋箍筋對對核芯混混凝土約約束作用用開始降降低，柱柱子才開開始破壞壞，柱破破壞時的的變形達(dá)達(dá)0.01。其極限荷荷載一般般要大于于同樣截截面尺寸寸的普通通箍筋柱柱。x=0：fyAss1fyAss12sdcor2.配有螺旋旋箍筋的的軸心受受壓構(gòu)件件正截面面承載力力計算方方法第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算fy－箍筋抗抗拉強(qiáng)度度設(shè)計值值；Acor－混凝土土核心截截面面積積Acor=d2cor/4；Asso－箍筋的的換算截截面面積積Asso=（dcor/s）Assl；Assl－螺旋箍箍筋的截截面面積積；dcor－核心混混凝土直直徑；s－螺旋箍箍筋的間間距。構(gòu)件的承承載力計計算公式式：第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算（3-10）－間接鋼鋼筋對混混凝土約約束的折折減系數(shù)數(shù)：當(dāng)混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級級不超過過C50時，取1.0；當(dāng)混凝凝土強(qiáng)度度等級為為C80時，取0.85，其間按按線性內(nèi)內(nèi)插法確確定。注意事項項：為防止混混凝土保保護(hù)層過過早脫落落，式(3-10)計算的N應(yīng)滿足N1.5××0.9(fyAs+fcA)第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算（3-10）凡屬下列列情況之之一者，，不考慮慮間接鋼鋼筋的影影響：⑴當(dāng)l0/d＞12時，長細(xì)細(xì)比較大大，有可可能因縱縱向彎曲曲引起螺螺旋箍筋筋不起作作用；⑵如果因混混凝土保保護(hù)層退退出工作作引起構(gòu)構(gòu)件承載載力降低低的幅度度大于因因核芯混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度提高高而使構(gòu)構(gòu)件承載載力增加加的幅度度，即當(dāng)當(dāng)⑶當(dāng)間接鋼鋼筋換算算截面面面積Asso小于縱筋筋全部截截面面積積的25%時，可以以認(rèn)為間間接鋼筋筋配置得得過少，，套箍作作用的效效果不明明顯。第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算例3-3-2某多層框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)（按無無側(cè)移結(jié)結(jié)構(gòu)考慮慮），底底層門廳廳柱為圓圓形截面面，直徑徑d=500mm，按軸心心受壓柱柱設(shè)計。。軸力設(shè)設(shè)計值N=3900kN，計算長長度l0=6m，混凝土土C30，縱筋采采用HRB400，螺旋鋼鋼筋采用用HRB335。試求柱柱配筋。。解：柱長細(xì)比l0/d=6/0.5=12，符合要求。C30：fc=14.3N/mm2，HRB335：f'y=300N/mm2，HRB400：f'y=360N/mm2。先設(shè)縱向受壓鋼筋為620，As=1884mm2，柱核心截面直徑dcor=450mm，核心截面面積Acor=d2cor/4=158962.5mm2，則第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算選螺旋箍筋為12，Assl=113.1mm2取s=60mm，滿足40≤s≤80mm（或1/5dcor）驗算滿足。Asso=（dcor/s）Assl第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算3.公路橋涵涵工程配配有螺旋旋箍筋的的軸心受受壓構(gòu)件件正截面面承載力力計算方方法fcd－混凝土土抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計計值；fsd－縱向受受壓鋼筋筋的抗壓壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值；；fsd－間接鋼鋼筋抗拉拉強(qiáng)度設(shè)設(shè)計值；；Aso－螺旋式式或焊接接環(huán)式間間接鋼筋筋的換算算截面面面積；Asol－單根間間接鋼筋筋的截面面面積；；k－間接鋼鋼筋影響響系數(shù)。。間接鋼筋筋的換算算截面面面積Asso不小于全全部縱筋筋截面面面積的25%；間距不不大于80mm及dcor/5（dcor為按間接接鋼筋內(nèi)內(nèi)表面確確定的核核心截面面直徑）），構(gòu)件件長細(xì)比比l0/b≤12時：Aso=（dcor/s）Asol在配有螺螺旋式或或焊接環(huán)環(huán)式間接接鋼筋的的柱中，，如計算算中考慮慮間接鋼鋼筋的作作用，則則間接鋼鋼筋的間間距不應(yīng)應(yīng)大于80mm及dcor/5（dcor為按間接接鋼筋內(nèi)內(nèi)表面確確定的核核心截面面直徑）），且不不宜小于于40mm；間接鋼鋼筋的直直徑不應(yīng)應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)應(yīng)小于6mm，d為縱向鋼鋼筋的最最大直徑徑。縱向鋼筋筋通常沿沿截面周周邊均勻勻配置，，一般為為6～8根，常用用的縱向向鋼筋配配筋率為為0.8～2.5%?？v向受力力鋼筋的的截面面面積，不不應(yīng)小于于核心截截面面積積的0.5%；核心截截面面積積不應(yīng)小小于構(gòu)件件整個截截面面積積的2/3。第3章鋼筋筋混凝土土軸心受受力構(gòu)件件正截面面承載力力計算4.構(gòu)