受压承载力.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章,受压构件的截面承载力,本章重点,1.,概述（轴心受压构件、偏心受压构件、双向偏心受压构件）,2.,配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算（轴心受压短柱、长柱的受力特点和破坏形态，柱的计算长度，稳定系数，计算公式）,3.,配有螺旋式（或焊接环式）箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算（箍筋的横向约束作用、承载力公式计算原理及适用条件）,4.,偏心受压构件正截面承载力计算的有关原理,(1),偏心受压构件正截面的破坏形态和机理（大偏心受压破坏、小偏心受压破坏发生的条件及破坏特点，界限破坏、界限相对受压区高度）；,(2),偏心受压构件的纵向弯曲、偏心距增大系数；,(3),偏心受压构件正截面承载力计算的基本假定、附加偏心距；,5.,不对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算（大、小偏心受压构件承载力计算公式，小偏心受压构件中远离纵向压力一侧纵筋应力的取值，截面的设计）,6.,对称配筋矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算（大、小偏心受压构件的判别、承载力计算公式，截面的设计）,7.,形截面偏心受压构件正截面承载力计算（对称配筋构件）,8.,偏心受压构件弯矩,轴力相关曲线,9.,双向偏心受压构件正截面承载力计算的原理,6.1,概述,受压构件分为轴心受压构件和偏心受压构件。轴心受压构件：轴向力作用在构件截面的形心上。偏心受压构件：轴向力不作用在构件截面的形心上（有弯矩和轴力共同作用的构件）。,(a),轴心受压,(b),单向偏心受压,实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。由于施工的偏差及混凝土的不均匀性和钢筋的不对称性,都将使构件产生初始偏心距,所以即时设计时理论计算是轴心受压构件,也不一定为轴心受压构件,但对于一些偏心距较小的构件,可按轴心受压构件计算。受压构件在实际工程中应用比较广泛,下面看几张图片实例。,说明,New Antioch Bridge.This high-level bridge completed in 1979 replaced an older truss-type lift bridge crossing the main shipping channel.The bridge consists of continuous spans of variable depth in,Cor,-Ten steel.Maximum span is 460 ft,and maximum height of roadway above water level is 135 ft.(California),Elevated highway.Taken during construction.Designed as concrete box girders,these bridges were cast in place and post-tensioned.(Vienna,Austria),Highway interchange structure.Spans are all multi-cell reinforced concrete box girders.Being stiff in torsion,these sections can be supported on a single line of columns,as well as on double columns or bents.(Oakland,California),Elevated highway,San Pablo Bay,California.The 2-story concrete frames supporting the roadway are loaded on the top beam by highway loading,and transversely by inertia forces due to earthquake.(San Francisco Bay Area),工业和民用建筑中的单层厂房和多层框架柱,偏心受压构件,偏心受压构件拱和屋架上弦杆，以及水塔、烟囱的筒壁等属于偏心受压构件,偏心受压构件,受压构件的配筋构造要求,6.2.1,截面形状和尺寸,通常,采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。,桥墩、桩和公共建筑中的柱主要采用圆形截面。,柱的截面尺寸不宜过小，不宜小于,250*,250,。一般应控制在,l,0,/,b,30,及,l,0,/,h,25,。,当柱截面的边长在,800mm,以下时，一般以,50mm,为模数，边长在,800mm,以上时，以,100mm,为模数。,I,形,截面，翼缘厚度不宜小于,120,mm,，腹板厚度不宜小于,100,mm,。,6.2,受压构件构造要求,6.2.2,材料强度,混凝土,：,受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30C40,，,在高层建筑中，,C50C60,级混凝土也经常使用。,钢筋,：,纵向受力钢筋通常采用,HRB335,级,(,级,),和,HRB400,级,(,级,),钢筋，不宜采用高强钢筋。,受压构件的配筋构造要求,纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，对受压构件的最小配筋率应有所限制。,规范,规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于,0.6%,；,同时一侧受压钢筋的配筋率不应小于,0.2%,，,受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。,另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，,全部纵筋配筋率不宜超过,5%,。,全部纵向钢筋的配筋率按,r,=(,A,s,+,A,s,)/,A,计算，一侧受压钢筋的配筋率按,r,=,A,s,/,A,计算，其中,A,为构件全截面面积。,6.2.3,纵向钢筋,受压构件的配筋构造要求,柱中纵向受力钢筋的的直径,d,不宜小于,12mm,，,且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于,4,根，圆形截面根数不宜少于,8,根，且应沿周边均匀布置。,纵向钢筋的保护层厚度要求见表，且不小于钢筋直径,d,。,当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于,50mm,；,对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小应按梁的规定取值。,截面各边纵筋的中距不应大于,350mm,。当,h,600mm,时，在柱侧面应设置直径,1016mm,的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。,受压构件的配筋构造要求,箍筋,复合箍筋,复合箍筋,拉筋,受压构件的配筋构造要求,6.2.4,箍 筋,受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于,d,/4,，,且不小于,6mm,，,此处,d,为纵筋的最大直径。,箍筋间距不应大于,400mm,，,也不应大于截面短边尺寸；对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于,15,d,；,对焊接钢筋骨架不应大于,20,d,，,此处,d,为纵筋的最小直径。,当柱中全部纵筋的配筋率超过,3%,，箍筋直径不宜小于,8mm,，,且箍筋末端应应作成,135,的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于,10,箍筋直径，或焊成封闭式；此时，箍筋间距不应大于,10,纵筋最小直径，也不应大于,200mm,。,当柱截面短边大于,400mm,，,且各边纵筋配置根数超过多于,3,根时，或当柱截面短边未大于,400mm,，,但各边纵筋配置根数超过多于,4,根时，应设置复合箍筋。,对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。,第六章 受压构件承载力计算,第六章 受压构件承载力计算,内折角不应采用,内折角不应采用,复杂截面的箍筋形式,6.3,轴心受压构件的截面承载力计算,Behavior of Axial Compressive Member,一、配有纵筋和普通箍筋柱的承载力计算,二、配有纵筋和螺旋式,(,或焊接环式,),箍筋柱的承载力计算（螺旋箍筋柱）,第六章 受压构件承载力计算,6.3.1,轴心受压普通箍筋柱的正截面承载力计算,纵筋作用,：纵筋帮助混凝土承受压力，以减小构件的截面尺寸；防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性；以及减小混凝土的徐变变形。,箍筋作用：,箍筋能与纵筋形成骨架；防止纵筋受力后外凸；提高混凝土的强度,。,N,1,受力分析和破坏特征,矩形截面轴心受压,短柱,在轴心荷载作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。,当外力较小时压缩变形的增加与外力的增长成正比，但外力稍大后，变形增加的速度快于外力增长的速度，配置纵筋数量越少，这个现象越为明显,。,随着外力的继续增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎而整个柱破坏,N,初始受力,试验表明，在整个加载过程中，由于钢筋和混凝土之间存在着粘结力，两者压应变基本一致,钢筋与混凝土的应力,变形条件：,e,s,=,e,c,=,e,物理关系,：,平衡条件：,1,E,s,钢筋：,混凝土：,根据变形条件：,e,s,=,e,c,=,e,，,确定钢筋及混凝土的 应力及其关系,建立混凝土与钢筋间的应力关系,根据平衡条件确定混凝土应力与,N,的关系,受压钢筋配筋率,平衡条件：,混凝土与,N,的关系,根据平衡条件确定钢筋应力与,N,的关系,钢筋应力与,N,的关系：,E,是常数，而,是一个随着混凝土压应力的增长而不断降低的变数,混凝土与,N,的关系,钢筋应力与,N,的关系,荷载,很小时,(,弹性阶段,),，,N,与混凝土和钢筋的应力的关系基本上是,线性关系,。此时,钢筋应力与混凝土应力成正比,。,随着荷载的增加，混凝土的塑性变形有所发展。进入,弹塑性阶段,(,12,时，因长细比较大，因纵向弯曲引起螺旋筋不起作用；,(2),当算得受压承载力小于按普通箍筋柱算得的受压承载力；,(3),当间接钢筋换算截面面积小于纵筋全部截面面积的,25,时，可以认为间接钢筋配置得太少，套箍作用的效果不明显。,间接钢筋间距不应大于,800mm,及,d,cor,5,，,也不小于,40mm,。,