1、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,#,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,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,受压构件是钢混结构中最常见的构件之一。,如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。受压构件除需满足承载力计算要求外,还应满足相应的构造要求。,图,5-1,受压构件,v,v,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-201
2、1 Aspose Pty Ltd.,图,5-2,轴心受压与偏心受压构件,(,a,)轴心受压 (,b,)单向偏心受压 (,c,)双向偏心受压,构件以,承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用,受压构件分为:轴心受压构件、偏心受压构件。,偏压构件分为:单向偏压构件、双向偏压构件,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Eval
3、uation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with
4、Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,轴压构件:方形、圆形截面;,偏压构件:矩形、工形截面。,(偏心力应沿长边布置),5.1.1,截面形式与尺寸,受压构件截面尺寸与长度一般控制,l,0,/,b
5、30,、,l,0/,h,25,、,l,0,/,d,25,。并满足最小尺寸的要求;截面尺寸应符合模数要求。,图,5-3,受压构件截面形式,5.1,受压构件的一般构造,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,图,6.4,受压构件的钢筋骨架,5.1.3,纵向钢筋,1.,作用:承担纵向压力、防止构件突然脆裂破坏、增强构件的延性,减小混凝土不匀质引起的不利影响、承担拉力等
6、2.,级别:,HRB335,和,HRB400,或,RRB400,级钢筋做为纵向受力钢筋,采用,HPB235,级钢筋做为箍筋,3.,直径:不宜小于,12mm,,一般在,16mm32mm,范围内。,3.,根数:矩形截面中,纵向受力钢筋根数不得少于,4,根,,4.,布置:,轴心受压构件沿构件截面周边均匀布置;偏压构件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 As
7、pose Pty Ltd.,5.,用量:需满足最小配筋率的要求并不超过,5%,。,6.,构造钢筋:当,h,600mm,时,应沿长边设置纵向构造钢筋,并相应地配置复合箍筋或拉筋。,7.,净间距:不应小于,50mm,,水平放置浇筑时与梁相同,中距不宜大于,300mm,。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,混凝土强度等级对受压构件的抗压承载力影响很大,,特别对于轴
8、心受压构件。为了充分利用混凝土承压,节约钢材,减小构件截面尺寸,受压构件宜采用较高强度等级的混凝土,,一般情况下受压构件采用,C20,及,C20,以上等级的混凝土。,5.1.2,混凝土,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.1.4,箍筋,1.,作用:,固定纵向钢筋,给纵向钢筋提供侧向支点,防止纵向钢筋受压弯曲,抵抗柱中也起到水平剪力。,2.,形式:封闭式,3
9、间距:,s,15d,(绑扎骨架),或,20,d,(,焊接骨架)(,d,min,),s,400mm;,s,b,(截面的短边尺寸),4.,直径:,d,sv,d,/4(,d,max,),,,且,d,sv,6mm,。,5.,复合箍筋:,b,400mm,,且纵筋不多于,四根时,可不设置复合箍筋;当,b,400mm,且纵,筋多于,3,根 时,应设置复合箍筋。,图,5-4,受压构件,的钢筋骨架,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyr
10、ight 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,当柱截面短边尺寸大于,400mm,且各边纵向钢筋多于,3,根时,或当柱截面短边尺寸不大于,400mm,但各边纵向钢筋多于,4,根时,应设置复合箍筋,图,5-5,柱的箍筋形式,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。,通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏
11、差、混凝土的不均匀性等原因,往往存在一定的初始偏心距。,但有些构件,如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等,主要承受轴向压力,可近似按轴心受压构件计算。,5.2,轴心受压构件的承载力计算,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,轴心压力作用下,整个截面的应变基本上是均匀分布的。加载初期,变形与外力成正比的增加;随着压力的继续增加,变形快于外力增加的速
12、度,柱中开始出现细微裂缝,当达到极限荷载时,细微裂缝发展成明显的纵向裂缝,这些裂缝将相互贯通,箍筋间的纵筋发生压屈,混凝土被压碎而整个柱子破坏。在这个过程中,混凝土的侧向膨胀将向外挤推纵筋,使纵筋在箍筋之间呈灯笼状向外受压屈服,。,5.2.1,短柱的试验研究,图,5-6,短柱的破坏形态,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,弹性阶段:,N,与,s,、,c,的关系
13、基本呈线性,弹塑性阶段:,混凝土的塑性变形有所发展变形模量由弹性模量,E,c,降低为,E,c,,钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快一些。,轴心受压短柱在逐级加载的过程中,纵向钢筋与混凝土共同变形,两者压应变相等。,图,5-7,荷载,-,应力关系曲线,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,以上加载过程中钢筋与混凝土应力增量速度的变化称为,加载过程的应力重分布,。
14、若构件在加载后荷载维持不变,由于混凝土徐变的作用,,随着荷载持续时间的增加,混凝土的压应力逐渐变小,钢筋的压应力逐渐变大,。,试验表明,,混凝土棱柱体,cu,=,0.00150.002,,,钢筋混凝土短柱,cu,=,0.00250.0035,。,主要原因:柱中纵筋发挥了调整混凝土应力的作用;箍筋的存在,使混凝土能比较好地发挥其塑性性能,改善了受压脆性破坏性质。,延性的好坏取决于箍筋的数量和形式。,破坏时一般是纵筋先达到屈服强度,此时可持续增加一些荷载,直到混凝土达到最大压应变值。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspos
15、e.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.2.2,长柱轴心受压构件的承载力降低现象,图,5-8,长柱破坏形态,初始偏心距,附加弯矩和侧向挠度,加大了原来的初始偏心距,构件承载力降低,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.2.2.,轴心受
16、压构件的承载力计算,轴心受压短柱:,轴心受压长柱:,稳定系数:,稳定系数,j,与柱的长细比,l,0,/b,有关。,图,5-9,计算简图,N,u,计算公式:,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.3,偏心受压构件正截面承载力计,算,偏心受压构件的破坏形态与偏心距,e,0,和纵向钢筋配筋率有关,图,5-10,偏心受压构件,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
17、Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.3.1,破坏特征,1.,受拉破坏:,偏心距,e,0,较大,且,A,s,配筋合适,受拉侧混凝土较早出现裂缝,,A,s,的应力首先达到屈服强度。,裂缝迅速开展,受压区高度减小。,受压侧钢筋,A,s,受压屈服,压区混凝土压碎而达到破坏。,延性破坏,破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似,承载力主要取决于受拉侧钢筋。,图,5-11,大偏心受压构件破坏形态,第,6,章 钢筋
18、混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,2.,受压破坏:,偏心距,e,0,较小,或偏心距,e,0,较大但,A,s,配筋过多时,图,5-12,小偏心受压构件破坏形态,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyrigh
19、t 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。,而受拉侧钢筋应力较小,截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。,承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋,破坏时受压区高度较大,远侧钢筋可能受拉也可能受压,破坏具有脆性性质。,受压破坏一般为偏心距较小的情况,故常称为小偏心受压。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,基本特征,A,s,不屈服(特殊情况例外),受力形式,部分截面受压,全截面受压,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.
20、0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,3.,受拉破坏和受压破坏的界限,即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变,e,cu,同时达到。,与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。,相对界限受压区高度仍为,:,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,若,b,构件受拉破坏(大偏心受压构件),若,b,构件受压破坏(小偏心受压构件),Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,根据平截
21、面假定:,将,x,=0.8,x,0,及,s,代入,s,=,E,s,s,为避免采用上式出现,x,的三次方程,采用近似的计算公式,考虑:当,x,=,x,b,,,s,s,=,f,y,;,当,x,=0.8,,,s,=0,5.3.2,受拉钢筋应力,s,s,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,x,0,图,5-13,截面假定,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.3.4,偏心距增大系数,由于侧向挠曲变形,轴
22、向力将产生,二阶效应,,引起附加弯矩。,对于长细比较大的构件,二阶效应引起附加弯矩不能忽略。,对跨中截面,轴力,N,的偏心距为,e,0,+,f,,即跨中截面的弯矩为,M,=,N,(,e,0,+,f,),。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,图,5-14,偏心受压长柱的纵向弯曲影响,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,因此,在计算钢筋混凝土偏心受压构件时,应考虑长细比对承载力降低的影响,具体方法
23、是将轴向压力对截面重心的初始偏心距,e,o,乘以偏心距影响系数,,,根据大量理论分析及试验结果,规范给出偏心距增大系数的计算公式:,对于,l,o,/h,8,的短柱,可不考虑纵向弯曲的影响,取,=1,。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,5.4.1,不对称配筋截面设计,1.,大偏心受压(受拉破坏),(,e,0,0.3,h,0,),1,)基本公式,第,6,章 钢
24、筋混凝土受压构件承载力计算,5.4,矩形截面正截面承载力设计计算,2,ax,b,h,0,2,)公式适用条件,图,5-15,大偏心受压构件计算简图,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,情况,1,:,A,s,和,A,s,均未知时,3.,计算步骤,:,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,A,s,应不小于,若求得的,A,s,应不小于,。,代入公式得到:,按,A,s,已知的,情况,2,求解,若,A,s,小
25、于,,取,两个基本方程中有三个未知数,,A,s,、,A,s,和,x,,可取,x,=,x,b,h,0,得,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,情况,1,:,A,s,为已知时,当,A,s,已知时,两个基本方程有二个未知数,A,s,和,x,,,有唯一解。,先由第二式求解,x,,,若,x,2,a,,,则可将代入第一式得,若,x,x,b,h,0,则应按,A,s,为未知情况,1,计算,第,6,章 钢筋混凝土受压构
26、件承载力计算,若,x,2,a,则可偏于安全的近似取,x,=2,a,,按下式确定,A,s,图,5-16,x,=2,a,时计算简图,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,2.,小偏心受压(受压破坏),(,e,0,0.3,h,0,),x,s,A,s,1,)基本公式,图,5-17,小偏心受压构件计算简图,Evaluation only.,Created with Asp
27、ose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,两个基本方程中有三个未知数,,A,s,、,A,s,和,x,,故无唯一解。,A,s,无论怎样配筋,都不能达到屈服,为使用钢量最小,故可取,并将,A,s,值代入基本公式中求,和,s,。,若满足,的条件,则直接求出,A,s,。,如果,说明,A,s,钢筋已屈服,取,利用小偏压基本公式求,A,s,和,A,s,。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,如果,,,取,和,利用小偏压基本公式求,A,s,和,A,s,。,Evaluation o
28、nly.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,5.2.2,截面承载力复核,进行承载力复核时,一般已知截面尺寸,、,配筋量、混凝土强度等级及钢筋品种,构件计算长度、以及构件需要承受的轴向力设计值,N,和偏心距、要求复核截面的承载力是否安全,或是在已知,N,值时,求所能承受的弯矩设计值,M,(过程略)。,,,,,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides
29、 for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,5.4.2,对称配筋截面,实际工程中,受压构件常承受变号弯矩作用,当弯矩数值相差不大,可采用对称配筋。,采用对称配筋不会在施工中产生差错,故有时为方便施工或对于装配式构件,也采用对称配筋。,对称配筋截面,即 ,其界限破坏状态时的轴力为,若 时,为小偏心受压构件;,若 时,为大偏心受压构件;,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Clie
30、nt Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,1.,大偏心受压,求出受压区高度,计算钢筋用量,如 ,对受压钢筋合力点取矩,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,2.,小偏心受压构件,在小偏心的情况下,远离纵向力一侧的钢筋不屈服,且,将,、,及,代入基本公式
31、中,可以得到对称配筋小偏心受压基本计算公式,解联立方程时,需求解,的三次方程,求解十分困难。必须简化,对于常用材料的强度,以 代入,可得近似公式:,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,及,均应满足最小配筋率及构造要求。,对称配筋截面承载能力的复核略,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5
32、Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,对于给定截面、材料强度和配筋的偏心受压构件,达到承载能力极限状态时,截面配筋承受的压力,是相互关联的,在进行构件截面配筋时,往往要考虑多种内力组合,,研究,N,和,M,的对应关系可以判断出哪些内力组合对截面起控制作用,从而选择最危险的内力组合进行配筋设计。,和弯矩,图,5-19,M,N,相关曲线,5.5,偏心受压构件正截面承载力,N,u,-,M,u,相关曲线,Evaluation only.,Created with Aspose.S
33、lides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,大、小偏心受压情况,N,u,与,M,u,的函数符合二次抛物线关系。具有以下特点:,当弯矩为零时,轴向承载力,Nu,达到最大,即为轴心受压承载力,N,0,;当轴力为零时,构件为纯弯曲时的承载力,M,u,。,曲线上任意一点的坐标,(,N,u,、,M,u,),代表此截面在该内力组合下恰好达到承载能力极限状态。如果作用于截面上的内力(、)曲线的内侧,说明该点对应的内力作用下未达到承载力极限状态,是安全的。若
34、位于曲线外侧,则表明截面在该点对应的内力作用下承截力不足。,、,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,对于对称配筋截面,如果截面形状和尺寸相同,砼强度等级和钢筋级别也相同,但配筋率不同,达到界限破坏时的轴力,N,b,是一致的。,如截面尺寸和材料强度保持不变,,N,u,-,M,u,相关曲线随配筋率的增加而向外侧增大。,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,图,5-20,M,、,N,与钢筋的关系,Eva
35、luation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,值相同,,大偏心受压时,,N,u,随,M,u,的增大而增大,亦即,愈大愈安全,,愈小愈危险。,则,值相同,,愈大愈危险,,愈小愈安全,,小偏心受压时,,N,u,随,M,u,的增大而减小,亦即,则,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profi
36、le 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,在实际工程中,常考虑以下组合作为最不利组合:,(,1,),。,(,2,),(,3,),Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,5.6,偏心受压构件斜截面承载力计算,试验表明,由于,轴向压力的存在,,可以延缓斜裂缝的出现和开展,增
37、强骨料间的咬合力,增大混凝土剪压区的高度,从而,提高剪压区混凝土的抗剪能力,。,规范规定,偏心受压构件的斜截面受剪承载力计算公式为:,式中:,N,-,与剪力设计值,V,相应的轴向压力设计值,,当,N,时,取,N,=,,,A,为构件截面面积;,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,(,1,)对框架柱,取,为柱净高;当,时,取,时,取,;当,当承受均布荷载时,取,=
38、1.4,;,当承受集中荷载时,取,=,a,/,h,0,且当,1.4,时,取,=1.4,,,当,3,时,取,=3,计算剪跨比,,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,第,6,章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,为防止箍筋过多产生斜压破坏,偏心受压构件的截面也应满足:,此外,当满足,时,,则不需要进行斜截面受剪承载力计算,而仅需根据规定配置,构造箍筋。,Evaluation only.,Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.,Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.,






