受压构件承载力轴心受压构件第

第六章 受压构件 混凝土结构 Concrete Structure 第六章 受压构件承载力计算 Compressive Element or Column 第六章 受压构件 第六章 受压构件的截面承载力 6. 1 概 述 6. 2 轴心受压构件承载力 6. 3 偏心受压构件的正截面受压破坏形态 6. 4 偏心受压长柱的二阶弯矩 6. 5 矩形截面偏压构件正截面承载力计算 6. 6 矩形截面非对称配筋构件正截面承载的计算 6. 7 矩形截面对称配筋构件正截面承载的计算方法 6. 8 对称配筋 I形截面偏压构件正截面承载力计算 6. 9 正截面承载力 Nu-Mu的相关曲线及应用 6. 10 双向偏心受压构件的正截面承载力计算 6. 11 偏心受压构件斜截面承载力计算 第六章 受压构件 基本要求 重点 轴心受压构件承载力：一般配筋的轴压构件的试验研 究 ， 纵向弯曲特点 ， 计算公式 ， 构造要求；螺旋箍筋的 轴压构件计算公式 ， 构造要求 。 偏心受压构件的受力性能：试验研究 ， 偏压构件的破 坏形态与特点 ， 两种偏心受压破坏的界限 ， 附加偏心距 ， 纵向弯曲影响 ， M-N相关曲线 。 偏心受压构件正截面承载力计算 ， 不对称配筋小偏心 受压构件承载力计算 ， 对称配筋矩形截面偏心受压构件 的正截面承载力计算 ， 包括设计截面和复核截面的计算 方法 。 对称配筋工字形截面偏压构件的正截面强度计算 。 轴心 受力构 件承载 能力与 协议材 料的关 系 偏心 受压构 件正截 面承载 力计算 方法。 第六章 受压构件 (a) 轴心受压 (b) 单向偏心受压 (c) 双向偏心受压 受压构件（柱） 往往在结构中具有重要作用，一旦产生破 坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。 6.1 概 述 第六章 受压构件 第六章 受压构件 第六章 受压构件 第六章 受压构件 6.2.1 概 述 截面形式： 正方形、矩形、圆形、多边形、环形等 6.2 轴心受压构件承载力 在钢筋混凝土结构中，真正的轴心受压构件极少， 这是由于实际的轴向荷载总有一些偏心或兼有一 些弯矩，只要偏心或弯矩相对于轴向合力很小， 设计或检算是可略去不计时，即可按轴心受压构 件计算 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。 轴心受压： 桁架受压腹杆，框架内柱 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 配筋形式： 纵向钢筋 +箍筋 密布螺旋式 螺旋 箍筋 普通箍筋 环形配箍 普通配箍 箍筋种类 : 6.2 轴心受压构件的承载力计算 纵向钢筋 作用 : 协助混凝土受压 承担弯矩作用 防止脆性破坏，增加结构延性 减小 持续压应力下混凝土收缩和徐变的影 响。 箍 筋 作 用 : 与纵筋组成空间骨架，减少纵筋的计 算长度因而避免纵筋过早的压屈而降 低柱的承载力 第六章 受压构件 6.2.2 配有普通箍筋的轴心受压构件 加载初期 整个截面的应变是均匀分布的 荷载增加 整个截面的应变迅速增加 加载末期 混凝土达到极限应变，柱子出现纵 向裂缝保护层剥落，纵筋向外凸， 砼被压碎而破坏 破坏形态及过程： 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 1. 受力特点： 柱 (受压构件 ) l0/i 28 l0/b 8 l0/i 28 初始偏心产生附加弯矩 短柱 长柱 加大初始偏心，最终构件是在 M， N 共同作用下破坏。 附加弯矩引起挠度 长柱： 这就是所谓的 “ 失稳破坏 ” 6.2 轴心受压构件的承载力计算 A I=i 第六章 受压构件 在截面尺寸 、 配筋 、 强度相同的条件下 ， 长柱 的承载力低于短柱 。 (采用稳定系数 来表示长 柱承载力的降低程度 ) 在构件破坏时，混凝土和钢筋的应变都小 于材料破坏时的极限应变值 失稳破坏 稳定系数 与构件的长细比 有关 : 6.2 轴心受压构件的承载力计算 长细比： l0/i (或 l0/b) A I=i 348/0 bl bl /0 2 1.01 7 7.1 0 5035/0 bl bl /0 1 2.087.0 0 第六章 受压构件 短柱承载力： sc 条件： 时，当 00 2.00m a xc, ，则钢筋先屈服，当 m a x,cy 混凝土： 钢 筋： 当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服 s=0.002Es=0.002 2.0 105=400N/mm2 ccsu 9.0 AfAfN y 纵筋压屈 (失稳 )钢筋强度不能充分发挥。 ckc f yks f 混凝土极限压应变为： 0.002 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 2. 正截面承载力计算公式： Ac 截面面积： 当 b或 d 300mm时 当 0.03时 N As fc f y As b h Ac=A As fc 0.8 当构件质量确有保证时（如混凝 土成型、截面和轴线尺寸等）， 可不受此限制 ccs9.0 AfAfN y 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 稳定系数，反映受压构件 的承载力随长细比增大而 降低的现象。 = N长 /N短 1.0 As 纵筋 截面面积 f c 混凝土受压强度设计值 f y 纵筋强度设计值 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 短柱： 1.0 长柱： l0 构件的计算长度，与构件端部的支承条件有关。 两端铰 一端固定，一端铰支 两端固定 一端固定，一端自由 实际结构按 规范规定取值 1.0l 0.7l 0.5l 2.0l 6.2 轴心受压构件的承载力计算 348/0 bl bl /0 2 1.01 7 7.1 0 5035/0 bl bl /0 1 2.087.0 0 第六章 受压构件 如：一般多层房屋的钢筋混凝土框架柱： 现浇楼盖： 底层柱 其余各层柱 装配式楼盖： 底层柱 其余各层柱 注：其中 H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面 的高度；对其余各层柱为上下层楼盖顶面之间的高度 l0 = 1.0H l0 = 1.25H l0 = 1.25H l0 = 1.5H 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 3. 公式应用 截面设计： y cc s ) 9.0 ( f Af N A 纵向受力钢筋的直径不宜小于 12mm 由公式得 已知： bh， fc, f y, l0, N, 求 As min min = 0.4% 800mm时 ， 截面尺寸 以 100mm为模数； 第六章 受压构件 配筋率 ： 0.4% 5% d 12mm 或更粗一些防止过早压屈 配 筋： As A 纵向钢筋的数量不少于 4根，并应 沿柱截面四周均匀、对称地分布 纵筋：增加柱的承载能力，减少混凝土 破坏的脆性性质，并抵抗因混凝土收缩 变形构件温度变形及偶然的偏心产生的 拉应力 第六章 受压构件 纵筋： 50mm净距 350mm 箍筋： S 400mm且 b 间 距： 箍筋：不但可以防止纵向钢筋发生压屈、增强柱的 抗剪强度，而且在施工时起临时固定纵向钢 筋位置的作用，还对混凝土受压后的侧向膨 胀起约束作用，因此应做成封闭形式 直径 6mm 或 d/4 箍筋形式根据截面形状、尺寸及纵向钢筋 根数确定 S 15d 绑扎骨架 S 20d 焊接骨架 第六章 受压构件 6.2.3 配有螺旋箍筋的轴心受压构件 1. 原理： 纵向压缩 当 N增大 ， 砼 的横向变形足够大时 ， 对箍筋形 成径向压力 ， 反过来箍筋对砼施加被动的径向均 匀约束压力 。 提高柱的承载力 横向变形 纵向裂纹 (横向拉坏 ) 若约束横向变形，使砼处于三向受压状态 应用： 仅在轴向受力较大，而截面尺寸受到限制时 采用 配置的箍筋较多 2 cff 第六章 受压构件 2 f y A s s1 f y A ss1 2 s d cor s ( a) ( b ) ( c ) 12 2 ssyc o r Afsd c o r ssy ds Af 12 2 c o r ssy c ds Af f 11 2 达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑） syc o ru AfAN 1 c o r c o r ssy syc o rc Ads Af AfAf 1 2 21 cf x = 0 2. 基本公式： 第六章 受压构件 2 f y A s s1 f y A ss1 2 s d cor s ( a) ( b ) ( c ) 01 ssssc o r AsAd s AdA ssc o r ss 1 0 02 ssysyc o rcu AfAfAfN )2(9.0 0ssysyc o rcu AfAfAfNN 螺旋箍筋对承载力的折减系数 ，当 C50时，取 = 1.0；当 =C80时，取 =0.85，其间直线插值。 第六章 受压构件 6.2 轴心受压构件的承载力计算 间接钢筋的换算截面面积 令 2= /2；并考虑可靠度的调整系数 0.9,则 第六章 受压构件 采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未 达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范 规定， 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载 力的 50%。 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部 受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。 规范 规定 对长细比 l0/d大于 12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积 Ass1和间距 s有关，为保证 由一定约束效果， 规范 规定： 螺旋箍筋的换算面积 Ass0不得小于全部纵筋 As 面积的 25% 螺旋箍筋的间距 s不应大于 dcor/5，且不大于 80mm，同时 为方便施工， s也不应小于 40mm。 第六章 受压构件 6.2 轴心受压构件的承载力计算 第六章 受压构件 构造措施： 截面形式 ：通常为正多边形（六角形或八 角形），有时也用圆形，但圆形的模板制 作比较复杂； 纵向钢筋 ： As Acor0.4% 螺旋筋 ：直径通常为 6-16mm。 根数不少于 6根，沿圆周作等距离布置 第六章 受压构件 思考题 1、钢筋混凝土轴心受压构件中，若用 、 级 钢筋为受力钢筋当加载至破坏时，纵筋压应 变是否进入流幅阶段？为什么？ 2、轴心受压构件计算中的稳定系数 是如何确 定的？ 3、螺旋钢筋（间接钢筋）柱为什么比普通箍筋 柱承载力高？在哪些情况下不考虑间接钢筋 柱承载力的提高