钢筋混凝土轴心受压构件计算课件

第六章第六章 轴轴心受心受压压构件承构件承载载力力计计算算 1精选课件本章主要内容1 1配有配有纵纵向向钢钢筋和普通箍筋的筋和普通箍筋的轴轴心受心受压压构件的破坏形构件的破坏形态态、承承载载力力计计算；算；2 2配有配有纵纵向向钢钢筋和螺旋箍筋的筋和螺旋箍筋的轴轴心受心受压压构件的破坏形构件的破坏形态态、承承载载力力计计算；算；3 3稳稳定系数的概念及其影响因素；定系数的概念及其影响因素；4 4核心混凝土核心混凝土强强度分析及度分析及强强度度计计算；算；5 5普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特点和构造要求。普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特点和构造要求。2精选课件6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件一、一、钢钢筋混凝土柱的分筋混凝土柱的分类类 普通箍筋柱：配有普通箍筋柱：配有纵纵筋和箍筋的柱筋和箍筋的柱,(,(图图6-1a)6-1a)。螺旋箍筋柱：配有螺旋箍筋柱：配有纵纵筋和螺旋筋或筋和螺旋筋或焊焊接接环环筋的柱筋的柱,(,(图图6-1b)6-1b)。其中：其中：纵纵筋帮助受筋帮助受压压、承担弯距、防止脆性破坏。、承担弯距、防止脆性破坏。螺旋筋提高构件的螺旋筋提高构件的强强度和延性。度和延性。3精选课件图图6-1 两种两种钢钢筋混凝土筋混凝土轴轴心受心受压压构件构件 a)普通箍筋柱普通箍筋柱 b)螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件4精选课件5精选课件6精选课件7精选课件纵向钢筋作用:帮助混凝土承担压力防止混凝土出现突然的脆性破坏，并承受由于荷载的偏心而引起的弯矩箍 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8精选课件二、破坏形二、破坏形态态1.1.影响因素：影响因素：（1 1）徐）徐变变：使使钢钢筋筋应应力突然增大，力突然增大，砼应砼应力减小（力减小（应应力重分布）力重分布）突然卸突然卸载砼载砼会会产产生拉生拉应应力。力。（2 2）长细长细比：比：(l(l0 0/b)/b)2 2普通箍筋柱的破坏特征普通箍筋柱的破坏特征 （1 1）短柱破坏短柱破坏材料破坏。材料破坏。破坏特征破坏特征:纵纵向裂向裂缝缝、纵纵筋鼓起、筋鼓起、砼砼崩裂。崩裂。6.1 6.1 配有配有纵纵向向钢钢筋和普通箍筋的筋和普通箍筋的轴轴心受心受压压构件构件承承载载能力能力9精选课件10精选课件（2）长长柱破坏柱破坏失失稳稳破坏破坏 破坏特征：破坏特征：凹凹侧砼侧砼先被先被压压碎，碎，砼砼表面有表面有纵纵向裂向裂缝缝；凸；凸侧则侧则由受由受压压突然突然转为转为受拉，出受拉，出现现横向裂横向裂缝缝；破坏前，横；破坏前，横向向挠挠度增加很快，破坏来得比度增加很快，破坏来得比较较突然，突然，导导致失致失稳稳破坏。破坏。承承载载能力要小于同截面、能力要小于同截面、配筋、材料的短柱。配筋、材料的短柱。承承载载能力能力11精选课件12精选课件三、三、纵纵向向稳稳定系数定系数 1.1.定定义义：考考虑虑构件构件长细长细比增大的附加效比增大的附加效应应使构件承使构件承载载力降低力降低的的计计算系数。算系数。2.2.计计算：算：=p pl l/p ps s 3.3.影响因素影响因素:长细长细比、柱的初始比、柱的初始挠挠度、度、竖竖向力的偏心有关，向力的偏心有关，混凝土混凝土强强度等度等级级、钢钢筋筋强强度等度等级级及配筋率及配筋率对对其影响其影响较较小。小。6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件13精选课件短柱：1.0长柱：l0/i(或l0/b)查表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1.0l0.7l0.5l2.0l14精选课件 四、四、正截面承正截面承载载力力计计算算 公路公路桥规桥规规规定配有定配有纵纵向受力向受力钢钢筋和普通箍筋和普通箍筋的筋的轴轴心受心受压压构件正截面承构件正截面承载载力力计计算式算式为为 轴轴心受心受压压构件构件稳稳定系数定系数,附表附表1-101-10 普通箍筋柱的正截面承普通箍筋柱的正截面承载载力力计计算分算分截面截面设计设计和和强强度复核度复核两种情况。两种情况。6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件Ac 截面面截面面积：当当 0.03时Ac=AA s15精选课件1）截面）截面设计设计 已知截面尺寸，已知截面尺寸，计计算算长长度度l0，混凝土，混凝土轴轴心抗心抗压压强强度和度和钢钢筋抗筋抗压压强强度度设计值设计值，轴轴向向压压力力组组合合设计值设计值，求，求纵纵向向钢钢筋筋所需面所需面积积。2）截面复核）截面复核 已知截面尺寸，已知截面尺寸，计计算算长长度度l0，全部，全部纵纵向向钢钢筋的截面面筋的截面面积积，混凝土，混凝土轴轴心抗心抗压压强强度和度和钢钢筋抗筋抗压压强强度度设计值设计值，轴轴向力向力组组合合设计值设计值，求截面承，求截面承载载力。力。16精选课件 五、构造要求五、构造要求 1.1.混凝土混凝土 一般多采用一般多采用C25C25C40C40级级混凝土。混凝土。2 2截面尺寸截面尺寸 尺寸模数化：尺寸模数化：2525，3030，35,35,不宜小于不宜小于250mm250mm。3 3纵纵向向钢钢筋筋 直径：直径：121232cm32cm ，根，根为为44 ，纵纵筋之筋之间净间净距距5cm5cm，净净保保护层护层：2.5cm2.5cm6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件最小配筋率最小配筋率:全截面全截面0.5,一一则则0.2,附表附表1-917精选课件4.4.箍筋箍筋 箍筋直径：箍筋直径：应应不小于不小于纵纵向向钢钢筋直径的筋直径的1/41/4,且不小于且不小于8mm8mm;箍筋箍筋间间距距：不：不应应大于大于纵纵向向钢钢筋直径的筋直径的1515倍，且不大于构倍，且不大于构件截面的件截面的较较小尺寸（小尺寸（圆圆形截面用形截面用0.80.8倍倍直径），并不大于直径），并不大于400mm400mm;在在纵纵向向钢钢筋截面筋截面积积超超过过混凝土混凝土计计算截面算截面积积的的3%3%时时，箍，箍筋的筋的间间距距应应不大于不大于纵纵向向钢钢筋直径的筋直径的1010倍，且不大倍，且不大200mm200mm。复合箍筋复合箍筋:沿箍筋沿箍筋设设置的置的纵纵向向钢钢筋离角筋筋离角筋间间距大于距大于150mm150mm或或1515倍箍筋直径（取倍箍筋直径（取较较大者）范大者）范围围，则应设则应设置复合箍筋。置复合箍筋。6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件18精选课件复合箍筋的布复合箍筋的布设设19精选课件1600KN20精选课件21精选课件22精选课件6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件一、受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征 1 1、受力分析、受力分析 螺旋箍筋或螺旋箍筋或焊焊接接圆环圆环箍筋能箍筋能约约束混凝土在束混凝土在轴轴向向压压力作力作用下所用下所产产生的生的侧侧向向变变形，形，对对混凝土混凝土产产生生间间接的接的被被动侧动侧向向压压力力，从而提高混凝土的抗从而提高混凝土的抗压压强强度和度和变变形能力。形能力。箍筋箍筋则产则产生生环环向拉力向拉力。当箍筋外部的混凝土被。当箍筋外部的混凝土被压压坏并坏并剥落后，箍筋以内即核心部分的混凝土仍能剥落后，箍筋以内即核心部分的混凝土仍能继续继续承受荷承受荷载载，当箍筋达到抗拉屈服当箍筋达到抗拉屈服强强度而失去度而失去约约束束砼侧砼侧向向变变形的能力形的能力时时，核心核心砼砼才会被才会被压压碎而碎而导导致整个构件破坏，其破坏形致整个构件破坏，其破坏形态态如如图图6 62 2所示。所示。23精选课件24精选课件 2 2、破坏特征、破坏特征 当承受当承受轴轴向向压压力力时时，螺，螺旋箍筋阻止旋箍筋阻止砼砼的横向的横向变变形，使形，使砼处砼处于于三向受力状三向受力状态态，轴轴向力向力增大到一定数增大到一定数值值，砼砼保保护护层层开开始剥落始剥落，随着，随着轴轴向力增大，螺向力增大，螺旋箍筋旋箍筋应应力也增大，最后达到力也增大，最后达到屈服屈服强强度度，失去核心，失去核心砼砼的的约约束束作用，使作用，使砼压砼压碎而破坏。碎而破坏。图图6-2螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱轴轴心受心受压压构件破坏情况构件破坏情况6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件25精选课件二、适用条件和二、适用条件和强强度提高原理度提高原理 1 1适用条件：适用条件：；尺寸受到限制。尺寸受到限制。注意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱注意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱经济经济，一般不宜采用。，一般不宜采用。2 2强强度提高原理度提高原理 螺旋箍筋螺旋箍筋对对其核心混凝土的其核心混凝土的约约束作用，使混凝土抗束作用，使混凝土抗压压强强度提高，根据度提高，根据圆圆柱体三向受柱体三向受压试验结压试验结果，果，约约束混凝土的束混凝土的轴轴心抗心抗压压强强度近似表达式：度近似表达式：式中式中 为为作用于核心混凝土的径向作用于核心混凝土的径向压应压应力力值值。6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件26精选课件27精选课件三、承三、承载载力力计计算算 螺旋箍筋柱正截面承螺旋箍筋柱正截面承载载力的力的计计算式并算式并应满应满足足 螺旋筋螺旋筋仅仅能能间间接地提高接地提高强强度，度，对对柱的柱的稳稳定性定性问题问题毫无帮助，毫无帮助，因此因此长长柱和中柱和中长长柱柱应应按着通箍筋柱按着通箍筋柱计计算，不算，不考考虑虑螺旋筋作用。螺旋筋作用。6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件28精选课件四、与按普通箍筋柱四、与按普通箍筋柱强强度度计计算算值值的比的比较较 1 1螺旋箍筋柱的螺旋箍筋柱的强强度不会小于普通箍筋柱的度不会小于普通箍筋柱的强强度，即度，即 这这种情况在种情况在砼砼保保护层护层面面积积相相对较对较大大时发时发生。生。2 2螺旋箍筋配量螺旋箍筋配量过过小，作用不小，作用不显显著，不著，不计计其作用，即其作用，即 如果如果 那么那么 3 3螺旋筋不能提高螺旋筋不能提高强强度度过过多，否多，否则则会会导导致混凝土保致混凝土保护层护层剥落，即剥落，即 6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件29精选课件五、构造要求五、构造要求 1 1、螺旋箍筋柱的、螺旋箍筋柱的纵纵向向钢钢筋筋应应沿沿圆圆周均匀分布周均匀分布，其截面，其截面积积应应不小于箍筋圈内核心截面不小于箍筋圈内核心截面积积的的0.5%0.5%。常用的配筋率在。常用的配筋率在0.8%0.8%1.2%1.2%之之间间。2 2、构件、构件核心截面核心截面积积应应不小于构件整个截面面不小于构件整个截面面积积的的2/32/3。3 3、螺旋箍筋的直径不、螺旋箍筋的直径不应应小于小于纵纵向向钢钢筋直径的筋直径的1/41/4，且不小，且不小于于8mm8mm，一般采用（一般采用（8 81212）mmmm。为为了保了保证证螺旋箍筋的作用，螺旋箍筋的作用，螺旋箍筋的螺旋箍筋的间间距距S S应满应满足：足：S S应应不大于核心直径不大于核心直径 的的1/51/5，即，即S S ；S S应应不大于不大于80mm80mm，且不，且不应应小于小于40mm40mm，以便施工。，以便施工。6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件30精选课件31精选课件32精选课件33精选课件34精选课件35精选课件本章小结 轴轴心受心受压压柱，根据配制箍筋的形式不同分柱，根据配制箍筋的形式不同分为为两种两种类类型，即型，即普通箍筋柱与螺旋筋柱。普通箍筋柱与螺旋筋柱。影响影响轴轴心受心受压压构件破坏形构件破坏形态态主要因素有：主要因素有：长细长细比比 柱的初始柱的初始挠挠度度 竖竖向力的偏心向力的偏心 徐徐变变 普通箍筋柱与螺旋筋柱承普通箍筋柱与螺旋筋柱承载载力力计计算比算比较较 36精选课件