全部纵向钢筋的截面面积-山东交通职业学院课件

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,*,*,*,结构设计原理,王爱兰,山东交通职业学院公路系,2013,年,11,月,课题九,钢筋混凝土轴心受压构件的承载力,结构的设计计算,受弯构件的正截面承载力计算,受弯构件的斜截面承载力计算,受弯构件变形和裂缝计算,主要研究对象,顶梁柱,桁架中的轴力为压力的构件,以承受压力为主的构件属于受压构件。,力学中关于压力的解释,一、受压构件概述,受压构件,在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。,轴心受压承载力是正截面受压承载力 的上限。,先讨论轴心受压构件的承载力计算，然后重点讨论单向偏心受压的正截面承载力计算。,N,由于施工制造误差、荷载位置的偏差、混凝土不均匀性等原因，往往存在一定的,初始偏心距,以恒载为主的等跨多层房屋内柱、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,在实际结构中，,理想的轴心受压构件是不存在的,普通箍筋柱,：,纵筋,的作用,？,箍筋,的作用,？,螺旋箍筋柱,：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用,？,本课程介绍,普通箍筋柱,和,螺旋箍筋柱,两类。,箍筋,普通钢箍柱,螺旋钢箍柱,纵筋,箍筋,纵筋,螺旋,箍,筋,螺旋,箍,筋,受压构件中钢筋的作用,纵筋的作用,（,1,）协助混凝土受压，减小截面面积；,（,2,）当柱偏心受压时，承担弯矩产生的拉力；,（,3,）减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。,实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大，如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。,箍筋的作用,（,1,）与纵筋形成骨架，便于施工；,（,2,）防止纵筋的压屈；,（,3,）对核心混凝土形成约束，提高混,凝土的抗压强度，增加构件的延性。,二、配有普通箍筋的轴心受压构件,1.,受力分析及破坏特征,短柱：混凝土压碎，钢筋压屈 长柱：构件压屈,l,0,/,i,28,(,l,0,为柱计算长度，,i,为回转半径。,),矩形截面柱，,l,0,/,b,8,圆形截面柱，,l,0,/,d,7,短柱破坏,荷载较小时，纵筋和砼基本处于弹性；,荷载较大时，由于砼的塑性发展,钢筋的应力增加快于砼；,随着荷载的增加，柱中开始出现裂缝；,最后箍筋间的纵筋压屈向外突出,砼被压碎，柱子即告破坏；,短柱的破坏特征,初始偏心对构件的承载能力无明显影响。,（,1,）,短柱破坏,材料破坏。,破坏特征,:,纵向裂缝、纵筋鼓起、砼崩裂。,矩形截面轴心受压,长柱,由于各种偶然因素会造成,初始偏心距,。加载后将产生,附加弯距,和相应的,侧向挠度,，这样相互影响的结果使长柱最终在,弯矩及轴力共同作用下发生破坏,。,（,2,）长柱破坏,失稳破坏,破坏特征：,凹侧砼先被压碎，砼表面有纵向裂缝；,凸侧则由受压突然转为受拉，出现横向裂缝；,破坏前，横向挠度增加很快，破坏来得比较突然，导致失稳破坏。,思考：,同截面、配筋、材料的,短柱 长柱,承载能力谁更大呢？,稳定系数,2.,稳定系数,试验表明，,长柱的破坏荷载低于同条件的短柱破坏荷载,。,规范,采用,稳定系数,表示承载能力的降低程度，即,3.,轴心受压构件的承载力计算,轴心受压,短,柱,轴心受压,长,柱,系数,0.9,是可靠度调整系数,1,）截面设计,已知截面尺寸，计算长度,l,0,，混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值，轴向压力组合设计值，求纵向钢筋所需面积。,2,）截面复核,已知截面尺寸，计算长度,l,0,，全部纵向钢筋的截面面积，混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值，轴向力组合设计值，求截面承载力。,任务,预制的钢筋混凝土轴心受压构件截面尺寸为,bh,=300mm350mm,，计算长度,l,0,=4.5m,；采用,C25,级混凝土，,HRB335,级钢筋（纵向钢筋）和,HPB235,级钢筋（箍筋）；作用的轴向压力组合设计值,N,d,=1700kN,；,类环境条件，安全等级为二级，,试进行构件的截面设计,。,4.,构造要求,完形填空：（请按照规范找出答案）,材料：轴心受压构件的正截面承载力主要由混凝土来提供，所以混凝土强度宜高一些，一般采用,级混凝土。钢筋强度不宜过高。,截面尺寸：受压构件截面尺寸不宜过小，长细比越大，承载力降低越多。截面最小边长,b,mm,l,0,/,b,。,纵筋：纵向受力钢筋,d,mm,至少有,根，圆柱中根数 ,；,全部纵向配筋率 ,，一侧最小配筋率,；,mm,净距,mm,。,箍筋：必须是封闭式；,d,mm ,且,d,纵,/4,（热轧）,；,间距,s,400mm ,s, 15,d,纵 ，,s,b,(,横截面短边尺寸，圆形则是,0.8d),。,当全部纵向钢筋配筋率超过,%,时，箍筋间距应不大于纵向钢筋直径的,10,倍，且不大于,mm,。,受压纵筋搭接长度范围内，箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的,倍，间距不应大于,d,，且不应大于,mm,（,d,为受力钢筋最小直径）。,复合箍筋,:,1),当柱截面短边尺寸大于,400mm,，且各边纵向钢筋多于,3,根,;,2),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；,（每边,4,根） （每边多于,4,根） （每边,3,根） （每边多于,3,根）,复合箍筋（矩形）,复合箍筋（菱形）,判断,1,轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。,2,轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。,3,实际工程中没有真正的轴心受压构件。,4,轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。,5,螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。,选择,1.,对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱，以支承条件为（）时，其轴心受压承载力最大。,A,两端嵌固；,B,一端嵌固，一端不动铰支；,C,两端不动铰支；,D,一端嵌固，一端自由；,2.,钢筋混凝土轴心受压构件，两端约束情况越好，则稳定系数（）。,A,越大；,B,越小；,C,不变；,D.,变化趋势不定。,3.,轴心受压短柱，在钢筋屈服前，随着压力而增加，混凝土压应力的增长速率（）。,A,比钢筋快；,B,线性增长；,C,比钢筋慢；,D.,与钢筋相等,4.,一般来讲，其它条件相同的情况下，配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比，前者的承载力比后者的承载力（）。,A,低；,B,高；,C,相等；,D.,不确定。,5.,对长细比大于,12的柱不宜采用螺旋箍筋，其原因是（）。,A这种柱的承载力较高； B施工难度大；,C抗震性能不好；,D,这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低，螺旋箍筋作用不能发挥；,6.,螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于,fc,是因为（）。,A,螺旋筋参与受压；,B,螺旋筋使核心区混凝土密实；,C,螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形；,D,螺旋筋使核心区混凝土中不出现内裂缝,7.,规范规定：按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的,1.5,倍，这是为（）。,A,在正常使用阶段外层混凝土不致脱落,B,不发生脆性破坏；,C,限制截面尺寸；,D,保证构件的延性,A,。,8.,一圆形截面螺旋箍筋柱，若按普通钢筋混凝土柱计算，其承载力为,300KN,若按螺旋箍筋柱计算，其承载力为,500KN,则该柱的承载力应示为（）。,A,400KN,；,B,300KN,；,C,500KN,；,D,450KN,。,9.,配有普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件中，箍筋的作用主要是（）。,A,抵抗剪力；,B,约束核心混凝土；,C,形成钢筋骨架，约束纵筋，防止纵筋压曲外凸；,D,以上三项作用均有,任务,预制的钢筋混凝土轴心受压构件截面尺寸为,bh,=300mm350mm,，计算长度,l,0,=4.5m,；采用,C25,级混凝土，,HRB335,级钢筋（纵向钢筋）和,HPB235,级钢筋（箍筋）；作用的轴向压力组合设计值,N,d,=1700kN,；,类环境条件，安全等级为二级，,试进行构件的截面设计,。,三、 配有螺旋箍筋的轴心受压构件,1.,受力分析及破坏特征,保护层剥落,与普通箍筋柱相比，螺旋箍筋使混凝土处于三向受压 状态，从而间接提高了柱子的,受压承载力,和,变形能力,。即螺旋箍筋柱 的,承载力高,，,变形能力大,；,螺旋箍筋柱施工较复杂，用,钢量较多,，当受到的,轴向压力较大,，而,截面尺寸受到限制,，或者,提高混凝土等级和增加纵筋仍不能承受时,，可采用螺旋箍筋。如，桥梁的桩基。,螺旋钢箍 柱箍筋的形状为,圆形,。,混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度,螺旋箍筋柱与普通箍筋柱力位移曲线的比较,2.,试验研究成果,螺旋箍筋轴压柱,正截面承载力,k,称为间接钢筋影响系数，混凝土等级不超过,C50,时，,k,=2.0,，,C80,时，,k=,1.7,，其间按线形插值内插得到。,3.,正截面承载力计算,约束混凝土的抗压强度,d,cor,2,f,s,A,s01,f,s,A,s01,采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。但配置过多，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剥落，从而影响正常使用。,规范,规定：,（,1,）,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,；,（,2,）,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。因此，对长细比,l,0,/,d,大于,的柱 不考虑螺旋箍筋的约束作用；,（,3,）,螺旋箍筋配置过少，不能起显著约束作用。为保证约束效果，螺旋箍筋的换算面积,A,ss0,不得小于,全部纵筋,A,s,面积的,%,；,螺旋箍筋柱,限制条件,（,4,）,螺旋箍筋的间距,S,不应大于,，且不大于,mm,，同时为方便施工，,S,也不应小于,mm,。,（,5,）,常用螺旋箍筋的配筋率应不小于,%,，且不宜大于,%,。,