ch10-轴心受力构件承载力计算解析

,结构设计原理,中国矿业大学精品课程,第,10,章 轴心受力构件承载力计算,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,10,章 轴心受力构件承载力计算,10.1,轴心受拉构件,10.2,轴心受压构件,10.2.1 一般箍筋轴心受压构件的承载力计算,10.2.2,螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算,定义,作用在构件上的纵向拉力与构件截面形心线重合的构件,实例,只有少数构件设计成钢筋混凝土轴心受拉构件。混凝土的抗拉强度很低约为混凝土立方体抗压强度的1/121/20，在较小的拉力作用下就会开裂，因此，承受钢筋混凝土轴心受拉构件是很不经济的,常见：拱和桁架中的拉杆、桁架的受拉腹杆、圆形水池壁,10.1,钢筋混凝土轴心受拉构件,10.1,轴心受拉构件正截面承载力计算,轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯穿，纵向受拉钢筋到达其受拉屈服强度，正截面承载力公式如下：,纵向钢筋抗拉强度设计值；,N,轴心受拉承载力设计值。,轴心受拉构件从加载到破坏，其受力过程分为三个阶段：从加载到砼受拉开裂前，砼开裂后到钢筋立刻屈服，受拉钢筋开头屈服到全部受拉钢筋到达屈服。,受力过程,10.2,钢筋混凝土轴心受拉构件,10.2,轴心受压构件承载力计算,受压构件的三种形态,1纵向钢筋与横向箍筋构件,2纵向钢筋与连续螺旋箍筋构件,3组合受压构件，纵向配置型钢、圆钢管，甚至附加纵筋,钢管,10.2.1 一般箍筋轴心受压构件的承载力计算,在实际构造中，抱负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、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等缘由，往往存在确定的初始偏心距。,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。,一般钢箍柱：,纵筋的作用？,箍筋的作用？,一、轴心受压短柱的受力分析及破坏,轴心受压,短柱,轴心受压短柱的正截面承载力：,轴心受压短柱的破坏为,材料破坏,。,二、轴心受压长柱的受力及破坏,轴心受压,长柱,稳定系数,稳定系数,j,主要与柱的,长细比,l,0,/,b,有关,留意：假设柱在两个方向支承条件不同，应取两个方向l0和l0分别计算长细比，取较大值查表确定稳定系数j。,牢靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的牢靠性。,轴心受压,长,柱的正截面承载力：,用于截面设计与截面校核时，只需计算出长细比，查表确定j，然后代入根本数据计算即可。,二、轴心受压长柱的受力及破坏,三、受压构件一般构造要求,1.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，一般应承受强度等级较高的混凝土。目前我国一般构造中柱的混凝土强度等级常用C25C40，在高层建筑中，C50C60级混凝土也常常使用。,钢筋：通常承受HRB335级和HRB400级钢筋，不宜过高。,2.截面外形和尺寸：,承受矩形截面，单层工业厂房的预制柱常承受工字形截面。,圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。,柱的截面尺寸不宜小于250mm250mm，且一般应把握在l0/b30及l0/h25范围内。,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。,3.纵向钢筋：,1)直径及根数,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，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，不应少于6根，且应沿周边均匀布置。,2)配筋率,标准规定，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%；当混凝土强度等级大于C60时不应小于0.7%；当纵向钢筋等级为HRB400或RRB400时，不应小于0.5。一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%。,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+As)/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。,3),纵筋间距,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，其纵向钢筋的最小间距应按梁的规定取值,(,上层,30mm&1.5d),。截面各边纵筋的中距不宜大于,300mm,。,4.箍 筋：,受压构件中箍筋应承受封闭式，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及构件截面短边尺寸，且不应大于15d，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%，箍筋直径不应小于8mm，箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于200mm；箍筋末端应做成135的弯钩，且弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径，或焊成封闭式。,当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过4根时，应设置复合箍筋。,对截面外形简洁的柱，不得承受具有内折角的箍筋，以避开箍筋受拉时产生向外的拉力，使折角处混凝土破损。,例题讲解,:,例10-1：某多层现浇框架构造房屋，底层中间柱按轴心受压构件计算。该柱以承受恒荷载为主，安全等级二级。轴力设计值N2160kN，从根底顶面到一层楼盖顶面的高度H5.6m，混凝土强度等级C25，钢筋承受HRB400。,求：该柱截面尺寸及纵筋面积,5600,N=2160kN,【解】根本设计参数：fc=11.9N/mm2，fy=360N/mm2,1初定截面尺寸,轴心受压构件，承受正方形截面。轴力值较大，取bh400mm。,2确定稳定系数,取计算长度l0=1.0H=5600mm,则,3计算纵筋面积,4 25,5600,N=2160kN,10.2.2,螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算,混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度,到达极限状态时疼惜层已剥落，不考虑,到达极限状态时疼惜层已剥落，不考虑,螺旋箍筋对承载力的影响系数,a,，当,f,cu,k,50N/mm,2,时，取,a,=1.0,；当,f,cu,k,=80N/mm,2,时，取,a,=0.85,，其间直线插值。,标准公式,承受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，则会在远未到达极限承载力之前疼惜层产生剥落，从而影响正常使用。标准规定：,按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按一般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。标准规定：,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，为保证有确定约束效果，标准规定：,螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋A”s 面积的25%,螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为便利施工，s也不宜小于40mm。,【例10-2】某现浇框架构造体系宾馆，其门厅现浇的圆形钢筋混凝土柱直径450mm，承受轴向压力设计值N4680kN，从根底顶面到一层楼盖顶面的距离H4.5m，混凝土强度等级C30，柱中纵向钢筋HRB400，箍筋HPB235。,试进展该柱的配筋计算。,【解】根本参数：fc14.3N/mm2；HRB400级钢筋，fyfy360N/mm2；HPB235级钢筋，fyv210N/mm2。,1按一般箍筋柱计算,取计算长度,l,0,=1.0H=4500mm,，则,d,cor,450,230,390mm,2按螺旋式箍筋柱计算,10 25,S,45mm,1445,3承载力复核,一、轴心受压短柱的受力及破坏,轴心受压,短柱,轴心受压短柱的正截面承载力：,轴心受压短柱的破坏为材料破坏。,本节内容,二、轴心受压长柱的受力及破坏,轴心受压,长柱,稳定系数,稳定系数,j,主要与柱的长细比,l,0,/,b,有关,牢靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的牢靠性。,螺旋箍筋对承载力的影响系数,a,，当,f,cu,k,50N/mm,2,时，取,a,=1.0,；当,f,cu,k,=80N/mm,2,时，取,a,=0.85,，其间直线插值。,三、轴心受压螺旋箍筋柱的承载力,本节完毕,感谢,