8钢筋混凝土受压构件解析

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,*,建筑主体工程施工,钢筋混凝土墙、柱施工,钢筋混凝土柱配筋计算,一、受压构件的概述,1.轴心受压构件：轴向力作用线通过构件截面的几何中心理论上应为物理中心，即重心。,2.偏心受压构件：轴向力作用线不通过构件截面的几何中心；不通过一个主轴时，为单向偏心；不通过二个主轴时，为双向偏心。,3.工程应用：,1轴心受压构件：构造的中间柱近似；,2单向偏心受压构件：构造的边柱；,3双向偏心受压构件：构造的角柱。见图1,中间柱,角,柱,边,柱,二、受压构件的一般构造,1、截面形式和截面尺寸,形式:常用矩形或方形截面，且bh250250mm也有、T、形或环形的，为了节省混凝土，当柱的尺寸较大时，在装配式厂房，承受字形，在拱构造中，承受T形，在柱、电杆、烟囱等可承受形及环形。,尺寸：最小高度、刚度要求。,长细比宜掌握在l0/b30或l0/d25。,柱 h800mm，以50mm为模数,h800mm，以100mm为模数,2、材料选择：,1、混凝土：,选择强度等级较高的混凝土，C20C50。,2、钢筋：,不宜选择高强钢筋，HRB335、HRB400。,假设钢筋的屈服应变小于混凝土破坏时的应变，则钢筋首先到达屈服应变，随后钢筋的应力保持为屈服应力不变，直到混凝土破坏；假设钢筋的屈服应变大于混凝土破坏时的应变，则混凝土破坏时钢筋未屈服。所以，钢筋不宜承受高强钢筋。,柱中为什么,不宜选择高强度钢筋作受压钢筋,？,设计中，不宜选择高强度钢筋作受压钢筋，由于受压钢筋强度过高，不能成充分发挥抗压作用。,三纵向钢筋：钢筋直径及间距、布置、配筋率等。,级别：承受HRB335、HRB400级,直径：纵筋直径d12mm，常在1232mm之间选用，宜用较粗钢筋根数，矩形时不小于4根，圆柱不宜少于8根，且不小于6根；,配劲率：配筋率min0.6%，max5%,钢筋净距:50mm，中距300mm受力钢筋,当偏心受压柱h600mm时，侧面应设d为1016mm的纵向构造钢筋；,四箍筋：钢筋直径及间距、布置、配箍率等。,柱中箍筋应做成,封闭式,；,箍筋直径不应小于纵向钢筋直径的四分之一，且不应小于6mm；,箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的15倍，且不应大于400mm及柱截面的短边尺寸b；,当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于纵向受力钢筋直径的10倍，且不大于200mm，其末端应做135,0,的弯钩。,当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多余3根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多余4根时，应设置复合箍筋。,52.4构造要求,（,5,）常见箍筋形式：,b400,b400,h600,b400,600,h1000,b400,1000,h1500,（,a,）,（,b,）,（,c,）,（,d,）,（,a,）轴心受压,（,b,）、（,c,）、（,d,）偏心受压,52.4构造要求,（,5,）常见箍筋形式：,b,400,b400,600,h1000,b400,1000,h1500,（,e,）,（,f,）,（,e,）轴心受压,（,f,）、（,g,）偏心受压,（,g,）,一、概述,1、轴心受压构件分类,一般箍筋柱：纵筋+一般箍筋矩形箍筋,螺旋箍筋柱：纵筋+螺旋式箍筋,2、轴压构件中纵筋和箍筋的作用,二、配有一般箍筋的轴压构件,一试验争论分析,1、柱的分类：短柱对一般截面L0/i 28；对矩形截面L0/b8、长柱。,轴心受压构件承载力,计算,当构件的四周发生向外突出破坏。,3、长柱的试验争论,会发生失稳破坏。,标准中承受承载力降低系数称为稳定系数考虑这种影响查表2-1。p146,2、短柱的试验争论,二正截面承载力计算公式,Nu=0.9 (fcA+f yAs),正截面设计计算步骤,确定截面尺寸，可按工程阅历配筋率为1%一般箍筋柱正方形的方法确定；,确定实际稳定系数。,确定纵向受压钢筋截面面积，,计算实际配筋率,确定钢筋,例题1 某无侧移多层现浇框架构造的其次层中柱，承受轴心压力N=1840KN，楼层高H=5.4m，混凝土等级为C30fc=14.3N/mm2,用HRB400级钢筋配筋 fy=360N/mm2,是设计该截面。,解：,初步确定截面尺寸,按工程阅历假定受压钢筋配筋率为1%，先不考虑稳定系数的影响，按一般箍筋柱正截面承载力量计算公式确定截面尺寸。,将截面设计成正方形,则有：,取：,b,h,350mm,计算,l,0,1.25H=1.255.4=6.75,（,m,）,l,0,b,6.75,0.35=19.3,查表得：,0.776,计算,A,S,验算最小配筋率,配筋符合要求,选配,8 20,钢筋（,2513mm,2,）,8 20,螺旋式箍筋柱的正截面受压承载力计算,一试验争论分析,1、螺旋式箍筋柱的受力特点：轴向压力较小时，混凝土和纵筋分别受压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不明显；接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混凝土产生较大的横向约束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载力量。,2、螺旋箍筋又称为“间接钢筋”，产生“套箍作用”。,二截面承载力计算:略不需把握,三使用螺旋式箍筋柱的条件留意事项。,3应用应留意的问题,螺旋箍筋柱的承载力量不得大于一般箍筋柱承载力量的1.5倍；,如遇以下状况之一，不考虑螺旋箍筋的影响，按一般箍筋柱计算承载力,当l0/d 12,因瘦长比太大，螺旋箍筋对混凝土的约束作用难以发挥；,按螺旋箍筋柱算得的承载力比按一般箍筋柱算得的还低；,当间接钢筋的换算面积ASSO小于全部纵筋面积的25%，,螺旋箍筋或焊接环式箍筋间距不应大于dcor/5及80mm,也不宜小于40mm，纵筋根数不宜少于8根，沿四周等间距布置。,偏心受压构件正截面承载力计算,在轴向压力和弯矩共同作用下的构件称为偏心受压构件，力的等效作用如,图2-2,所示。,N,e,0,N,M=Ne,0,图2-2,偏心受压构件受力特征介于受压和受弯构件之间的过渡状态，在弯矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被压坏，也有可能混凝土首先被拉坏，因此，偏心受压构件分为两种破坏特征。,大偏心受压柱,小偏心受压柱,1大偏心受压破坏受拉破坏,此类破坏在压力的偏心距较大，发生塑形破坏。,截面的破坏特征是:受拉钢筋首先屈服，最终受压区边缘的混凝土也因压应变到达极限值而被压坏。这种破坏有明显预兆。,2小偏心受压破坏受压破坏,压力的偏心距较小，或虽然偏心距不小但受拉纵筋配置过多时，会发生此种脆性破坏。,截面的破坏特征是：靠近压力一侧的受压区边缘的混凝土压应变首先到达极限值被压坏，该侧的受压钢筋屈服；而压力远侧的钢筋虽受拉但并未屈服应力为,甚至还可能受压。,由于这种破坏始于混凝土受压破坏，故又称为受压破坏，这种破坏无明显预兆。,5.2偏心受压构件,s,A,S,f,y,A,S,e,0,N,b,h,f,y,A,S,f,y,A,S,e,0,N,b,h,s,A,S,f,y,A,S,e,0,N,b,h,（,a,）,（,b,）,（,c,）,（,a,）大偏心受压,：受压区高度较小,（,b,）小偏心受压,：受压区高度较大,（,c,）小偏心受压,：全断面受压,受压区高度,图2-3偏心受压破坏形态,矩形截面偏心受压承载力计算,1大小偏心界限,从两种偏心受压的破坏特征可以看出，两者之间的根本区分在于远离压力作用线一侧的钢筋能否到达屈服强度，这和受弯构件的适筋破坏和超筋破坏两种状况是完全一样的，因此其判别方法应当是完全一样的，故我们用相对受压区高度和界限相对受压区高度比较来进展判别：,大偏心受压：b或x x b,小偏心受压：b或x x b,2影响截面承载力的因素,1、计算偏心距(压力本身作用的偏心矩)e0=M/N,2、附加偏心矩:(混凝土的非均匀性及施工质量等方面的缘由)，,ea取值为：20mm及偏心方向截面尺寸的1/30的较大者。,3、初始偏心矩ei：计算中引用,ei e0 ea,3判定大小偏小受压构件,5-9,注：h0截面有效高度,h0=h-40、50C25以上、C20),4偏心矩增大系数,对于矩形、T形、工字形按下式计算,式中：l0构件计算长度；(笔记,h截面高度；,A构件截面积；,1,偏心矩对截面曲率的影响系数,当,l,0,/h 5,时，取,=,1.0,反之,l,0,/h,5,时，,计算。,2 瘦长比对截面曲率的影响系数，,当l0/h15时，取2=1.0；,反之l0/h 15时，2计算。,1、大偏心公式,例题矩形截面偏心受压柱的截面尺寸bh=300400mm2,柱的计算长度l0=2.8m,as=as=40mm,混凝土强度等极为C30fc=14.3N/mm2,a1=1.0,用HRB400钢筋fy fy360N/mm2,轴向压力N=340kN,弯矩设计值M=200kN.m,按对称配筋计算钢筋的面积。,计算偏心矩ei,ei e0 ea e0初始偏心矩，ea附加偏心矩,e,a,取值为,:20mm,及偏心方向截面尺寸的,1/30,的较大者,故取,e,a,=20mm,e,i,e,0,e,a,=588+20=608 mm,计算由于侧向挠曲引起的偏心矩增大系数,l,0,/h,2800/400=7.05,因此必须考虑纵向弯曲的影响,h,0,h,a,s,=400,40=360mm,初步推断大小偏心,假设ei0.3h0,则按大偏心计算，反之按小偏心计算。,ei 1.021608 621mm 0.3 h0 0.3360=108mm，因此先按大偏心计算。,计算,A,S,及,A,S,选配钢筋,A,s,及,A,S,各选配,4 22,，,A,s,A,S,1520mm,2,1、大小偏压的根本区分：,1两者的根本区分在于：远侧的钢筋是否受拉且屈服；,2前者远侧钢筋受拉屈服，破坏前有预兆，属“延性破坏”；,3后者远侧钢筋不能受拉屈服，破坏时取决于混凝土的抗压 强度且无预兆，属“脆性破坏”；,4存在界限破坏类似受弯构件正截面：远侧钢筋屈服的同时，近侧混凝土压碎。,大、小偏压的分界,