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1、第8章,混凝土柱承载力计算原理,(a)轴心受压,(b)单向偏心受压,(c)双向偏心受压 受压构件概述,第8章 混凝土柱承载力计算原理,受压构件概述 按受力情况不同分类:,第8章,混凝土柱承载力计算原理,受压构件概述,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。,第8章 第8章,混凝土柱承载力计算原理 混凝土柱承载力计算原理,受压构件概述 受压构件概述,第8章 第8章,混凝土柱承载力计算原理 混凝土柱承载力计算原理,受压构件概述 受压构件概述,敦织笋牟牢卒蒙痉氓凋骨划执用购夫鼻情圾集伦底期兹呐外结艰柬吠汁寨工程结构第8章 混凝土柱承载力计
2、算原理工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理,受压构件概述,受压构件概述,第8章 第8章,混凝土柱承载力计算原理 混凝土柱承载力计算原理,都江堰某建筑，柱端破坏，右侧的柱柱顶显示：箍筋间距很大，未加密! 受压构件概述,第8章 第8章,混凝土柱承载力计算原理 混凝土柱承载力计算原理,由于双向受弯、受剪,加上扭转作用，震害比内柱重。 受压构件概述,第8章,混凝土柱承载力计算原理, 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 通常由于施工的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀 性、钢筋可能不对称布置等原因，往往存在一定的初始偏心距。 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
3、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。 如：,其余可视为单向受压构件 可视为轴心受压构件 受压构件概述,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.1 受压构件的一般构造要求 材料强度等级 混凝土：为了减小柱截面尺寸，节省钢材，宜采用较高强度等 级的混凝土，一般采用C20C40强度等级混凝土；对 于高层建筑的底层柱，必要时可采用C50以上的高强,度混凝土。 可视为双向受压构件,纵 箍,筋：宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500 ， 也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400 。 筋：宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HR
4、B500、 HRBF500 钢筋， 也可采用HRB335、HRBF335 钢筋。 8.1 受压构件的一般构造要求,辑抬奄种妄肋恒橇甘茵奈怕达峦宛房升簧峪撒帘至狠泌格阂华深敲筑滴阳工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理,0 30 , 0 25 , 一般取15左右；, max 5 %,第8章,混凝土柱承载力计算原理,截面形式及尺寸 截面形式： 轴心受压：正方形或边长接近的矩形、圆形、多边形 偏心受压：矩形 截面尺寸：宜同时满足以下四个条件 250mm250mm;,l l b h 根据经济配筋率（0.8%2%)选择合适的截面尺寸； 截面尺寸宜符合模数：800mm
5、以下宜取50mm的倍数； 800mm 以上者可取100mm的倍数。 8.1 受压构件的一般构造要求,第8章,混凝土柱承载力计算原理,N 8.1 受压构件的一般构造要求,N,纵向受力钢筋 直径：宜较粗，不宜小于12mm，通常在1232mm范围内选用。 布置方式： 轴心受压：沿截面周边均匀对称布置，要成双配置。矩形截面的 钢筋根数不应少于4根，圆形截面的钢筋根数不宜少 于8根，不应小于6根。 偏心受压：沿偏心力作用方向两侧布置。,第8章,混凝土柱承载力计算原理,配筋率：对轴心受压柱, 0 . 6 %, min, 总, 0 . 2 %, min, 一侧 ,改善其脆性特征，避免混凝土突然压溃，能够承受
6、收缩和温度 引起的拉应力，并使受压构件具有必要的刚度和抗偶然偏心作 用的能力。 8.1 受压构件的一般构造要求,第8章,混凝土柱承载力计算原理,钢筋间距：,钢筋净距不应小于50mm 混凝土结构设计规范规定受压构件最小配筋率的目的是：,钢筋中距不应大于300mm 或200mm（抗震地区）,混凝土保护层厚度： 定义：钢筋外表面到截面边缘的垂直距离，称为混凝土保护层 厚度，用c表示。 8.1 受压构件的一般构造要求,第8章,混凝土柱承载力计算原理,受压构件概述,箍筋,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.1 受压构件的一般构造要求,附加箍筋：,b400,b400,b400,b400,附加箍筋 注：柱子
7、纵筋搭接长度范围内箍筋直径、间距应按规范规定采用。,些奔怜禄样懒某程攫刽寝币舅蜒众嚣僵挪瘸阀奎死嘶计恍苫郭集毙拯践嫉工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理,则 s Es s Esc s c c,Ec,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.1 受压构件的一般构造要求,当b400mm，且各边纵筋根数多于3根时； 虽b400mm，但各边纵筋根数多于4根时； 在地震区，需按规范设置附加箍筋。,附加箍筋的应用场合,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,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
8、,根据构造的不同可分为：普通箍筋柱、螺旋箍筋柱、钢管混凝 土柱及钢骨混凝土柱四大类。,箍筋,普通钢箍柱,螺旋钢箍柱,纵筋 箍筋,纵筋 螺旋 箍筋,螺旋 作用？ 箍筋 8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,8.2.1 轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算,如图所示：,c, s, s,1.受力分析和破坏形态 短柱 由各种偶然因素造成初始偏心距和附加弯矩，但很小， 可略去。在轴向压力的作用下，整个截面上的应力、应变基 本上是均匀分布的。 N,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,构件的破坏过程：
9、,第一 阶段,第三 阶段,弹塑性 阶段,O, fc y fc,Nc,拐 点,c- Nc曲线,s- Nc曲 线,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,使整个构件破坏。此阶段是计算轴心受压构件极限强度的依据。,第一阶段：弹性阶段,E,E, s c,E c 在相同的荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土压应力增加得,快，截面上的钢筋和混凝土应力的比值不断调整，这种现象称 为钢筋和混凝土之间的应力重分布，是由混凝土的塑性性质引 起的。,第三阶段：破坏阶段 当混凝土压应力达到峰值所对应的应变值时，构件上的纵向裂 缝继续发展，箍筋间的纵筋发生压屈向外凸出，混凝土被压碎而,第8章,
10、混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,极限破坏状态时截面的应力分析: 混凝土,混凝土达到极限压应变，被压碎。,即,，,c f c, 0.002 0,短叭属爷时觅肘学凳柑窒唐吓但捍嗡饰兜霍推上圈骡噶黍洋恬灌钨珊午蕴工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,对矩形截面： 短柱： 对圆形截面： 对任意截面：,l / b 8 0 l / d 7 0 l / i 28 0,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,8.2.2轴心受压螺旋式箍筋柱正截
11、面受压承载力计算 1.受力性能 不同配筋形式柱的荷载-应变曲线,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度 1 f c 4 2,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,2,fyAss1,fyAss1,2,s,dcor,s,(a),(b),(c),第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,2,fyAss1,fyAss1,2,dcor,s,(b),(a),(c), 2 sd cor 2 f y Ass1,2
12、 f y Ass1 s dcor, 2 ,8 f y Ass1 s d cor, 1 f c ,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）, Acor,N u 1 Acor f y As f c Acor f y As ,8 f y Ass1 s d cor,s 1 f c 4 2,扶愉耙剿着魂田贤肆便酷颧博篡年尹腮态萤船杠罪妇盐剧筋澈严碱慎龄粘工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理,d cor Ass1,d cor Ass1,混凝土柱承载力计算原理,第8章,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,2,2,dcor fyAss1,s,(a),(b),(c),d
13、cor Ass1 s Ass 0,Ass 0 s fyAss1 N u f c Acor f y As 2 f y Ass 0, Acor,N u 1 Acor f y As f c Acor f y As ,8 f y Ass1 s d cor,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,s 1 f c 4 2,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,当fcu,k50N/mm2时，取 = 1.0；,2.承载力计算公式,当fcu,k=80N/mm2时，取 =0.85，其间直线插值。 采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。,N N u 0.9( fc Acor f
14、y As 2f y Ass 0 ) Ass 0 s 间接钢筋对混凝土约束的折减系数，,第8章,混凝土柱承载力计算原理, 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 按螺旋箍筋计算的构件受压承载力设计值,不应大于按普通箍筋柱计算的受压承载力设计值的1.5倍。 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。 对长细比 l0/d大于12的柱按普通箍筋柱计算。, 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,有一定约束效果： 螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋As
15、 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。 8.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.3 偏心受压构件计算的基本原则 压力和弯矩共同作用下的截面受力性能,=,M=N e0,N,As,As,N,e0,As,As,压弯构件,偏心受压构件 8.3 偏心受压构件计算的基本原则,第8章,混凝土柱承载力计算原理,=,N,As,M=N e0 As,N,e0,As,As,压弯构件,偏心受压构件,偏心距e0=0时？,当e0时，即N=0，？ 偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯 构件之间。 8.
16、3 偏心受压构件计算的基本原则,As,As,h0,a,a,b,8.3 偏心受压构件计算的基本原则 压力和弯矩共同作用下的截面受力性能,第8章,混凝土柱承载力计算原理,1 偏心受压构件正截面的破坏形态 偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关,偏心距e0较大 8.3 偏心受压构件计算的基本原则,fyAs,fyAs,（1）受拉破坏 N,M,M较大，N较小 As配筋合适,fyAs,fyAs,N,e0,趴剁崔秦滚溺虽谚观虹力永吹笑敛讼穗锦旦俱剁前烯凶罪遂虏挝溜术延丹工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理工程结构第8章 混凝土柱承载力计算原理,当相对偏心距e0/h0较小,或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时,第8章,混凝土柱承载力计算原理,8.3 偏心受压构件计算的基本原则, 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展 较快，首先达到屈服。 此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小 最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区
