《建筑结构基础第4章混凝土受压构件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑结构基础第4章混凝土受压构件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 混凝土受压构件,受压构件：承受轴向压力为主的构件。 典型构件：柱、墙、桁架的受压弦件等。,1,受压构件按纵向压力作用位置不同分为：,轴心受压构件：纵向压力作用线与构件截面形心轴线重合。 偏心受压构件：纵向压力作用线与构件截面形心轴线不重合； 或既有轴心压力，又有弯矩等作用。 偏心受压分为单向偏心受压和双向偏心受压。,2,4.1 受压构件的构造要求,二、截面形式及尺寸 轴心受压构件多采用正方形截面，偏心受压多采用矩形截面。也可根据要求采用其他形式的截面形状。 柱截面尺寸不宜小于250mm。为了避免长细比太大而过多降低构件承载力，构件长细比30。当截面尺寸小于等于800mm时，以50mm为
2、模数；当截面尺寸大于800mm时，以100mm为模数。,一、材料要求 宜采用强度等级较高的混凝土，一般为C30-C40。 纵向受力钢筋不宜采用过高强度钢筋，宜采用HRB(F)400、HRB (F) 500级，也可采用HRB(F)335级。箍筋一般采用HPB300和HRB335级。,3,三、纵向钢筋 1、直径、根数：纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，矩形截面纵筋根数不应少于4根，圆形截面纵筋根数不应少于6根，不宜少于8根。 2、纵筋布置：轴心受压构件的纵向钢筋应沿柱截面周边均匀布置；偏心受压构件纵向受力钢筋应布置偏心方向的两侧，通常沿柱的短边方向设置。圆形截面纵向钢筋应沿截面周边均匀布置。 3
3、、纵筋间距：当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋净距不应小于50mm，对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距应按梁的规定取值。纵筋中距不应大于300mm，混凝土保护层最小厚度为20mm。,4,4、配筋率：一侧纵向钢筋的配筋率不应小于0.2%，全部纵筋的配筋率不小于0.5% (或0.55% ， 0.60% ），详见附表18。 5、构造纵筋：当柱的截面高度h600mm时，在侧面应设置直径为10-16mm的纵向构造钢筋，并相应地设置复合箍筋或拉筋。,5,四、箍筋 箍筋应采用封闭式，末端应做成135弯钩，弯钩平直段长度不小于箍筋直径的5倍。 箍筋直径不应小于6mm，且不应小于dmax/4（dmax为纵筋的最
4、大直径）。 箍筋间距不应大于构件截面短边尺寸及400mm，且不应大于15dmin（dmin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，间距不应大于纵向受力钢筋最小直径的10倍，且不应大于200mm。 当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数多于3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数多于4根时，应设置复合箍筋。,6,柱中箍筋形式,7,当柱的截面有缺角或 截面形状时，不得采用具有内折角的箍筋，而应采用分离式箍筋形式，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。,8,箍筋配置方式：配置普通箍筋柱 配置螺旋箍筋柱,普通箍筋柱,螺旋箍筋柱,4.2 轴心受
5、压构件正截面承载力计算,9,1、短柱的破坏特征 构件中出现纵向裂缝，纵筋屈服，混凝土达到极限压应变。 轴压构件，极限压应变取值： 普通混凝土：0.002 高强混凝土：0.0020.00215 构件破坏时相应的钢筋应力：,一、轴心受压柱的破坏特征,10,2、长柱的破坏特征及稳定系数 长柱存在初始偏心距，产生附加弯矩，产 生相应的侧向挠度，使长柱在轴力和弯矩的共 同作用下发生破坏。,结论： 相同条件下,长柱破坏荷载低于短柱；长细比越大，承载能力降低越多； 混凝土设计规范用稳定系数j来表示长柱承载力的降低程度，见表4.1。,11,表4.1 轴心受压构件的稳定系数,12,二、 正截面受压承载力计算公式
6、, 稳定系数，按表4.1采用;,A 截面面积；当纵向钢筋配筋率大于3时，式中的A应用 ；,。,纵向钢筋抗压强度设计值；,纵向钢筋抗压强度的截面面积；,13,1.截面设计,已知：bh，fc，f y， l0，N, 求As,三、 计算方法及实例,若截面尺寸未知，可先假设 估算出截面尺寸，再用公式计算出 。,可直接利用公式求解：,例题4.1。,14,2.承载力校核,安全；否则，不安全。,已知：bh，fc， f y， l0， As，求Nu,当Nu N，,直接利用公式求解：,例题4.2。,15,偏心距e0=0时，为轴心受压构件；当e0时，即N=0时，为受弯构件； 偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受
7、压构件和受弯构件之间； 建筑结构中的钢筋混凝土柱子绝大多数均为压弯构件。 破坏形态与相对偏心距和纵筋数量有很大关系。,4.3 偏心受压构件正截面的受力性能,16,一、偏心受压构件破坏形态,1、大偏心受压破坏（受拉破坏） 偏心矩较大且受拉钢筋配置不太多时发生。 破坏形态与适筋受弯构件的破坏形态完全相同：受拉钢筋首先达到屈服，然后是受压钢筋达到屈服，最后由于受压区混凝土压碎而导致构件破坏。构件破坏前有明显预兆，裂缝开展显著，变形急剧增大，其破坏属于塑性破坏。,17,N的偏心距较大，且As不太多。破坏与适筋受弯构件相似。,大偏心受压破坏（受拉破坏）,(a),(b),18,2、小偏心受压破坏（受压破坏
8、） 当偏心距较小，或者偏心距较大但受拉钢筋配置过多时发生。 破坏时混凝土被压碎，受压钢筋屈服，离纵向压力较远一侧的钢筋无论是受压还是受拉，均没有达到屈服。 构件破坏前没有明显预兆，属于脆性破坏。,19,(a),(c),(b),小偏心受压破坏（受压破坏），破坏与超筋受弯构件相似。,20,相同之处：截面的最终破坏都是受压区边缘混凝土被压碎，离纵向力较近的受压钢筋屈服.,不同之处：大偏心受压破坏受拉、受压钢筋均屈服；小偏心受压破坏离纵向力较远一侧的钢筋没有屈服。,界限破坏：受拉钢筋达到屈服的同时，受压区混凝土被压碎。,大、小偏心受压破坏比较：,21,二、 大小偏心受压破坏的界限,大偏心受压,小偏心受
9、压,界限破坏,受拉钢筋应力达到屈服强度的同时受压区边缘混凝土刚好达到极限压应变，是两类偏心受压破坏的界限状态。 大、小偏心受压破坏的界限，可采用受弯构件正截面 中的超筋与适筋的界限予以划分。,22,由于施工误差、计算偏差及材料的不均匀等原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因素的不利影响，引入附加偏心距ea。,规范规定，附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值，此处h是指偏心方向的截面尺寸。,三、 附加偏心距,在正截面压弯承载力计算中，偏心距取理论偏心距e0=M/N与附加偏心距ea之和，称为初始偏心距ei。,23,四、附加弯矩,钢筋混凝土柱在承受偏心受压荷载后，会产生纵
10、向弯曲变形和侧向挠度，侧向挠度还会产生附加弯矩。因此在承载力计算时杆件挠曲产生的附加弯矩。,24, 弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩比M1/M2不大于0.9且设计轴压比不大于0.9时，若构件的长细比满足下式要求时，可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响。 M1、M2分别为偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为M2 ，绝对值较小端为M1 ，当构件按单曲率弯曲时，取正值，否则取负值； l c构件的计算长度，可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离； i偏心方向的截面回转半径。,考虑附加弯矩的条件：,25
11、, 考虑轴向压力在杆件挠曲中产生的二阶效应，控制截面弯矩设计值按下列公式计算： Cm构件端截面偏心距调节系数，当小于0.7时取0.7； hns弯矩增大系数； N 与弯矩设计值M2相应的轴向压力设计值。,26,4.4 偏心受压构件正截面承载力计算,（一）大偏心受压,一、基本计算公式及适用条件,27,适用条件:,28,（二） 小偏心受压,适用条件:,29,对称配筋：,二、矩形截面对称配筋计算方法及实例,对称配筋的意义：,偏压构件有时承受来自两个方向的弯矩作用，宜采用对称配筋。 对于装配式柱来讲，采用对称配筋比较方便，吊装时不容易出错。 对称配筋的偏心受压构件设计和施工都比较简便。,目前，对称配筋在工程中应用广泛。,缺点：与非对称配筋相比较，用钢量大，不经济。,30,（一）大偏心受压（ ）,适用条件:,31,（二） 小偏心受压（ ）,可近似求得：,32, 大偏心受压,1、大小偏心受压的判别,（三）设计计算方法, 小偏心受压,求纵向受力钢筋面积,（1）截面设计,33,（2）大偏心受压,验算最小配筋率。,34,3、小偏心受压,验算最小配筋率。,例4.3。,35,求：构件能够承担Nu、Mu,解：,先用大偏压公式求得,（2）承载力校核,若 b 大偏心受压，,直接解得NuMuNue0,若 b 小偏心受压，,则按小偏心公式重求 (基本方程)，再解得NuMu。,36,本讲结束,37,
