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1、第 6 章 受压构件的截面承载力本章重点：了解轴心受压构件的受力全过程，掌握轴心受压构件正 截面承载力的计算方法，熟悉轴心受力构件的构造要求；了解偏心受压构件的受力工作特征；熟悉两种不同的偏 心受压破坏特征，籍此划分成大偏心及小偏心两类偏心受压 构件；掌握两类偏心受压构件的判别方法；熟悉偏心受压构 件的二阶效应及其计算方法；掌握两类偏心受压构件正截面承载力的计算方法；了解 双向偏心受压构件正截面承载力计算方法；掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算方法。CC-1:关于配有普通箍筋的轴心受压构件1 轴心受压柱根据柱的长细比分为轴心受压短柱与轴心受 压长柱，两种柱的破坏形态显著不同。轴心受压短柱的
2、长细比：矩形截面：l /b W 8 （b为截面较小短边），圆 0形截面：l /d W 7 （为圆柱直径），其他形状的截面：0l / iW 28（ i为截面的最小回转半径i =），否则为0轴心受压长柱。N.图6-5短柱的破坏2轴心受压短柱：可能存在的初 始偏心对承载力无明显影响， 其极限压应变与混凝土棱柱 体大致相同（ = 0.002）， 0般情况下，普通钢筋先于混凝 土达到屈服，受压构件最终承 载力由混凝土被压碎来控制。 但如果配置高屈服强度的纵筋时，可能混凝土已达最大压应变已经破坏而钢筋尚未 达到屈服强度。当荷载较小时，混凝土和钢筋均处于 弹性阶段，荷载、变形与应力的增加均成正比；当荷 载较
3、大时，混凝土塑性变形增大，压缩变形速度大于荷 载增长速度，随着荷载的增加柱中开始出现细微裂缝； 临近破坏时，出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋压 屈外鼓，混凝土被压碎。图6-6长柱的破坏3轴心受压长柱：初始偏心距使构 件产生附加弯矩和弯曲变形，随 着荷载的增加，长柱中部凹侧的 混凝土先出先裂缝，随后被压碎 凸侧的混凝土被拉裂。在应力未 达其材料强度之前，即因构件失 稳而破坏。4轴心受压长柱的承载力（永远） 低于相同条件短柱的承载力，以申代表轴心受压长短柱的承载力比值，申二Ni/Ns 1， uu称为轴压构件的稳定系数。5我们比较常用的三种钢筋的屈服应变：HPB235 ：HRB335HRB400 ：
4、E = 2.1x105N / mm2 ，sE =2.0x105N /mm2sE =2.0x105N /mm2sf = 210N / mm2 ，y = 0.001 ；f = 300N / mm2y = 0.0015 ；f = 360N /mm2 ，y = 0.0018，三种钢筋的屈服应变均小于混凝土的极限压应变 =0. 00，2那么，在混凝土应力达到 f 之前，钢筋已达屈 0c服强度，这正是我们所需要的状况。当采用更高强钢筋或冷加工钢筋时，混凝土达屈服强度时钢筋的应变与混凝土的应变保持同步，即= 0.002 ,钢筋应力 0b 二 0.002E 二 0.002X 2.0x105 二 400N/mm
5、2 通常小于屈服强 ss度f，钢筋性能未得到充分发挥即达破坏，因此受压构件 y中不宜使用屈服强度过高的钢筋。1、计算公式：CC-2:轴心受压柱的正截面承载力计算:N 3%时,计算目标：A ；s验算目标：N或除A以外的其他要素。s式中申稳定系数（查表）;注意：正截面问题的共性为：计算截面上的应力平衡是建立计算公式的主要依据。2、计算步骤： 准备数据：（按内力，材料，几何尺寸，相关参数顺序） 计算A :将公式的“$”号换为“=”号。s 实际配置受压钢筋和箍筋（必须满足相关构造要求）。好。注意“前提限定条件”和“结果判别条件”。当配筋率P 3% 时，要按A二bxh A重新计算。s3、构造要求： （请
6、学生按以下条款自己总结） 对混凝土材料和钢筋材料的要求： 对柱截面形式和几何尺寸的要求： 纵向钢筋和箍筋设置的要求：4、验算步骤： 将已知数据以及计算结果带入计算公式，看是否满 足规定要求，满足则可，当不满足时应则重新设计。例题某轴心受压柱，轴力设计值 N二2420kN，柱高H二3.6m，计算高度l二1.25H，混凝土强度等级0为C25，纵筋强度等级为HRB335，试求柱截面尺 寸，并配置纵向钢筋。 解 1、准备数据：N 二 2420kN ； C25 : f 二 11.9N/ mm2，cHRB335 : f = 300N/ mm2 ； l 二 1.25H 二 4.5m。y0按2% 的配筋率初步
7、估算柱截面：Ae x(11.9 + 0.02X 300)= 2.42x106，Ae = 135195.5mm2，采用正方形截面，则b = h = ：Ae = 368mm，取 A = b x h = 400mm x 400mm， l = 1.25H = 4.5m ；0由 l / b = 4500/400=11.25 查表：申=0.961。02、计算：由Np = 0.6%smin实配箍筋：08250，符合构造要求。好。截面配筋图：IGO.-lOOCC-3：配有螺旋式或环式箍筋（间接钢筋）的轴心受压正截arA y sslAiy ssldcor面抗压承载原理1、当圆柱体混凝土构件受到侧向液压作用时，其
8、正截面抗压强度f G ）随侧向液压a （= b ）c1 1 2 3 的增大而显著增大，可取：f = f + 4a .（1）。c1 c r2、设： A 为螺旋箍筋截面面积，ss1s为螺旋筋的间距，d为螺旋cor箍筋的内径，当螺旋筋的应力达到f时，由隔离体N平 yx2 f Aa =y_sslr sdcor2)衡：可得： a sd = 2 f A ，r cor y ss13、将（2）带入（1），得：3)8f A=f +ysslc1 c sdcor4、构件的承载力 R 由两部分构成，核心混凝土的受压承载力f A ,（A =k d2 /4）和受压纵向钢筋的承载力fA c1 cor cor cory s之
9、和，由轴向力平衡，按SWR，可得：NWf A+ fAc1 cor y s将( 3)式代入取代上式中的 f ，得：c1N f8 fyAss1)Af ANW(f +isi) A + f Ac sd cor y scor8 A ANWfA+ fA + f ssl cor (4)c cor y s y sdcor即：承载能力W核心混凝土的承载力+受压筋承载力+螺旋箍筋的承载力。5、将A 兀cor cor8 A Ad2 /4 带入（4）最后一项 8AsslAeor，得: sdeor兀d28 AXeer-8 A Ass1 （ sdcorcor ssl 42 兀dAeor ss1sdscor式中，兀d为一圈
10、螺旋箍筋的周长，兀d A是一圈箍eoreor ss1筋的体积，每一圈的间距s，体积兀d A除以高度s恰 eor ss1好转换为间接钢筋的换算截面面积，令其为 A ，有：ss02 x也亠2 A，于是得原理表达式：sss0NWf A+ fA，+ 2f A （5）e eor y s y ss0CC-4:螺旋箍筋轴压公式：（根据其原理和原理表达式，并考虑其他影响因素形成）1、计算公式：NW0.9fA + fA + 2 f A ）e eor y s y ss0其中a为折减系数，当WC50时，a二1.0。限制条件： 按上式算得的承载力设计值不应大于按普通箍筋公式算得结果的 1.5 倍； 当l /d 12，
11、或当算得的承载力小于按普通箍筋0的计算结果，或当 A 小于纵筋全面积的 25% ss0时，应按普通箍筋的公式计算。2、计算目标：求解A与A。ss0 s验算目标：求N，或者除A与A之外的其他数据。ss0 s3、计算步骤： 准备数据（公式中除A和A以外的其它数据，包ss0 s括：内力 N ；材料；几何尺寸；有关参数）； 预设A（通常按1% T 2.5%的配筋率，并实配），代s入公式求A “$”号变“二”号）；ss0 配置螺旋箍筋，通常先假定直径A，然后求s，并ss1令其满足构造要求（40WsW80或40WsWd /5 ）。cor4、构造要求：在配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的轴心受压柱 中，如计算中
12、考虑间接钢筋的作用，则间接钢筋的间距 不应大于80mm及d /5 （ d为间接钢筋内表面确定的 cor cor核心截面直径），且不应小于40mm ；间接钢筋的直径不 应小于d /4，且不应小于6mm， d为纵向钢筋的最大直 径。5、验算：将已知数据以及计算结果带入计算公式，看是否满足规定要求，满足则可，不满足，则重新设计。例 某砌体结构宾馆的底层门厅的现浇钢筋混凝土柱，采 用圆形截面，直径450mm，不考虑侧向位移，按轴心受压 设计。轴力设计值N = 4680kN，计算长度l二H二4.5m， 0混凝土强度等级为C30，纵筋采用HRB400，螺旋钢筋采用 HRB335 ，试求柱配筋。注：例题条件
13、中存在的严重问题是相对于轴力值柱截面尺寸选的偏小或混凝土强度等级偏低。按选定的柱截面“轴压比”高 达2.06。对于非抗震柱构件，通常控制轴压比1.5，当抗震 时更严，根据抗震等级，轴压比控制在0.6 T 0.9解：1.准备数据：N 二 4680kN ； C30 : f 二 14.3N/ mm2，纵筋cHRB400 : f = 360N/ mm2 ,螺旋箍筋 H R B 3 35yf = 300N/ mm2； 圆 柱截面 d = 450mm,yA = 159043.1mm2,查表：一类环境混凝土保护层最小厚度 c = 30mm ， d = 450 - 30 x 2 = 390，corA = 119459.1mm ；WC50： a =1.0, l /d = 10 :查表 cor 0P = 0.9575 o2预设配筋1225 （不妥，对于圆形截面，配筋根数宜能被 4 整除，以利施工）， A = 4909mm2 ， s由N Ax 25% = 1227.3mm2可。3ss0s选螺旋箍筋12，A = 113.1mm2,ssl兀d A 兀 x 390x 113.1s = cor ss1 = 48.2mmA2874.2ss0取 s = 45 ，实际， A =ss0兀d A “ 390x 113.1 = 3079.4c
