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1、混凝土结构混凝土结构Concrete Structure第六章第六章 受压构件承载力计算受压构件承载力计算Compressive Element or Column第六章第六章 受压构件的截面承载力受压构件的截面承载力6. 1 6. 1 概概 述述6. 2 6. 2 轴心受压构件承载力轴心受压构件承载力6. 3 6. 3 偏心受压构件的正截面受压破坏形态偏心受压构件的正截面受压破坏形态6. 4 6. 4 偏心受压长柱的二阶弯矩偏心受压长柱的二阶弯矩6. 5 6. 5 矩形截面偏压构件正截面承载力计算矩形截面偏压构件正截面承载力计算6. 6 6. 6 矩形截面非对称配筋构件正截面承载的计算矩形截
2、面非对称配筋构件正截面承载的计算6. 7 6. 7 矩形截面对称配筋构件正截面承载的计算方法矩形截面对称配筋构件正截面承载的计算方法6. 8 6. 8 对称配筋对称配筋I I形截面偏压构件正截面承载力计算形截面偏压构件正截面承载力计算6. 9 6. 9 正截面承载力正截面承载力N Nu u-M-Mu u的相关曲线及应用的相关曲线及应用6. 10 6. 10 双向偏心受压构件的正截面承载力计算双向偏心受压构件的正截面承载力计算6. 11 6. 11 偏心受压构件斜截面承载力计算偏心受压构件斜截面承载力计算基本要求基本要求重点重点 轴轴心心受受压压构构件件承承载载力力：一一般般配配筋筋的的轴轴压压
3、构构件件的的试试验验研研究究，纵纵向向弯弯曲曲特特点点，计计算算公公式式，构构造造要要求求；螺螺旋旋箍箍筋筋的的轴压构件计算公式，构造要求。轴压构件计算公式，构造要求。偏偏心心受受压压构构件件的的受受力力性性能能：试试验验研研究究，偏偏压压构构件件的的破破坏坏形形态态与与特特点点，两两种种偏偏心心受受压压破破坏坏的的界界限限，附附加加偏偏心心距距，纵向弯曲影响，纵向弯曲影响，M-NM-N相关曲线。相关曲线。偏偏心心受受压压构构件件正正截截面面承承载载力力计计算算，不不对对称称配配筋筋小小偏偏心心受受压压构构件件承承载载力力计计算算，对对称称配配筋筋矩矩形形截截面面偏偏心心受受压压构构件件的的正
4、正截截面面承承载载力力计计算算，包包括括设设计计截截面面和和复复核核截截面面的的计计算算方法。对称配筋工字形截面偏压构件的正截面强度计算。方法。对称配筋工字形截面偏压构件的正截面强度计算。 轴心轴心受力构受力构件承载件承载能力与能力与协议材协议材料的关料的关系系 偏心偏心受压构受压构件正截件正截面承载面承载力计算力计算方法。方法。 受压构件（柱）受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破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。坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。6.1概概概概 述述述述6.2.1 6.2.1 概概 述述截面形式：正方形、矩形、圆形、多
5、边形、环形等6.2轴心受压构件承载力轴心受压构件承载力轴心受压构件承载力轴心受压构件承载力在钢筋混凝土结构中，真正的轴心受压构件极少，这是由于实际的轴向荷载总有一些偏心或兼有一些弯矩，只要偏心或弯矩相对于轴向合力很小，设计或检算是可略去不计时，即可按轴心受压构件计算 如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中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。件计算。轴心受压：桁架受压腹杆，框架内柱6.2 轴心受压构件的承载力计算配筋形式：纵向钢筋+箍筋密布螺旋式螺旋箍筋普通箍筋环形配箍普通配箍箍筋种
6、类:6.2 轴心受压构件的承载力计算纵向钢筋作用: 协助混凝土受压协助混凝土受压 承担弯矩作用承担弯矩作用防止脆性破坏，增加结构延性防止脆性破坏，增加结构延性 减小减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。响。箍 筋 作 用:与纵筋组成空间骨架，减少纵筋的计算长度因而避免纵筋过早的压屈而降低柱的承载力6.2.2 6.2.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件加载初期整个截面的应变是均匀分布的荷载增加整个截面的应变迅速增加加载末期混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝保护层剥落，纵筋向外凸，砼被压碎而破坏破坏形态及过程：6.2 轴心受压构件的承载力计
7、算1. 受力特点：柱(受压构件)l0/i 28 l0/b 8l0/i 28初始偏心产生附加弯矩短柱 长柱加大初始偏心，最终构件是在M，N共同作用下破坏。附加弯矩引起挠度长柱：这就是所谓的这就是所谓的“失稳破坏失稳破坏”6.2 轴心受压构件的承载力计算在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长柱的承载力低于短柱。 (采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度)在构件破坏时，混凝土和钢筋的应变都小于材料破坏时的极限应变值失稳破坏稳定系数与构件的长细比有关:6.2 轴心受压构件的承载力计算长细比：l0/i (或l0/b)短柱承载力：混凝土：钢 筋：当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服 s=0.002Es=0
8、.0022.0105=400N/mm2纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。混凝土极限压应变为：0.0026.2 轴心受压构件的承载力计算2. 正截面承载力计算公式：Ac 截面面积：当b或d 300mm时当 0.03时NAsfcf y AsbhAc=AAsfc 0.8当构件质量确有保证时（如混凝土成型、截面和轴线尺寸等），可不受此限制6.2 轴心受压构件的承载力计算 稳定系数，反映受压构件的承载力随长细比增大而降低的现象。 = N长/N短 1.0As 纵筋截面面积f c 混凝土受压强度设计值f y 纵筋强度设计值6.2 轴心受压构件的承载力计算短柱：1.0长柱：l0 构件的计算长度，与构件端部
9、的支承条件有关。两端铰一端固定，一端铰支两端固定一端固定，一端自由实际结构按规范规定取值1.0l0.7l0.5l2.0l6.2 轴心受压构件的承载力计算如：一般多层房屋的钢筋混凝土框架柱：现浇楼盖：底层柱其余各层柱装配式楼盖：底层柱其余各层柱注：其中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面 的高度；对其余各层柱为上下层楼盖顶面之间的高度l0 = 1.0Hl0 = 1.25Hl0 = 1.25Hl0 = 1.5H6.2 轴心受压构件的承载力计算3. 公式应用 截面设计：纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm由公式得已知：bh，fc, f y, l0, N, 求As minmin = 0.4% 800mm
10、时，截面尺寸 以100mm为模数；配筋率：0.4% 5% d 12mm 或更粗一些防止过早压屈配 筋： As A纵向钢筋的数量不少于4根，并应沿柱截面四周均匀、对称地分布纵筋：增加柱的承载能力，减少混凝土破坏的脆性性质，并抵抗因混凝土收缩变形构件温度变形及偶然的偏心产生的拉应力纵筋：50mm净距 350mm箍筋：S 400mm且b间 距：箍筋：不但可以防止纵向钢筋发生压屈、增强柱的 抗剪强度，而且在施工时起临时固定纵向钢 筋位置的作用，还对混凝土受压后的侧向膨 胀起约束作用，因此应做成封闭形式 直径 6mm 或 d/4 箍筋形式根据截面形状、尺寸及纵向钢筋根数确定 S 15d 绑扎骨架S 20
11、d 焊接骨架6.2.3 6.2.3 配有螺旋箍筋的轴心受压构件配有螺旋箍筋的轴心受压构件1. 原理：纵向压缩当N增大，砼的横向变形足够大时，对箍筋形成径向压力，反过来箍筋对砼施加被动的径向均匀约束压力。提高柱的承载力横向变形纵向裂纹(横向拉坏)若约束横向变形，使砼处于三向受压状态应用：仅在轴向受力较大，而截面尺寸受到限制时采用 配置的箍筋较多达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）x = 02. 基本公式：螺旋箍筋对承载力的折减系数螺旋箍筋对承载力的折减系数a a，当，当C50时，取时，取a a = 1.0；当；当=C80时，取时，取a a =0.85，其间
12、直线插值。，其间直线插值。第六章 受压构件6.2 轴心受压构件的承载力计算间接钢筋的换算截面面积间接钢筋的换算截面面积令令2a2a= /2；并考虑可靠度的调整系数；并考虑可靠度的调整系数0.9,则则采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。采用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，则会在远未达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。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，规范规定， 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍
13、筋柱受压承载力的力的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。规范规定压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定 对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。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螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距和间距s有关，为保证有关，为保证由一定约束效果，规范规定：由一定约束效果，规范规定： 螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As 面积的面积的25% 螺旋箍筋的间
14、距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同时为，同时为方便施工，方便施工，s也不应小于也不应小于40mm。第六章 受压构件6.2 轴心受压构件的承载力计算构造措施： 截面形式：通常为正多边形（六角形或八角形），有时也用圆形，但圆形的模板制作比较复杂； 纵向钢筋： As Acor0.4% 螺旋筋：直径通常为6-16mm。根数不少于根数不少于6根，沿圆周作等距离布置根，沿圆周作等距离布置思考题1、钢筋混凝土轴心受压构件中，若用、级 钢筋为受力钢筋当加载至破坏时，纵筋压应 变是否进入流幅阶段？为什么？2、轴心受压构件计算中的稳定系数是如何确 定的？3、螺旋钢筋（间接钢筋）柱为什么比普通箍筋 柱承载力高？在哪些情况下不考虑间接钢筋 柱承载力的提高？
