《水工钢筋混凝土结构学课件(钢筋砼受压构件承载力计算)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工钢筋混凝土结构学课件(钢筋砼受压构件承载力计算)（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述 第五章第五章 钢筋砼受压构件承载力计算钢筋砼受压构件承载力计算受压构件分为轴心受压和偏心受压。受压构件分为轴心受压和偏心受压。实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范对偏心很小可略去不计，构件按轴心受压计算。对偏心很小可略去不计，构件按轴心受压计算。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述水电站厂房柱水电站厂房柱 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述工作桥的支承排架工作桥的支承排架 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求一、截面形
2、式和尺寸一、截面形式和尺寸v采用采用方形或方形或矩形截面，矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，截面长边布在弯矩作用方向，长短边比值长短边比值1.51.52.52.5。也可。也可采用采用T T形、形、工字形截面。工字形截面。桩常用圆形截面。桩常用圆形截面。v截面尺寸不宜过小，截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长水工建筑现浇立柱边长 300300mmmm。v截面边长截面边长 800mm，50mm为模数，边长为模数，边长 800mm，以以100mm为模数。为模数。 二、砼二、砼v受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度等级较受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度等级较高的砼，如高的砼，如C2
3、0C20、C25 C25 、C30C30或更高。或更高。第一节第一节 受压构件的构造要求受压构件的构造要求 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求三、纵向钢筋三、纵向钢筋v作用：作用：协助协助砼受压；砼受压；承担弯矩承担弯矩。 常用常用IIII级、级、IIIIII级。不宜用高强钢筋，不宜级。不宜用高强钢筋，不宜 用冷拉钢筋用冷拉钢筋。直径直径 1212mmmm，常用直径常用直径12123232mmmm。现浇时纵筋净距现浇时纵筋净距 5050mmmm，最大间距最大间距 350350mmmm。长边长边 600600
4、mmmm，中间设中间设10101616mmmm纵向构造钢纵向构造钢 筋，间距筋，间距 500500mmmm。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求v受压钢筋数量不能过少。规范规定：受压钢筋数量不能过少。规范规定：I I级钢：级钢： 偏压构件受压或受拉筋偏压构件受压或受拉筋配筋率配筋率 0.25( (柱柱) )或或0.200.20( (墙墙) )；II II 、IIIIII级、级、LL550LL550级钢：级钢： 偏压构件受压或受拉筋偏压构件受压或受拉筋配筋率配筋率 0.200.20( (柱柱) )或或0.150.15( (墙墙) )； 轴心受压构件：轴心受压构件：全部纵
5、筋配筋率全部纵筋配筋率 0.4 0.4。v纵筋不宜过多，合适配筋率纵筋不宜过多，合适配筋率0.82.0。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求 四、箍筋四、箍筋v作用：作用：阻阻止止纵纵筋筋受受压压向向外外凸凸，防止砼保护层剥落；防止砼保护层剥落；约束砼；约束砼；抗剪。抗剪。v箍筋应为封闭式。箍筋应为封闭式。v纵纵筋筋绑绑扎扎搭搭接接长长度度内内箍箍筋要加密。筋要加密。v箍筋直径和间距箍筋直径和间距 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求v截面有内折角时箍筋的布置截面有内折角时箍筋的布置v基本箍筋和附加箍筋基本箍筋和附加箍筋 第五章 钢筋砼受压构件
6、承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算 第二节第二节 轴心受压构件正截面承载力计算轴心受压构件正截面承载力计算试件为配有纵筋和箍筋的试件为配有纵筋和箍筋的短柱短柱。柱全截面受压，压应变均匀。柱全截面受压，压应变均匀。钢筋与砼共同变形，压应变保持一样。钢筋与砼共同变形，压应变保持一样。一、试验结果一、试验结果荷载较小，砼和钢筋应力比符合弹模比。荷载较小，砼和钢筋应力比符合弹模比。荷载加大，应力比不再符合弹模比。荷载加大，应力比不再符合弹模比。荷载长期持续作用，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起荷载长期持续作用，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起应力重分配。应力重分配。破坏时，砼的应力达到破坏时，砼
7、的应力达到 ，钢筋应力达到，钢筋应力达到 。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算不同箍筋短柱的荷载不同箍筋短柱的荷载应变图应变图 A不配筋的素砼短柱；不配筋的素砼短柱；B配置普通箍筋的钢筋砼短柱；配置普通箍筋的钢筋砼短柱；C配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算长柱不仅发生压缩变形，还发生长柱不仅发生压缩变形，还发生纵向弯曲纵向弯曲。 长柱破坏荷载小于短柱，柱子越细长小得越多。长柱破坏荷载小于短柱，柱子
8、越细长小得越多。 用用稳定系数稳定系数 表示长柱承载力较短柱的降低。表示长柱承载力较短柱的降低。 普通箍筋短柱正截面极限承载力普通箍筋短柱正截面极限承载力 Nu破坏时的极限轴向力；破坏时的极限轴向力； Ac砼截面面积；砼截面面积； A s全部纵向受压钢筋截面面积。全部纵向受压钢筋截面面积。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算影响影响 值的主要因素为长细比值的主要因素为长细比l0/b 。vl0/b8的称为短柱。的称为短柱。v实际工程构件计算长度实际工程构件计算长度l0取值可参考规范取值可参考规范。v长细比限制在长细比限制在l0/b 3030，l0/h 2525
9、。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算二、普通箍筋柱的计算二、普通箍筋柱的计算 N轴力设计值轴力设计值(包括包括 和和 值在内值在内)；A构件截面面积；构件截面面积； 全部纵筋的截面面积；全部纵筋的截面面积； 轴压构件的稳定系数。轴压构件的稳定系数。 基本公式：基本公式： 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算 (一一)第一类破坏情况第一类破坏情况受拉破坏受拉破坏v偏心距较大，偏心距较大， As配筋合适。配筋合适。v破破坏坏特特征征是是受受拉拉钢钢筋筋应应力力先先达达到到屈屈服服，然然后后压压区区砼砼被被压压碎碎，受受压压筋筋
10、应应力力一一般般也也达达到到屈屈服服，与与配配筋筋量量适适中中的双筋受弯构件的破坏相类似。的双筋受弯构件的破坏相类似。v破坏有预兆，属延性破坏。破坏有预兆，属延性破坏。v也称为大偏心受压破坏也称为大偏心受压破坏 。 第三节第三节 偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关。有关。 一、试验结果一、试验结果 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算 (二二)第二类破坏情况第二类破坏情况受压破坏受压破坏v破坏特征是破坏特征是受压砼先达到极限应变受压砼先达到
11、极限应变而压坏，而压坏， As未达到屈未达到屈服，服，破坏具有脆性性质，也称为破坏具有脆性性质，也称为“小偏心受压破坏小偏心受压破坏”。 e0很小，全部受压很小，全部受压 e0稍大，小部分受拉稍大，小部分受拉e0较大，拉筋过多较大，拉筋过多v个别情况，个别情况， e0极小，极小，As配置过少，配置过少，破坏可能在距轴向力较远一侧发生。破坏可能在距轴向力较远一侧发生。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算二、矩形截面偏心受压构件的计算二、矩形截面偏心受压构件的计算v基本假定同受弯构件。基本假定同受弯构件。v承载力计算的基本公式：承载力计算的基本公式： N轴向力设
12、计值轴向力设计值(包括包括 和和 值在内值在内)； 受拉边或受压较小边钢筋的应力；受拉边或受压较小边钢筋的应力； e0轴向力对截面重心的偏心距，轴向力对截面重心的偏心距，e0MN。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算受拉侧受拉侧钢筋应力钢筋应力s ss 根据平截面假定根据平截面假定 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算中和轴正好通过中和轴正好通过As位置，位置， , 即即 时，取时，取 ； ，即，即 时，取时，取 = 。为避免采用上式出现为避免采用上式出现 x 的的三次方程三次方程考虑：当考虑：当x x =x xb，s ss
13、=fy；当当x x =0.8，s ss=0。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算三、相对界限受压区计算高度三、相对界限受压区计算高度根根据据平平截截面面假假定定，受受拉拉筋筋屈屈服服与与受受压压区区砼砼边边缘缘e ecu同同时时达达到到时时，相对界限受压区计算高度：相对界限受压区计算高度：大偏心受压破坏大偏心受压破坏小偏心受压破坏小偏心受压破坏两种偏心受压破坏的界限两种偏心受压破坏的界限 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算四、偏心受压构件纵向弯曲的考虑
14、四、偏心受压构件纵向弯曲的考虑v长细比大的偏压构件，承载力比短柱低。长细比大的偏压构件，承载力比短柱低。v纵向弯曲产生附加偏心距纵向弯曲产生附加偏心距f ，实际偏心距增实际偏心距增大为大为 e0 +f 。 挠度曲线挠度曲线挠度和曲率的关系挠度和曲率的关系偏心距增大系数。偏心距增大系数。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算公式不适用。公式不适用。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算v作用：偏心距增大系数，考虑长柱偏心受压时的纵向弯曲作用：偏心距增大系数，考虑长柱偏心受压时的纵向弯曲使偏心距加大的影响。使偏心距加大的影响。v各
15、符号的含义：各符号的含义：考虑小偏压破坏的影响，大偏压时：考虑小偏压破坏的影响，大偏压时：考虑长细比的影响：考虑长细比的影响：v公式适用范围：公式适用范围：长柱长柱短柱短柱细长柱，公式不再适用。细长柱，公式不再适用。v公式原理：以破坏截面曲率为主要参数。公式原理：以破坏截面曲率为主要参数。v考虑因素：考虑因素：e0 ， l0 /h ，破坏形态，长细比，砼徐变。破坏形态，长细比，砼徐变。五五. .矩形截面偏心受压构件的矩形截面偏心受压构件的截面设计及承载力复核截面设计及承载力复核大小偏心受压的实用判别准则大小偏心受压的实用判别准则若若h he00.3h0，按大偏心受压情况计算按大偏心受压情况计算
16、若若h he0 0.3h0，按小偏心受压情况计算按小偏心受压情况计算（一）大偏心受压（受拉破坏）（一）大偏心受压（受拉破坏） 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算（1）As和和As均未知时均未知时两个基本方程，三个未知数，两个基本方程，三个未知数，As、As和和 x，无唯一解无唯一解。与双筋梁类似，为使总配筋面积（与双筋梁类似，为使总配筋面积（As+As）最小最小?可取可取x=x xbh0得得若若Asr rmin bh0?取取As= r rmin bh0，按按As为已为已知情况计算。知情况计算。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载
17、力计算（2）As为已知时为已知时当当As已知时，两个基本方程有二个未知数已知时，两个基本方程有二个未知数As 和和 x，有唯一解有唯一解。若若 2a x x xbh0，可得可得取取x=2a，对对As 中心取矩中心取矩若若xx xb，s ss h，取取x=h；（2）如如x x xbh0，按大按大偏压重算；偏压重算；（3）若）若x x 1.61.6-x-xb ，取取s ss= - fy 及及x x =1.61.6-x-xb ，再解算。再解算。 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算v当当As一侧砼可能先达到受压破坏。一侧砼可能先达到受压破坏。对对As取矩，可得：取矩
18、，可得：e=0.5h-a-e0, h0=h-a小偏压还需验算垂直弯矩作用平面的轴心受压承载力。小偏压还需验算垂直弯矩作用平面的轴心受压承载力。（三）矩形截面偏心受压构件（三）矩形截面偏心受压构件承载力复核承载力复核 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算（1 1）求）求x（先按大偏心受压计算）先按大偏心受压计算）(2)当当xx xbh0时，大偏心受压时，大偏心受压x2axx xbh0时，小偏心受压。时，小偏心受压。按小偏心受压承载力计算方法重新计算。按小偏心受压承载力计算方法重新计算。若若x x 1.61.6-x-xb ，取取s ss= - fy 重新计算重新计
19、算x若若x x 0.3fcA，取取N=0.3fcA;l l-框架柱框架柱l l=Hn/2h0，Hn为柱净高；为柱净高； 当当l l3时，取时，取l l=3； 其他其他偏压构件偏压构件，承受均布荷载，承受均布荷载l l=1.4，承受集中荷载承受集中荷载l la/h0防止斜压破坏防止斜压破坏构造配筋构造配筋5.6偏心受压构件斜截面受剪承载力计算 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算第七节第七节 双向偏心受压构件的正截面承载力计算5.7双向偏心受压构件的正截面承载力计算Nx轴轴向向力力作作用用于于x轴轴、考考虑虑偏偏心心距距 ，按按全全部部纵纵筋筋计计算的构件偏压承载力设计值；算的构件偏压承载力设计值；Ny轴轴向向力力作作用用于于y轴轴、考考虑虑偏偏心心距距 ，按按全全部部纵纵筋筋计计算的构件偏压承载力设计值；算的构件偏压承载力设计值； N0按按全全部部纵纵筋筋计计算算的的构构件件轴轴压压承承载载力力设设计计值值，不不考考虑虑 ；
