钢筋混凝土受压构件.ppt

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1、8.1概概 述述受压构件受压构件承受轴向压力为主的构件承受轴向压力为主的构件轴心受压构件理想的不存在 单向偏心受压-主要介绍偏心受压构件 双向偏心受压应用：钢筋混凝土柱、桁架受压腹杆和弦杆、剪力墙。应用：钢筋混凝土柱、桁架受压腹杆和弦杆、剪力墙。 5.1 概 述 一、材料一、材料 选用：宜高不宜低， C20，一般C30C401、混凝土、混凝土 原因：受压构件承载力主要取决于混凝土强度 减小构件的截面尺寸、节约钢筋 选用：不宜高，通常HRB335、HRB4002、钢筋、钢筋 或RRB400 原因：高强度钢筋应力得不到发挥。 8.2 受压构件构造要求二、截面形式和尺寸二、截面形式和尺寸采用矩形截面

2、，单层工业厂房的预制柱常采用工字形采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。截面。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及及l0/h25。当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为模为模数，边长在数，边长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。三、配筋三、配筋 1、纵向钢筋、纵向钢筋（1）作用）作用 协助混凝土承压； 承受拉应力（M引起、偶然偏心矩、收缩、温度应力变化引起）； 防止混凝土脆性破坏； 增加构

3、件的延性。（2）构造）构造 直径：412mm（宜采用较大直径）通常选用1232mm保证骨架刚度 布置：沿截面四边均匀布置，净距50mm，中距300mm，保护层30，d max。 max： 5%（一般 3%） 配筋率率 全部： 0.6% （当混凝土C60时， 0.7%） min 受压一侧： 0.2%2、箍筋、箍筋 (1)、作用防止纵筋受压时压屈； 固定纵筋位置，并组成骨架； 约束核心混凝土变形，提高混凝土的强 度和变形能力； 承受剪力。 (2)、构造、构造须封闭须封闭直径 d/4，6mmmax 当3%时： 8mm b，400mmmin 绑扎骨架中 15d， 间距 焊接骨架中 20d 当3%时：

4、10d，200mmmin ll内 受拉筋： 5d，100mmmin 受压筋： 10d，200mmmin b400mm且每边纵筋3根时复合箍筋 b 400mm且每边纵筋4根时 注意：禁止采用内折角的箍筋受拉后有拉直趋势，使混凝土崩裂。 复杂截面的箍筋形式8.3 8.3 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。质量的不均匀性等原因，往往存在一

5、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。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。普通钢箍柱螺旋钢箍柱普通钢箍柱：普通钢箍柱：箍筋的作用？箍筋的作用？ 纵筋的作用？纵筋的作用？螺旋钢箍柱：螺旋钢箍柱：箍筋的形状箍筋的形状为圆形，且间距较密，其为圆形，且间距较密，其作用？作用？一、普通箍筋柱一、普通箍筋柱1、受力特点、受力特点 短柱（矩形截面短柱（矩形截面lo/b8；圆形；圆形lo/d7） 应力变化应力变化 N较小时：钢筋和混凝土共同承担，以混

6、凝土为主；较小时：钢筋和混凝土共同承担，以混凝土为主； N较大时：钢筋应力增长快，混凝土增长缓慢；较大时：钢筋应力增长快，混凝土增长缓慢；破坏特点：纵筋先达屈服，砼后达极限压应变破坏特点：纵筋先达屈服，砼后达极限压应变0.002；外观特征：出现纵向裂缝，保护层脱落，箍筋间纵筋向外突鼓外观特征：出现纵向裂缝，保护层脱落，箍筋间纵筋向外突鼓 呈灯笼状。呈灯笼状。长柱长柱破坏特点：产生附加弯矩和弯曲变形（侧向挠度）；破坏特点：产生附加弯矩和弯曲变形（侧向挠度）； 凹边：产生纵向裂缝凹边：产生纵向裂缝箍筋间纵筋压屈向外箍筋间纵筋压屈向外 外观特征外观特征 突鼓突鼓砼压碎；砼压碎； 凸边：受拉产生横向裂

7、缝。凸边：受拉产生横向裂缝。 试验表明：长柱承载力低于其他条件相同的短柱承载力。试验表明：长柱承载力低于其他条件相同的短柱承载力。处理：引入稳定系数处理：引入稳定系数反映轴压构件承载力随长细反映轴压构件承载力随长细 比的影响比的影响轴心受压短柱轴心受压短柱sycsuAfAfN轴心受压长柱轴心受压长柱suluNN suluNN稳定系数稳定系数稳定系数稳定系数 主要与柱的长细主要与柱的长细比比l0/b有关（表有关（表6-1）)(9 . 0sycuAfAfNN可靠度调整系数可靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。载作用

8、的轴心受压柱的可靠性。2、计算公式、计算公式二、配有纵筋和间接钢筋（螺旋式）的柱二、配有纵筋和间接钢筋（螺旋式）的柱 1、受力性能、受力性能 螺旋箍约束混凝土横向变形螺旋箍约束混凝土横向变形 核心混凝土处三向受压状态核心混凝土处三向受压状态 混凝土强度提高混凝土强度提高 结论：采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压构件承载力结论：采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压构件承载力 2、相关规定、相关规定 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剥落到极限承载力之前保护层剥落，从而影响正常使用从而影响正常使用。规范规范

9、 规定：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力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力 的的50%。柱长细比过大，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受柱长细比过大，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。压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规范规定：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，为有关，为保证有一定约束效果，保证有一定约束效果，规范规范规定：规定：螺旋箍筋的换算

10、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 的的25% 螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于 80mm，同，同 时为方便施工，时为方便施工，s也不应小于也不应小于40mm。5.4 矩形截面偏心受压构件正截面承载能力计算矩形截面偏心受压构件正截面承载能力计算=M=N e0NAssANe0AssA压弯构件 偏心受压构件偏心距偏心距e0=0时，轴心受压构件时，轴心受压构件当当e0时，即时，即N=0时，受弯构件时，受弯构件偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压轴心受压构件和构件和受弯受弯构件。构

11、件。AssAh0aab一、破坏特征一、破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心距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和纵向钢筋配筋率有关1、大偏心受压破坏、大偏心受压破坏形成条件：形成条件：偏心距偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适 fyAs fyAsNMM较大，较大，N较小较小偏心距偏心距e0较大较大 fyAs fyAsN截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，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，的应力随荷载增加发展较快， 首先达到屈服强度。首先达到屈服强度。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。此后，裂缝迅速开展，受压区高度

12、减小。最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。因此，当偏心距因此，当偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常称为大偏心受压（受拉破坏）。常称为大偏心受压（受拉破坏）。 fyAs fyAsN大偏压破坏时的截面应力和受拉破坏形态大偏压破坏时的截面应力和受拉破坏形态（a a）受拉破坏形态受拉破坏

13、形态（b b）截面应力截面应力 2、小偏心受压破坏、小偏心受压破坏产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小，截面全部受压或大部分受压较小，截面全部受压或大部分受压 sAs fyAsN或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0较大，但远侧纵向钢筋配置较多时较大，但远侧纵向钢筋配置较多时 sAs fyAsNAs太太多多 截面受压侧混凝土和截面受压侧混凝土和 钢筋的受力较大。钢筋的受力较大。而受拉侧钢筋应力较小。而受拉侧钢筋应力较小。当相对偏心距当相对偏心距e0/h0很小时，很小时， 受拉侧受拉侧还可能出现还可能出现“反向破坏反向破坏”情况

14、。情况。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性质。质。第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏偏心距较小或虽第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏偏心距较小或虽然偏心距较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时，常称为小偏然偏心距较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时，常称为小偏心受压（受压破坏）。心受压（受压破坏）。 sAs fyAsN sAs fyA

15、sNAs太太多多小偏压破坏时的截面应力和受压破坏形态小偏压破坏时的截面应力和受压破坏形态受压破坏形态受压破坏形态 和和 截面应力截面应力5.4偏心受压构件正截面承载力计算3 3、受拉破坏和受压破坏的界限、受拉破坏和受压破坏的界限两类破坏的根本区别：距两类破坏的根本区别：距N较远一侧钢筋是否屈服。较远一侧钢筋是否屈服。受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘达极限压应变受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘达极限压应变e ecu同时达同时达到到“界限状态界限状态”。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。因此，因此，相对界限受压区高度相对界限受压区高度仍为仍为b 判断判断 b：大偏心受压：

16、大偏心受压 b：小偏心受压：小偏心受压 二、偏心受压构件正截面承载力计算理论二、偏心受压构件正截面承载力计算理论1、基本假定、基本假定偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采用以用以平截面假定平截面假定为基础的计算理论。为基础的计算理论。根据混凝土和钢筋的应力根据混凝土和钢筋的应力-应变关系，即可分析截面在压力应变关系，即可分析截面在压力和弯矩共同作用下受力全过程。和弯矩共同作用下受力全过程。对于正截面承载力的计算，同样可按受弯情况，对受压区混对于正截面承载力的计算，同样可按受弯情况，对受压区混凝土采用等效矩形应力图。凝土采用等效矩形应力图。等效矩形应力图等效矩形应力图的强度为的强度为a a fc，等效矩形应力图的高度与中，等效矩形应力图的高度与中和轴高度的比值为和轴高度的比值为b b 。2、NM相关曲线（相关曲线上的任一点代表截面相关曲线（相关曲线上的任一点代表截面处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。）处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。）（1）N与与M的内力相关影响的内力相关影响大偏压时： N增加Mu增大有