第3章轴心受力.ppt
第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算,本章学习要点了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；掌握轴心受拉构件和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。,3.1 概述,钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心受拉构件计算。,3.1 概述,在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。由于施工误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。对以永久荷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。,3.1 概述,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,几何条件,es=ec=e,物理关系,平衡条件,r=As/Ac,es=ec=e,配筋率,一、轴拉构件受力性能,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,换算混凝土面积,当sc=ft 时，混凝土即将开裂。此时混凝土的弹性特征系数n=0.5,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,开裂荷载,开裂瞬间,钢筋应力增量,sc=ft sc=0,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,混凝土开裂后 如果配筋足够，荷载可以继续增加。但裂缝截面混凝土应力始终为零，开裂以后的全部荷载增量均由钢筋承担。,当钢筋应力达到ss=fy时极限拉力,Nu=fy As,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,s,s,s,c,N,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,二、轴心受拉构件正截面承载力计算,N 为轴向拉力的设计值；fy 为钢筋抗拉强度设计值；As 为全部受拉钢筋的截面面积。,构造要求：1.纵筋：一般由裂宽验算控制；沿截面周边均匀布置。2.箍筋：6，=150200mm。,3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算,1、配有纵筋和普通箍筋的柱2、配有纵筋和螺旋箍筋的柱,螺旋箍筋柱：箍筋的形状为圆形且间距较密，其作用？,普通箍筋柱：箍筋的作用？纵筋的作用？,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,纵筋的作用：1、协助混凝土受压,减小截面尺寸，提高承载力；2、承受可能出现的较小弯矩产生的拉力；3、防止构件突然的脆性破坏，提高其变形能力；4、减小混凝土的徐变变形。,箍筋的作用：1、防止纵筋受力后压屈，并与纵筋组成钢筋骨架；2、约束混凝土，防止构件突然的脆性破坏。3、螺旋箍筋还能约束核心内的混凝土横向变形，使之三向受压，进一步提高构件的承载力及变形能力。,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,N,一、普通箍筋柱,（一）短柱在短期荷载下的受力分析及破坏特征,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,试验结果表明：当荷载较小时，轴压力与压缩变形基本成正比；当荷载较大时，变形比荷载增长得快；最后，柱四周出现纵向裂缝，混凝土保护层剥落，纵筋向外屈折，混凝土被压碎。,此时纵筋应力可达到：,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,可见柱子若采用高强钢筋，则混凝土被压碎时，钢筋还未达到屈服强度，钢筋强度没有得到充分利用。,钢筋的受压强度：,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,（二）徐变对轴心受压构件的影响,由于混凝土徐变（压缩）的影响，钢筋和混凝土之间会发生应力重分布现象：钢筋压应力逐步增大，而混凝土压应力逐步降低即徐变对混凝土起着卸荷作用.,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,若纵筋配筋率过大，混凝土受到的拉力将会超 过混凝土的抗拉强度而出现裂缝；故规范要求,（三）长细比的影响,由于有初始偏心距产生了附加弯矩，附加弯矩又增大了柱的侧向挠度，交互影响将导致长柱最终在弯矩和轴力共同作用下发生破坏。若柱的长细比很大时，还可能发生失稳破坏。,当卸荷时，纵筋受拉变形要回弹，而混凝土徐变是不可恢复的变形，二者的变形差异，使纵筋受到的压力，混凝土受拉力；,设计时一般取 0.62.0%。,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,试验表明：长柱承载力 短柱承载力,与构件长细比有关，见P59表31,用稳定系数表示长柱承载力降低的程度,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,（四）承载力计算公式,可靠度调整系数,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,（五）构造要求,1.材料强度混凝土：应采用强度等级较高的混凝土。一般结构中常用C25C40,在高层建筑中，经常使用C50C60级混凝土。钢筋：通常采用级和级钢筋，不宜过高。,2.截面形状和尺寸一般 采用方形截面，也可采用矩形、圆形、正多边形截面。柱的截面尺寸一般应控制在l0/b30 及b 250mm。,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,3.纵向钢筋,规范规定:轴心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%；也不宜超过5%。,柱中纵向受力钢筋直径d 12mm，宜根数少而粗，对矩形截面4根，圆形截面6根。纵向钢筋的保护层厚度要求见P349附表71，且d。纵筋应沿周边均匀布置，净距50mm，中距350mm。,4.箍 筋 箍筋应采用封闭式，直径6mm，d/4;d为纵筋的最大直径。箍筋间距400mm，b，15d（绑扎钢筋骨架），20d（焊接钢筋骨架）;d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8mm，且应焊成封闭式；箍筋间距10d，200mm。当b400mm且各边纵筋根数3根时，或当b400mm但各边纵筋根数4根时，应设置复合箍筋。（P61图39）,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,二、螺旋箍筋柱,（一）螺旋筋柱的配筋形式,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,dmin=d-2Cmin,（二）螺旋筋柱的受力特点,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,混凝土圆柱体在三向受压状态下的纵向抗压强度,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,达到极限状态时，砼保护层已剥落，不考虑其承载力：,间接钢筋达到屈服强度时 核心砼受到的径向压应力,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,间接钢筋换算截面面积Asso,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,a间接钢筋对混凝土约束效应的折减系数 当C50时，取a=1.0；当=C80时，取a=0.85，其间直线插值。,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。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计算的承载力的1.5倍。,3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,规范规定，凡属下列情况之一，不考虑螺旋箍筋的约束作用：当 l0/d12 时，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。当 Ass0As/4 时，螺旋箍筋的约束效果不明显。,此外要求 sdcor/5，s80mm，且s40mm。保证螺旋箍筋的约束效果，同时为方便施工。,P66作业：31 32（fc应乘以0.8）33(螺旋箍筋用HPB300，取Cmin=35mm),3.3 轴心受压构件正截面承载力计算,当,
