第五章钢筋混凝土受压构件(一).ppt

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1、第五章第五章 钢筋混凝土受压构件（一）钢筋混凝土受压构件（一）教学目的和要求教学目的和要求 掌握轴心受压构件的受力全过程、破坏特征、正截面掌握轴心受压构件的受力全过程、破坏特征、正截面承载力计算方法。了解螺旋箍筋柱的应用。承载力计算方法。了解螺旋箍筋柱的应用。掌握偏心受压构件的两类破坏形态、特征及其界限，掌握偏心受压构件的两类破坏形态、特征及其界限，偏心矩增大系数和附加偏心矩的意义及其影响。熟练掌握偏心矩增大系数和附加偏心矩的意义及其影响。熟练掌握矩形、工字形截面偏心受压构件（不对称和对称配筋）的矩形、工字形截面偏心受压构件（不对称和对称配筋）的计算方法、适用条件及构造要求。计算方法、适用条件

2、及构造要求。掌握偏心受压构件受剪计算方法。了解双向偏心受压掌握偏心受压构件受剪计算方法。了解双向偏心受压构件设计方法的原理。构件设计方法的原理。5.15.1 受压构件的分类与构造要求受压构件的分类与构造要求主要以承受主要以承受轴向向压力力为主主,通常通常还有有弯矩和剪力弯矩和剪力作用作用 按照按照纵向向压力作用位置的不同，压力作用位置的不同，受受压构件（柱）构件（柱）可分可分为轴心受心受压和和偏心受偏心受压两种情况：两种情况：受受压构件（柱）构件（柱）往往在往往在结构中具有重要作用，一旦构中具有重要作用，一旦产生破生破坏，往往坏，往往导致整个致整个结构的构的损坏，甚至倒塌。坏，甚至倒塌。受压构

3、件（柱）受压构件（柱）往往在结构中往往在结构中具有重要作用，具有重要作用，一旦产生破坏，一旦产生破坏，往往导致整个往往导致整个结构的损坏，结构的损坏，甚至倒塌。甚至倒塌。轴心受心受压构件构件纵筋的主要作用筋的主要作用:帮助混凝土受帮助混凝土受压 箍筋的主要作用箍筋的主要作用:防止防止纵向受力向受力钢筋筋压屈屈 偏心受偏心受压构件构件 纵筋的主要作用筋的主要作用：一部分一部分纵筋帮助混凝土受筋帮助混凝土受压 另一部分另一部分纵筋抵抗由偏心筋抵抗由偏心压 力力产生的弯矩生的弯矩 箍筋的主要作用箍筋的主要作用:抵抗剪力抵抗剪力 混凝土：混凝土：C25 C30 C35 C40 等等 钢筋：筋：纵筋：筋

4、：HRB400级、HRB335级和和 RRB400级 箍筋箍筋：HPB235级、HRB335级 也可采用也可采用HRB400级 v一、材料强度要求一、材料强度要求二、截面型式及尺寸二、截面型式及尺寸 轴心受心受压：一般采用：一般采用方形、矩形、方形、矩形、圆形形和和 正多正多边形形 偏心受偏心受压构件：一般采用构件：一般采用矩形、工字形、矩形、工字形、T形形和和环形形三、纵筋的作用：三、纵筋的作用：1 1、协助混凝土受压，以提高构件正截面受压承载协助混凝土受压，以提高构件正截面受压承载力；力；2 2、提高构件的变形能力，改善受压破坏的脆性；提高构件的变形能力，改善受压破坏的脆性；试验表明素混凝

5、土棱柱体构件达到最大应力值时的试验表明素混凝土棱柱体构件达到最大应力值时的压应变值一般在压应变值一般在0.00150.002之间，而钢筋混凝土短之间，而钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在柱达到应力峰值时的压应变一般在0.00250.0035之间。之间。3 3、承担可能产生的偏心弯矩作用；承担可能产生的偏心弯矩作用；4 4、减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。v纵筋的构造要求：纵筋的构造要求：直径：直径：不宜小于不宜小于12mm，常用，常用1632mm，宜用粗，宜用粗钢筋筋纵筋筋净距：距：不不应小于小于50mm；预制柱，不制柱，不应小于小于30

6、mm和和1.5d(d为钢筋的最大直径筋的最大直径)纵筋中距：筋中距：不不应大于大于300mm。钢筋布置：筋布置：轴心受心受压构件的构件的纵向向钢筋沿截面周筋沿截面周边均匀均匀对称称布置；偏心受布置；偏心受压构件的受力构件的受力钢筋按筋按计算要求算要求设置在弯矩置在弯矩作用方向的两作用方向的两对边；有；有时按需要按需要还需在需在侧面面设置构造置构造钢筋。筋。纵筋的筋的连接接接接头：（宜（宜设置在受力置在受力较小小处）可采用可采用机械机械连接接接接头、焊接接接接头和和搭接搭接接接头n纵筋筋构造要求构造要求 全部全部纵筋配筋率筋配筋率不不应小于小于0.6%；不宜大于不宜大于5%对称配筋一称配筋一侧钢

7、筋配筋率不筋配筋率不应小于小于0.2%对于直径大于于直径大于28mm的受拉的受拉钢筋和直径大于筋和直径大于32mm的受的受压钢筋，不宜采用筋，不宜采用绑扎的搭接接扎的搭接接头。四、箍筋的作用：四、箍筋的作用：与纵筋形成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈和固与纵筋形成钢筋骨架，防止纵筋受力后压屈和固 定纵筋的位置；定纵筋的位置；减小受压纵筋的支承长度，增强钢筋骨架的稳定性；减小受压纵筋的支承长度，增强钢筋骨架的稳定性；对于承受较大横向剪力的构件，箍筋可以协同混凝土对于承受较大横向剪力的构件，箍筋可以协同混凝土 抗剪，提高构件的抗剪强度；抗剪，提高构件的抗剪强度；使核心混凝土处于三向受压状态，使其强度和

8、延性有使核心混凝土处于三向受压状态，使其强度和延性有所提高，从而改善构件破坏时的脆性。所提高，从而改善构件破坏时的脆性。n箍筋箍筋 箍筋形式箍筋形式：封：封闭式式 箍筋箍筋间距距：在：在绑扎骨架中不扎骨架中不应大于大于15d；在在焊接骨接骨 架中架中则不不应大于大于20d（d为纵筋最小直筋最小直 径），且不径），且不应大于大于400mm，也不大于也不大于 构件横截面的短构件横截面的短边尺寸尺寸 箍筋直径箍筋直径：不：不应小于小于 d4(d为纵筋最大直径筋最大直径)，且，且 不不应小于小于 6mm。当当纵筋配筋率超筋配筋率超过 3时，箍筋直径不，箍筋直径不应小于小于8mm，其其间距不距不应大于大

9、于10d，且不且不应大于大于200mm。当截面短当截面短边不大于不大于400mm，各，各边纵筋多于四根筋多于四根时；或；或当当截面短截面短边大于大于400mm且且纵筋多于筋多于3根根时，应设置复合置复合箍筋。箍筋。v箍筋构造要求箍筋构造要求n 截面形状复截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的构件，不可采用具有内折角的箍筋的箍筋 n在在实际结构中，理想的构中，理想的轴心受心受压构件几乎是不存在的。构件几乎是不存在的。n通常由于施工制造的通常由于施工制造的误差、荷差、荷载作用位置的偏差、混凝土的作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一不均匀性等原因，往往存在一定的定的初始偏心距初始偏心

10、距。n但有些构件，如以恒但有些构件，如以恒载为主的主的等跨多等跨多层房屋的内柱、桁架中房屋的内柱、桁架中的受的受压腹杆等，主要承受腹杆等，主要承受轴向向压力，可近似按力，可近似按轴心受心受压构件构件计算。算。5.25.2 轴心受压构件承载力的计算轴心受压构件承载力的计算普通箍筋柱普通箍筋柱：纵筋纵筋的作用的作用？箍筋箍筋的作用的作用？螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱：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？轴心受压柱根据其构造的不同又可分为：轴心受压柱根据其构造的不同又可分为：普通箍筋柱、螺旋箍筋柱、钢管混凝土柱普通箍筋柱、螺旋箍筋柱、钢管混凝土柱普通箍筋柱、螺旋箍筋柱

11、、钢管混凝土柱普通箍筋柱、螺旋箍筋柱、钢管混凝土柱及及钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱四大类四大类。本课程只介绍本课程只介绍普通箍筋柱普通箍筋柱普通箍筋柱普通箍筋柱和和螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱两类。两类。箍筋箍筋普通钢箍柱螺旋钢箍柱纵筋纵筋箍筋箍筋纵筋纵筋螺旋螺旋箍箍筋筋螺旋螺旋箍箍筋筋5.2 5.2 轴心受压构件承载力的计算轴心受压构件承载力的计算一、柱的分类一、柱的分类短柱：短柱：长柱：长柱：对矩形截面：对矩形截面：对圆形截面：对圆形截面：对任意截面：对任意截面：其中：其中：l0为柱的计算长度；为柱的计算长度；b为矩形截面短边尺寸；为矩形截面短边尺寸；d为圆

12、截面直径；为圆截面直径；i为圆截面的最小回转半径。为圆截面的最小回转半径。二、普通箍筋柱二、普通箍筋柱n1.短柱的受力特点和破坏形短柱的受力特点和破坏形态 试验表明：表明：由于由于钢筋和混凝土之筋和混凝土之间存在粘存在粘结力，两者的力，两者的压应变相等。当达到极限荷相等。当达到极限荷载时，钢筋混凝土短柱的极限筋混凝土短柱的极限压应力力变大致与混凝土棱柱体受大致与混凝土棱柱体受压破坏破坏时的的压应变相同，相同，即即 混凝土和混凝土和钢筋都得到充分利用。筋都得到充分利用。5.2 5.2 轴心受压构件承载力的计算轴心受压构件承载力的计算二、普通箍筋柱二、普通箍筋柱即：对于高强度钢筋，在构件破坏时可能

13、达不到屈服，钢即：对于高强度钢筋，在构件破坏时可能达不到屈服，钢材的强度不能充分利用。材的强度不能充分利用。v1.短柱的受力特点和破坏形态：短柱的受力特点和破坏形态：以混凝土压碎以混凝土压碎2细长轴心受心受压构件的受力特点构件的受力特点初始偏心距初始偏心距附加弯矩和附加弯矩和侧向向挠度度加大了原来的初始偏心距加大了原来的初始偏心距构件承构件承载力降低力降低规范采用稳定系数规范采用稳定系数 来反映承载力来反映承载力随长细比增大而降低的现象。随长细比增大而降低的现象。n稳定系数n3.3.轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算轴心受心受压短短柱柱轴心受心受压长柱柱稳定系数定系数稳定系数定系

14、数j 主要与柱的主要与柱的长细比比 l0/i 有关有关系数系数0.9 是可靠度是可靠度调整系数整系数n4.4.设计方法设计方法 （1）截面）截面设计 已知：已知：轴心心压力力设计值N，材料材料强度等度等级 、构件构件计算算长度度 ，截面面，截面面积bxh 求：求：纵向受向受压钢筋面筋面积 （2）截面复核）截面复核 例题例题5-1，截面的设计，截面的设计 已知：已知：轴心心压力力设计值N，材料材料强度等度等级 、构件构件计算算长度度 ，截面面，截面面积bxh 求：求：纵向受向受压钢筋面筋面积 间接接钢筋的筋的间距不距不应大于大于80mm及及dcor/5(dcor为按按间接接钢筋内表面确定的筋内表

15、面确定的核心截面直径核心截面直径)，且，且不小于不小于40mm；间接接钢筋的直径要求筋的直径要求与普通柱箍筋同。与普通柱箍筋同。三、螺旋箍筋或焊接环式间接钢筋的轴心受压柱三、螺旋箍筋或焊接环式间接钢筋的轴心受压柱n1.受力特点及破坏特征受力特点及破坏特征 达到极限状达到极限状态时（保（保护层已剥落，不考已剥落，不考虑）2.承承载力力计算算螺旋箍筋螺旋箍筋对混凝土混凝土约束的折减系数束的折减系数a，当，当fcu,k50N/mm2时，取，取a =1.0；当；当fcu,k=80N/mm2时，取，取a=0.85，其其间直直线插插值。采用螺旋箍采用螺旋箍时，应注意几个注意几个问题：如螺旋箍筋配置如螺旋箍

16、筋配置过多，极限承多，极限承载力提高力提高过大，大，则会在会在远未达未达到极限承到极限承载力之前保力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。生剥落，从而影响正常使用。规范范规定，定，按螺旋箍筋按螺旋箍筋计算的承算的承载力不力不应大于按普通箍筋柱受大于按普通箍筋柱受压承承载力的力的50%。对长细比比过大柱，由于大柱，由于纵向弯曲向弯曲变形形较大，截面不是全部受大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的，螺旋箍筋的约束作用得不到有效束作用得不到有效发挥。规范范规定定 对长细比比l0/d大于大于12的柱不考的柱不考虑螺旋箍筋的螺旋箍筋的约束作用。束作用。螺旋箍筋的螺旋箍筋的约束效果与其截面面束效果与其截面面积A

17、ss1和和间距距s有关，有关，为保保证有一定有一定约束效果，束效果，规范范规定：定：螺旋箍筋的螺旋箍筋的换算面算面积Ass0不得小于全部不得小于全部纵筋筋As 面面积的的25%按螺旋箍筋按螺旋箍筋计算的承算的承载力不力不应小于按普通箍筋柱小于按普通箍筋柱计算的受算的受压承承载力。力。3.构造要求构造要求 计算算时考考虑间接接钢筋的作用筋的作用时，其螺距（或，其螺距（或环形箍筋形箍筋间距）距）不不应大于大于80mm及及dcor/4，同，同时亦不亦不应小于小于40mm；螺旋箍筋柱的截面尺寸常做成螺旋箍筋柱的截面尺寸常做成圆形或正多形或正多边形（如正八形（如正八边形），形），纵向向钢筋不宜少于筋不宜少于8根根并并沿截面周沿截面周边均匀布置均匀布置。