1、第三章第三章 鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算3-1 概述概述一、軸心受力構(gòu)件的定義：軸向力作用線與構(gòu)件一、軸心受力構(gòu)件的定義：軸向力作用線與構(gòu)件 截面形心線重合的構(gòu)件。截面形心線重合的構(gòu)件。二、分類：二、分類：軸心受力構(gòu)件 軸心受拉軸心受壓三、工程運(yùn)用情況：三、工程運(yùn)用情況：實(shí)踐工程中理想的軸心受力構(gòu)件不存在。壓壓壓拉拉 圖3-1 軸心受力構(gòu)件3-2 鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算一、受力特征：一、受力特征：分為三個(gè)階段：分為三個(gè)階段：I 加載至混凝土即將開裂：鋼筋與混凝土共同受力，加載至混凝土即將開裂

2、：鋼筋與混凝土共同受力，II 開裂后至鋼筋即將屈服；開裂后至鋼筋即將屈服； III 全部鋼筋屈服至且裂痕開展超越規(guī)定的要求。全部鋼筋屈服至且裂痕開展超越規(guī)定的要求。圖3-2 軸心受拉構(gòu)件破壞的三個(gè)階段0 0.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均應(yīng)變 混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.鋼筋： fy=376MPa; fsu=681MPa;Es=205103MPa; As=284mm2.152NN915152二、根本計(jì)算公式二、根本計(jì)算公式y(tǒng)sNf A3-1式中各符號(hào)的含義：式中各符號(hào)的含義：承載力與混凝土

3、和構(gòu)件截面尺寸無關(guān)；承載力與混凝土和構(gòu)件截面尺寸無關(guān)；高強(qiáng)鋼筋不能發(fā)揚(yáng)作用。高強(qiáng)鋼筋不能發(fā)揚(yáng)作用。三、構(gòu)造要求：三、構(gòu)造要求：1、鋼筋銜接有綁扎銜接、焊接銜接、螺栓銜接、套筒擠壓、鋼筋銜接有綁扎銜接、焊接銜接、螺栓銜接、套筒擠壓銜接等多種方式。軸拉構(gòu)件不銜接等多種方式。軸拉構(gòu)件不 得采用綁扎的搭接接頭。得采用綁扎的搭接接頭。 2、縱筋一側(cè)配筋率、縱筋一側(cè)配筋率 且且 為混凝土軸為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。配筋率的概念心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。配筋率的概念0.2%45tyff3、縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先采用直、縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先采用直徑較小的鋼筋。徑較小的鋼筋。 4、箍

4、筋直徑、箍筋直徑 d6mm, 間距間距s 200mm (腹桿中腹桿中 s 150mm)。 四、舉例：四、舉例：P56例例3-1經(jīng)過該例題，強(qiáng)調(diào)今后根本構(gòu)件的設(shè)計(jì)中需留意的幾點(diǎn)：經(jīng)過該例題，強(qiáng)調(diào)今后根本構(gòu)件的設(shè)計(jì)中需留意的幾點(diǎn)：1、步驟，、步驟，2、知條件的查找，、知條件的查找，3、鋼筋的選擇、鋼筋的選擇4、配筋圖的表達(dá)。、配筋圖的表達(dá)。3-3 鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算概述：概述：軸壓構(gòu)件的截面方式：軸壓構(gòu)件的截面方式：正方形、矩形、圓形、多邊形及環(huán)形等。正方形、矩形、圓形、多邊形及環(huán)形等。鋼筋骨架鋼筋骨架 縱向受壓鋼筋普通箍筋箍筋螺旋箍筋圖圖

5、3-3 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱普通箍筋柱和螺旋箍筋柱1、協(xié)助混凝土接受壓力；、協(xié)助混凝土接受壓力；、承當(dāng)由初始偏心引起的、承當(dāng)由初始偏心引起的附加彎矩所產(chǎn)生的拉力；附加彎矩所產(chǎn)生的拉力；、防止構(gòu)件忽然脆性破、防止構(gòu)件忽然脆性破壞以添加構(gòu)件的延性；壞以添加構(gòu)件的延性；、減小混凝土的徐變變形。、減小混凝土的徐變變形。1、與縱筋構(gòu)成骨架，防止縱筋受力后向外凸。、與縱筋構(gòu)成骨架，防止縱筋受力后向外凸。2、密排箍筋或螺旋式箍筋約束中心混凝土橫向變形，進(jìn)、密排箍筋或螺旋式箍筋約束中心混凝土橫向變形，進(jìn)一步提高構(gòu)件承載力及受壓延性。一步提高構(gòu)件承載力及受壓延性。一、配置普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件一、配置普通箍筋

6、的軸心受壓構(gòu)件1、實(shí)驗(yàn)研討分析、實(shí)驗(yàn)研討分析軸心受壓構(gòu)件按長(zhǎng)細(xì)比不同分為短柱和長(zhǎng)柱，軸心受壓構(gòu)件按長(zhǎng)細(xì)比不同分為短柱和長(zhǎng)柱，規(guī)定以為規(guī)定以為l0/i =28為界，其中為界，其中l(wèi)0為柱的計(jì)算長(zhǎng)度，為柱的計(jì)算長(zhǎng)度，i為為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑。截面的最小回轉(zhuǎn)半徑?；炷翂簯?yīng)力混凝土壓應(yīng)力 ()cEcsNAA3-2鋼筋的壓應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力 ()sEcsNAA3-3式中：式中：混凝土彈性系數(shù)；混凝土彈性系數(shù)；E鋼筋與混凝土彈性模量之比，鋼筋與混凝土彈性模量之比， sEcEE當(dāng)當(dāng)N較小時(shí)，構(gòu)件處于彈性階較小時(shí)，構(gòu)件處于彈性階段，此時(shí)彈性系數(shù)段，此時(shí)彈性系數(shù)=1，故，故鋼筋應(yīng)力與混凝土應(yīng)力鋼筋應(yīng)力與混凝土應(yīng)

7、力成直線增長(zhǎng)，當(dāng)增大時(shí)，混成直線增長(zhǎng)，當(dāng)增大時(shí)，混凝土出現(xiàn)塑性應(yīng)變，彈性系數(shù)凝土出現(xiàn)塑性應(yīng)變，彈性系數(shù) 就減小。就減小。 因此因此 和和 的應(yīng)力增長(zhǎng)就成曲線外形圖的應(yīng)力增長(zhǎng)就成曲線外形圖3-4。s圖圖3-4 應(yīng)力應(yīng)力-荷載曲線表示圖荷載曲線表示圖csc在軸心受壓短柱中，不論受在軸心受壓短柱中，不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時(shí)能否屈壓鋼筋在構(gòu)件破壞時(shí)能否屈服，構(gòu)件的最終承載力都是服，構(gòu)件的最終承載力都是由混凝土被壓碎來控制的。由混凝土被壓碎來控制的。對(duì)于長(zhǎng)柱的承載才干對(duì)于長(zhǎng)柱的承載才干 低于一樣條件下的短柱承載才低于一樣條件下的短柱承載才干干 。目前采用引入穩(wěn)定系數(shù)。目前采用引入穩(wěn)定系數(shù) 來思索這個(gè)要素

8、，來思索這個(gè)要素， 值隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大而減小，可查表值隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大而減小，可查表3-1。 ulNusNu lu sNN 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 表表3-1 注注構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度；構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度；b矩形截面短邊；矩形截面短邊；d圓形截面直圓形截面直 徑；徑； L截面最小回轉(zhuǎn)半徑截面最小回轉(zhuǎn)半徑 ， 0lIiA2、根本計(jì)算公式、根本計(jì)算公式圖圖3-5 軸心受壓柱計(jì)算圖軸心受壓柱計(jì)算圖cys0.9 ()Nf Af A 3-4當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件截面長(zhǎng)邊或直徑大于件截面長(zhǎng)邊或直徑大于300mm時(shí)，構(gòu)件制造缺陷對(duì)承載力的影時(shí)，構(gòu)件制造缺陷

9、對(duì)承載力的影響較大，式響較大，式3-4中混凝土強(qiáng)中混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以系數(shù)度設(shè)計(jì)值乘以系數(shù)0.8構(gòu)件質(zhì)構(gòu)件質(zhì)量確有保證時(shí)不受此限制。量確有保證時(shí)不受此限制。3、公式的運(yùn)用、公式的運(yùn)用 截面設(shè)計(jì)截面校核知：知：N，求：，求：，0( )H lcfyfsA步驟：步驟：1根據(jù)構(gòu)造要求及閱歷，定截面尺寸根據(jù)構(gòu)造要求及閱歷，定截面尺寸b，h025lh030lb b，h 或令，那么或令，那么 0.5 2%1()cyNAffbhA2計(jì)算，確定計(jì)算，確定0l3計(jì)算計(jì)算sA4選配筋并繪制配筋圖。選配筋并繪制配筋圖。截面校核問題：截面校核問題：知：知：b，h，求：，求： 0( )H lcfyfsAuN步驟：步驟：1

10、確定確定2計(jì)算，假設(shè)，那么計(jì)算，假設(shè)，那么uN3%cys0.9 ()uNf Af A 假設(shè)，那么假設(shè)，那么 3%cys0.9 ()usNfAAf A 4、構(gòu)造要求、構(gòu)造要求 混凝土抗壓強(qiáng)度較高，為了減少柱截面尺寸，節(jié)約鋼筋混凝土抗壓強(qiáng)度較高，為了減少柱截面尺寸，節(jié)約鋼筋用量，應(yīng)該采用強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土，對(duì)于高層建筑用量，應(yīng)該采用強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土，對(duì)于高層建筑的底層柱，必要時(shí)可采用更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。但鋼的底層柱，必要時(shí)可采用更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。但鋼筋不宜采用更高強(qiáng)度的鋼筋，這是由于它與混凝土共同筋不宜采用更高強(qiáng)度的鋼筋，這是由于它與混凝土共同任務(wù)時(shí)，普通不能充分的揮其高強(qiáng)度的作用。任

11、務(wù)時(shí)，普通不能充分的揮其高強(qiáng)度的作用。軸心受壓構(gòu)件普通都采用正方形。在建筑上有美觀要求軸心受壓構(gòu)件普通都采用正方形。在建筑上有美觀要求時(shí)根據(jù)需求也可采用圓形及其它截面方式。為了施工方時(shí)根據(jù)需求也可采用圓形及其它截面方式。為了施工方便，截面尺寸普通不小于便，截面尺寸普通不小于250250mm，而且要符合，而且要符合模數(shù)，模數(shù)，800mm以下采用以下采用50mm的模數(shù)，的模數(shù)，800mm以以上那么采用上那么采用100mm模數(shù)，構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比普通為模數(shù)，構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比普通為15左右，左右，不宜大于不宜大于30?？v筋是鋼筋骨架的主要組成部分，為便于施工和保證縱筋是鋼筋骨架的主要組成部分，為便于施工和保證骨架有

12、足夠的剛度，縱筋直徑不宜小于骨架有足夠的剛度，縱筋直徑不宜小于12mm，通，通常選用常選用16mm28mm?？v筋要沿截面周圍均勻布?？v筋要沿截面周圍均勻布置，不得少于置，不得少于4根。全部受壓鋼筋的最小配筋率為根。全部受壓鋼筋的最小配筋率為0.6%，一側(cè)的縱向鋼筋最小配筋率為，一側(cè)的縱向鋼筋最小配筋率為0.2%?？v筋?？v筋間距普通不小于間距普通不小于50mm。當(dāng)構(gòu)件在程度位置澆注時(shí)，。當(dāng)構(gòu)件在程度位置澆注時(shí)，縱筋凈距不應(yīng)小于縱筋凈距不應(yīng)小于30mm和和1.5倍縱筋直徑。倍縱筋直徑。 該當(dāng)采用封鎖式箍筋，以保證鋼筋骨架的整體剛度，該當(dāng)采用封鎖式箍筋，以保證鋼筋骨架的整體剛度，并保證構(gòu)件在破壞階段

13、箍筋對(duì)混凝土和縱向鋼筋的側(cè)并保證構(gòu)件在破壞階段箍筋對(duì)混凝土和縱向鋼筋的側(cè)向約束作用。向約束作用。箍筋采用熱軋鋼筋時(shí)，直徑不應(yīng)小于箍筋采用熱軋鋼筋時(shí)，直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小，且不應(yīng)小于于6mm；采用冷拔低碳鋼絲時(shí)應(yīng)小于；采用冷拔低碳鋼絲時(shí)應(yīng)小于5mm和和d/5d為縱向鋼筋的最大直徑。為縱向鋼筋的最大直徑。箍筋間距不應(yīng)大于箍筋間距不應(yīng)大于400mm，且不應(yīng)大于構(gòu)件截面的，且不應(yīng)大于構(gòu)件截面的短邊尺寸；同時(shí)，在綁扎骨架中，不應(yīng)大于短邊尺寸；同時(shí)，在綁扎骨架中，不應(yīng)大于15d；在焊；在焊接骨架中，不應(yīng)大于接骨架中，不應(yīng)大于20dd為縱向鋼筋的最小直徑。為縱向鋼筋的最小直徑。當(dāng)柱中全部縱向鋼筋配筋

14、率超越當(dāng)柱中全部縱向鋼筋配筋率超越3%時(shí)，箍筋直徑不時(shí)，箍筋直徑不宜小于宜小于8mm，間距不應(yīng)大于縱向鋼筋最小直徑的，間距不應(yīng)大于縱向鋼筋最小直徑的10倍，倍，且不應(yīng)大于且不應(yīng)大于200mm。當(dāng)柱中每邊的縱向受力鋼筋不多于當(dāng)柱中每邊的縱向受力鋼筋不多于3根或當(dāng)柱短根或當(dāng)柱短邊尺寸而縱筋不多于邊尺寸而縱筋不多于4根時(shí)可采用單個(gè)箍筋，否那么根時(shí)可采用單個(gè)箍筋，否那么應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋圖應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋圖3-6。圖圖3-6 箍筋方式箍筋方式二、配置螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件二、配置螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件1、受力分析及破壞特征、受力分析及破壞特征箍筋的縱向約束作用：箍筋的縱向約束作用： 縱向緊縮縱向緊縮 橫向變

15、形橫向變形 縱向裂紋縱向裂紋 假設(shè)約束橫向變形，使混凝土處于三向受壓形狀假設(shè)約束橫向變形，使混凝土處于三向受壓形狀 承載力提高當(dāng)承載力提高當(dāng)N增大，砼的橫向變形足夠大時(shí)，對(duì)箍筋構(gòu)成徑向增大，砼的橫向變形足夠大時(shí)，對(duì)箍筋構(gòu)成徑向壓力，反過來箍筋對(duì)砼施加被動(dòng)的徑向均勻約束壓力。壓力，反過來箍筋對(duì)砼施加被動(dòng)的徑向均勻約束壓力。運(yùn)用：僅在軸向受力較大，而截面尺寸遭到限制時(shí)采用，通常配置的箍筋比較多。運(yùn)用：僅在軸向受力較大，而截面尺寸遭到限制時(shí)采用，通常配置的箍筋比較多。2、正截面受壓承載力計(jì)算、正截面受壓承載力計(jì)算124ccff(3-5)由隔離體平衡得到圖由隔離體平衡得到圖3-7圖圖3-7 混凝土徑向

16、壓力表示圖混凝土徑向壓力表示圖2coryss12sdf Ayss12cor2 f Asd(3-6a) (3-6b)y ss1c1ccor8f Affsdc1 cory sN f Af A (3-7)根據(jù)軸心受力平衡條件，其正截面受壓承載力計(jì)算如下：根據(jù)軸心受力平衡條件，其正截面受壓承載力計(jì)算如下： (3-8)式子變換后得：式子變換后得：c cory sy ss02N f Af Af A (3-9) 式中式中 構(gòu)件中心截面面積；構(gòu)件中心截面面積； corA2corcor4dAssoA螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的換算截面面積；螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的換算截面面積； corss1ss0d AAs但思

17、索到混凝土強(qiáng)度等大于但思索到混凝土強(qiáng)度等大于C50時(shí)，間接鋼筋對(duì)混凝土?xí)r，間接鋼筋對(duì)混凝土約束作用將會(huì)降低，給出一個(gè)折減系數(shù)，當(dāng)混凝土約束作用將會(huì)降低，給出一個(gè)折減系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí)，取時(shí)，取0.85；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超越；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超越C50時(shí)，取時(shí)，取1.0；其間按線性內(nèi)插法取用。；其間按線性內(nèi)插法取用。 ccorysyss00.9(2)Nf Af Af A (3-10)按式按式3-10算得構(gòu)件受壓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于按式算得構(gòu)件受壓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于按式3-4算得構(gòu)件受壓承載力設(shè)計(jì)值的算得構(gòu)件受壓承載力設(shè)計(jì)值的1.5倍。倍。當(dāng)遇到以下恣意一種情況時(shí)，不

18、思索間接鋼筋影響，而按當(dāng)遇到以下恣意一種情況時(shí)，不思索間接鋼筋影響，而按式式3-4進(jìn)展計(jì)算：進(jìn)展計(jì)算：當(dāng)當(dāng)l0/d12時(shí)；時(shí)；當(dāng)按式當(dāng)按式3-10算得的受壓承載力小于按式算得的受壓承載力小于按式3-4算得的受壓承載力時(shí)；算得的受壓承載力時(shí)；當(dāng)間接鋼筋的換算截面面積小于縱向鋼筋的全部當(dāng)間接鋼筋的換算截面面積小于縱向鋼筋的全部截面面積截面面積25%時(shí)。時(shí)。3、構(gòu)造要求、構(gòu)造要求在計(jì)算中思索間接鋼筋作用時(shí)，其螺距或環(huán)形箍筋在計(jì)算中思索間接鋼筋作用時(shí)，其螺距或環(huán)形箍筋間距間距s不應(yīng)大于不應(yīng)大于80mm，及，及dcor/5。同時(shí)亦不應(yīng)。同時(shí)亦不應(yīng)小于小于40mm。螺旋箍筋柱截面尺寸常做成圓形或正。螺旋箍

19、筋柱截面尺寸常做成圓形或正多邊形，縱向鋼筋可選多邊形，縱向鋼筋可選68根沿截面周邊均勻布置。根沿截面周邊均勻布置。肚松衯宸&愮鐝D)? $?d悡!餯怉 扈鋹A 嘬貑 d?噡1/2019騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/ERP鏂噡1/2019騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/logo.gif冟?A/ERP鏂噡1/2019騫寸15鏈?-CRM鍦敤.files/logo_compute.gif 冡?疘1/ERP鏂噡1/2019騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/ 9/ERP鏂噡1/2019騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/0830.g

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