軸心受力構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第1頁軸心受力構(gòu)件主要內(nèi)容：了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件受力全過程；掌握軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算方法；熟悉軸心受力構(gòu)件結(jié)構(gòu)要求。重點：軸心受壓構(gòu)件承載力計算混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第2頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算1軸心受壓構(gòu)件實際應(yīng)用

多高層建筑中框架柱，單層工業(yè)廠房中屋架上弦桿，橋梁結(jié)構(gòu)中橋墩，拱、樁等均屬于受壓構(gòu)件。利用混凝土構(gòu)件承受以軸向壓力為主內(nèi)力，能夠充分發(fā)揮混凝土材料強度優(yōu)勢，因而在工程結(jié)構(gòu)中混凝土受壓構(gòu)件應(yīng)用比較普遍。建筑實際結(jié)構(gòu)中，理想軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在，這是因為：

通常施工制造誤差、荷載作用位置不確定性、混凝土質(zhì)量不均勻性等，使得上述構(gòu)件存在一定初始偏心距。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第3頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算框架結(jié)構(gòu)中柱(ColumnsofFrameStructure)軸心受壓混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第4頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算屋架結(jié)構(gòu)中上弦桿(TopChordofRoofTrussStructure)軸心受拉混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第5頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算樁基礎(chǔ)(PileFoundation)軸心受壓混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第6頁軸心受拉構(gòu)件受力過程及破壞特征混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第7頁一建筑工程中軸拉構(gòu)件1計算公式－1N——拉力組合設(shè)計值；fy

——

鋼筋抗拉強度設(shè)計值，

fy

300N/mm2

；As

——縱向鋼筋面積?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第8頁某鋼筋混凝土屋架下弦拉力設(shè)計值N=700KN，采取HRB335級鋼筋配筋。試求所需縱向受力鋼筋面積，并為其選取鋼筋?！窘狻炕炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第9頁2.結(jié)構(gòu)要求箍筋直徑d≥6mm,間距s≤200mm(腹桿中s≤150mm)。

縱筋應(yīng)沿截面周圍均勻?qū)ΨQ布置，并宜優(yōu)先采取直徑較小鋼筋。

不得采取綁扎搭接接頭。

縱筋一側(cè)配筋率，且。（為混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第10頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算二軸心受壓構(gòu)件

實際工程結(jié)構(gòu)中，普通把承受軸向壓力鋼筋混凝土柱按照箍筋作用及配置方式分為兩種：

普通箍筋柱（TiedColumns）配有縱向鋼筋和普通箍筋柱

螺旋箍筋柱（SpiralColumns）配有縱向鋼筋和螺旋箍筋柱縱筋作用：

提升承載力，減小截面尺寸提升混凝土變形能力抵抗構(gòu)件偶然偏心減小混凝土收縮與徐混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第11頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算普通鋼箍柱TiedColumns螺旋鋼箍柱SpiralColumns2/2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第12頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算1短柱與長柱

短柱（ShortColumns）是怎樣形成？我們通常將柱截面尺寸與柱長之比較小柱，稱為短柱。在實際結(jié)構(gòu)中，帶窗間墻柱、高層建筑地下車庫柱子，以及樓梯間處柱都輕易形成短柱。窗間墻短柱混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第13頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算

受壓短柱破壞過程

在開始加載時，混凝土和鋼筋都處于彈性工作階段，鋼筋和混凝土應(yīng)力基本上按彈性模量比值來分配。

伴隨荷載增加，混凝土應(yīng)力增加愈來愈慢，而鋼筋應(yīng)力基本上與其應(yīng)變成正比增加，柱子變形增加速度就快于外荷增加速度。伴隨荷載繼續(xù)增加，柱中開始出現(xiàn)微小縱向裂縫。應(yīng)力軸力混凝土應(yīng)力增加鋼筋應(yīng)力增加混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第14頁軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算

在臨近破壞荷載時，柱身出現(xiàn)很多顯著縱向裂縫，混凝土保護層剝落，箍筋間縱筋被壓曲向外鼓出，混凝土壓碎。

柱子發(fā)生破壞時，混凝土應(yīng)變到達其抗壓極限應(yīng)變，而鋼筋應(yīng)力普通小于其屈服強度?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第15頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算

什么是長柱（SlenderColumns）我們通常將截面尺寸與柱長之比較大柱定義為長柱。在實際結(jié)構(gòu)中，普通框架柱、門廳柱等都屬于長柱。軸心受壓長柱與短柱主要受力區(qū)分在于：因為偏心所產(chǎn)生附加彎矩和失穩(wěn)破壞在長柱計算中必須考慮?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第16頁軸心受力構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件承載力計算

軸心受壓長柱破壞過程因為初始偏心距存在，構(gòu)件受荷后產(chǎn)生附加彎矩，伴之發(fā)生橫向撓度。構(gòu)件破壞時，首先在靠近凹邊出現(xiàn)大致平行于縱軸方向縱向裂縫，同時在凸邊出現(xiàn)水平橫向裂縫，隨即受壓區(qū)混凝土被壓潰，縱筋向外鼓出，橫向撓度快速發(fā)展，構(gòu)件失去平衡，最終將凸邊混凝土拉斷?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》采取穩(wěn)定系數(shù)來表示長柱承載力降低程度?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第17頁軸心受壓長柱穩(wěn)定系數(shù)φ

主要與柱長細比l0/b相關(guān)，穩(wěn)定系數(shù)定義以下：軸心受壓構(gòu)件承載力計算l0/bl0/dl0/iφl0/bl0/dl0/iφ≤8≤728≤1.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.6546401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19《規(guī)范》給出穩(wěn)定系數(shù)與長細比關(guān)系軸心受力構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第18頁軸心受壓構(gòu)件承載力計算2普通箍筋柱受壓承載力計算

計算簡圖fcf’yA’sNf’yA’sA’s

計算公式軸心受力構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第19頁

例題1某無側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)第二層中柱，承受軸心壓力設(shè)計值，柱計算長度，混凝土強度等級為（），用HRB400級鋼筋配筋（），環(huán)境類別為一類。試設(shè)計該截面?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第20頁

解（1）假定則由公式可求得采取正方形截面，則取混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第21頁

（2）計算及則由表查得。（3）求選取4根直徑是18mm三級鋼筋，?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第22頁故計算中取是可行(假如所得則在計算值時，應(yīng)扣除值，重新計算)。符合最小配筋率要求?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理第23頁軸心受壓構(gòu)件承載力計算

關(guān)鍵區(qū)混凝土三軸受壓狀態(tài)產(chǎn)生3軸心受壓螺旋式箍筋柱正截面承載力計算fyAss1

dcorfyAss1S軸心受力構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第24頁軸心受壓構(gòu)件承載力計算f——為被約束后混凝土軸心抗壓強度;β——為系數(shù)。混凝土受到徑向壓應(yīng)力值計算方法螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋柱承載力計算公式軸心受力構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第25頁軸心受拉構(gòu)件承載力計算《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》相關(guān)螺旋箍要求：

螺旋箍筋計算承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力50%。

對長細比l0/d大于12柱不考慮螺旋箍筋約束作用。

螺旋箍筋換算面積Ass0不得小于全部縱筋A‘s

面積25%

螺旋箍筋間距s不應(yīng)大于80mm及dcor/5，也不應(yīng)小于40mm。軸心受力構(gòu)件混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第26頁例題3某大樓底層門廳內(nèi)現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱，承受軸心壓力設(shè)計值計算長度依據(jù)建筑設(shè)計要求，柱截面為圓形,直徑混凝土強度等級為C30()縱筋采取HRB400級鋼筋（），箍筋采取HRB335級鋼筋（），試確定柱配筋。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第27頁解（１）判別是否可采取螺旋箍筋柱（可設(shè)計成螺旋箍筋柱）（２）求假定則選取10直徑是20mm三級鋼筋，

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第28頁（３）求混凝土保護層厚度為30mm，則由公式可得混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第29頁（４）確定螺旋箍筋直徑和間距假定螺旋箍筋直徑，則單根螺旋箍筋截面面積由公式可得?。M足結(jié)構(gòu)要求）。（５）復核混凝土保護層是否過早脫落

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第30頁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第31頁軸心受拉構(gòu)件承載力計算工程實際中軸心受拉構(gòu)件包含桁架式屋架受拉桿、拱拉桿以及水池池壁等。軸心受拉構(gòu)件從加載到破壞，其受力過程分為三個階段：從加載到砼受拉開裂前，為彈性階段；砼開裂后到鋼筋即將屈服，為第二階段；受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼筋到達屈服，為第三階段，此時混凝土裂縫開展很大，能夠認為構(gòu)件到達了破壞狀態(tài)。破壞特征：軸心受拉構(gòu)件破壞時，混凝土不承受拉力，全部拉力由鋼筋來承受。軸心受拉破壞時混凝土裂縫貫通，縱向拉鋼筋到達其受拉屈服強度，正截面承載力公式以下：

——縱向鋼筋抗拉強度設(shè)計值；N——軸