混凝土結(jié)構(gòu)暴露環(huán)境混凝土疼惜層第3章鋼筋混凝土軸心受力構(gòu)件正截面承載力計算本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件的受力全過程；

駕馭軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面承載力的計算方法；本章的重點是軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件正截面承載力的設(shè)計計算方法；難點是：配有螺旋式和焊接環(huán)式箍筋箍筋軸心受壓構(gòu)件承載力計算。熟悉軸心受力構(gòu)件的構(gòu)造要求。由于荷載不行避開的偏心、構(gòu)件制作過程中的不勻整性，實際工程中志向的軸心受力構(gòu)件是不存在的?！?.1概述軸心受拉構(gòu)件：縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心線重合的構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件：縱向壓力作用線與構(gòu)件截面形心線重合的構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件：拱、桁架中的拉桿、圓形水池的池壁軸心受壓構(gòu)件：多層多跨房屋的內(nèi)柱、屋架受壓腹桿§3.2鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算NNcAAs軸心受力構(gòu)件配筋：縱向鋼筋、箍筋縱向鋼筋的作用：承受軸向拉力或壓力箍筋的作用：固定縱向鋼筋，在制作過程中不發(fā)生變形和錯位3.2.1受力過程及破壞特征從起先加載到破壞，分為三個不同階段：3.2.2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算依據(jù)內(nèi)力與截面抗力的平衡條件，可以得到

正截面：與構(gòu)件軸線垂直的截面以構(gòu)件第III階段的受力為依據(jù)。由于裂縫截面上混凝土開裂不能承受拉力，全部拉力由縱向鋼筋承受。…3-1

fy

——

鋼筋抗拉強度設(shè)計值；

N——軸向拉力組合設(shè)計值；As——全部縱向鋼筋的截面面積。選用鋼筋時，應(yīng)盡可能使實際配筋面積接近按計算須要的面積，二者之差宜限制在±5%以內(nèi)。3.2.3構(gòu)造要求為什么要規(guī)定構(gòu)造要求?彌補理論上的不足，不確定因素的影響。施工要求，如：板最小厚度要求。工程實踐閱歷總結(jié)，如：分布鋼筋的間距。其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，如：材料用量。1.縱向受力鋼筋①不應(yīng)接受綁扎的搭接接頭。鋼筋連接有綁扎連接、焊接連接、螺栓連接、套筒擠壓連接等多種方式。②為避開配筋過少引起脆性破壞，構(gòu)件一側(cè)受拉鋼筋的配筋率應(yīng)不小于，A為構(gòu)件的全部截面面積；2.箍筋箍筋直徑d≥6mm,間距s≤200mm(屋架腹桿中s≤150mm)。

③全部縱向受力鋼筋的配筋率不宜大于5%；④受力鋼筋沿截面周邊勻整對稱布置，并宜優(yōu)先選擇直徑較小的鋼筋；⑤縱向鋼筋的凈間距不應(yīng)小于50mm，且不宜大于300mm；課后作業(yè)及練習(xí)P603-5業(yè)精于勤，荒于嬉§3.3鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算依據(jù)箍筋的配置方式不同，分為：配置一般箍筋的軸心受壓構(gòu)件配置螺旋箍筋（環(huán)式焊接鋼筋）的軸心受壓構(gòu)件（螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋）配筋：縱向鋼筋：①與混凝土共同擔(dān)當(dāng)軸向壓力；②擔(dān)當(dāng)由于初始偏心或其他偶然因素引起的附加彎矩在構(gòu)件中產(chǎn)生的拉應(yīng)力；箍筋：一般箍筋：①固定縱向受力鋼筋的位置②防止縱向鋼筋在混凝土壓碎之前壓曲③保證縱向鋼筋與混凝土共同受力螺旋箍筋（環(huán)式焊接鋼筋）：④對混凝土有較強的環(huán)向約束；⑤提高構(gòu)件的承載力和延性3.3.1配有一般箍筋的軸心受壓構(gòu)件1.受力分析及破壞特征長細(xì)比：構(gòu)件的計算長度l0與構(gòu)件的截面的最小回轉(zhuǎn)半徑之比依據(jù)長細(xì)比的不同，分為短構(gòu)件（短柱）：

中長構(gòu)件（長柱）：（1）鋼筋混凝土軸心受壓短柱試驗：①整個加載過程中，可能的初始偏心對構(gòu)件承載力無明顯影響②鋼筋和混凝土之間存在著粘結(jié)力，二者的壓應(yīng)變相等（變形協(xié)調(diào)）；③達(dá)到極限荷載時，極限壓應(yīng)變與混凝土棱柱體（一次短期加載）受壓破壞的壓應(yīng)變相同，混凝土的應(yīng)力達(dá)到fck；（那么此時鋼筋是否屈服呢）分析一下：二者之間存在著粘結(jié)力，鋼筋的受壓應(yīng)變等于混凝土被壓碎時的峰值應(yīng)變A、若鋼筋屈服壓應(yīng)變小于混凝土壓壞時的壓應(yīng)變，則鋼筋首先達(dá)到抗壓屈服強度，隨后鋼筋擔(dān)當(dāng)?shù)膲毫S持不變，接著增加的荷載全部由混凝土擔(dān)當(dāng)，直至混凝土被壓碎。（鋼筋和混凝土都得到充分利用）B、若鋼筋屈服壓應(yīng)變大于混凝土壓壞時的壓應(yīng)變（如高強度鋼筋），在混凝土被壓碎時鋼筋達(dá)不到屈服強度；（鋼材的強度得不到充分利用）受壓短柱，不論受壓構(gòu)件是否屈服，最終承載力是由混凝土被壓碎來限制的。鄰近破壞時，短柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱向鋼筋壓曲外鼓，呈燈籠狀，一混凝土被壓碎而告破壞。（2）鋼筋混凝土軸心受壓長柱試驗：由于種種因素形成的初始偏心距對試驗結(jié)果影響較大，使構(gòu)件產(chǎn)生附加彎矩和彎曲變形。長細(xì)比很大的構(gòu)件，可能在材料尚未達(dá)到屈服（極限）強度之前，即由于構(gòu)件丟失穩(wěn)定而破壞。試驗結(jié)果表明：長柱的承載力低于相同條件短柱的承載力?！兑?guī)范》接受穩(wěn)定系數(shù)來考慮長柱縱向撓曲的不利影響。且隨著長細(xì)比的增大而減小。

長柱壓曲2.配有一般箍筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算方法…3-2由靜力平衡條件并考慮長細(xì)比等因素的影響——為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算具有相近的可靠度而引進(jìn)的系數(shù)。3.構(gòu)造要求材料：宜接受強度等級較高的混凝土，鋼筋宜用HRB400級。截面形式：以方形為主，可接受矩形、圓形或正多邊形；b≥250mm,d≥300mm，長細(xì)比≤30，一般為15左右。最小配筋率

（每邊4根）（每邊3根）（每邊4根）（每邊多于4根）

3.3.2配有間接鋼筋的軸心受壓構(gòu)件配筋形式螺旋箍筋環(huán)式焊接鋼筋1.受力分析及破壞特征三向受壓強度試驗表明：側(cè)向壓應(yīng)力的作用，有效地阻擋混凝土在軸向壓力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向變形和內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，從而使混凝土的抗壓強度有較大的提高。配置螺旋箍筋（環(huán)式焊接鋼筋）的作用：對混凝土變形產(chǎn)生側(cè)向約束，使其承載力提高。試驗探討：荷載較小時，與一般箍筋柱相同當(dāng)軸向壓力較大時（0.7fc左右），混凝土縱向微裂縫起先快速發(fā)展，側(cè)向變形明顯增大；配置足量（有限制條件）間接鋼筋能約束其側(cè)向變形，對混凝土產(chǎn)生間接的被動側(cè)壓力，箍筋則產(chǎn)生環(huán)向拉力。試驗探討：當(dāng)混凝土壓應(yīng)變超過無約束時的極限壓應(yīng)變后（應(yīng)力達(dá)到fck），箍筋外部的混凝土疼惜層將被壓壞起先剝落，而箍筋以內(nèi)的核心部分的混凝土則能接著承載；當(dāng)箍筋達(dá)到抗拉屈服強度而失去約束混凝土側(cè)向變形的實力時，核心混凝土被壓碎而導(dǎo)致整個構(gòu)件破壞。破壞形態(tài)如圖2.配有螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算方法2.配有螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算方法

①

配置間距較密的間接鋼筋的軸心受壓柱，其核心混凝土的抗壓強度按三向受壓時的強度考慮，?。孩诩僭O(shè)箍筋拉應(yīng)力達(dá)到屈服強度，依據(jù)如圖的平衡條件：達(dá)到極限狀態(tài)時，混凝土疼惜層已剝落，不考慮其作用③假設(shè)箍筋拉應(yīng)力達(dá)到屈服強度，依據(jù)如圖的平衡條件：則軸心受壓構(gòu)件的極限抗壓實力為④承載實力極限狀態(tài)計算公式（前提條件，間接鋼筋滿足要求）為了保持與偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力具有相近的牢靠度，并且考慮間接鋼筋對不同強度等級混凝土約束效應(yīng)影響的差異，按下列公式近似計算：3-8****：按公式3-8（間接鋼筋柱）算得的構(gòu)件受壓承載力設(shè)計值不應(yīng)大于按公式3-2（一般箍筋柱）算得的構(gòu)件受壓承載力設(shè)計值的1.5倍。按間接鋼筋柱算得的承載力小于按一般箍筋柱算得的承載力按3-2一般箍筋柱算3.構(gòu)造要求接受間接鋼筋可有效提高柱的軸心受壓承載力?！羧玳g接配置過多，極限承載力提高過大，則會在遠(yuǎn)未達(dá)到極限承載力之前疼惜層產(chǎn)生剝落，從而影響正常運用?！兑?guī)范》規(guī)定：●按間接鋼筋計算的受壓承載力設(shè)計值不應(yīng)大于按一般箍筋柱計算的受壓承載力設(shè)計值的1.5倍?！魧﹂L細(xì)比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，間接鋼筋的約束作用得不到有效發(fā)揮?！兑?guī)范》規(guī)定：●對長細(xì)比的柱考慮間接鋼筋的約束作用?！糸g接鋼筋的約束效果與其截面面積A