單元七

軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理01§7-1概述02§7-2普通箍筋柱03§7-3螺旋箍筋柱目錄單元七軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算§7-1

概述單元七軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算§7-1概述說(shuō)明：是重點(diǎn)；既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。???①能敘述出軸心受壓構(gòu)件的定義；②能區(qū)分軸心受壓構(gòu)件的兩種類(lèi)型；學(xué)習(xí)目標(biāo)：??1、受壓構(gòu)件：以承受軸向壓力為主的構(gòu)件。2、軸心受壓構(gòu)件：當(dāng)縱向外圧力作用線與受壓構(gòu)件軸線相重合時(shí)，此受壓構(gòu)件為軸心受壓構(gòu)件?！?-1概述一、軸心受壓構(gòu)件的定義§7-1概述說(shuō)明：sv——箍筋間距；d——箍筋直徑；

dcor——混凝土核心直徑a）普通箍筋柱b）螺旋箍筋柱說(shuō)明：1、真正意義上的軸心受壓構(gòu)件是不存在的。2、如果偏心距很小，在工程設(shè)計(jì)中容許忽略不計(jì)時(shí)，按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。1、劃分標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)箍筋的功能和配置方式劃分。2、類(lèi)型：

普通箍筋柱-配有縱向鋼筋和普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件。

螺旋箍筋柱-配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件。二、鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的類(lèi)型§7-1概述

縱向受力鋼筋：（1）協(xié)助混凝土受壓力（2）承受可能存在的不大的彎矩（3）防止構(gòu)件的突然脆性破壞

普通箍筋：防止縱向鋼筋局部壓屈，并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于施工。

螺旋箍筋：使截面核心混凝土成為約束混凝土，提高構(gòu)件的承載力和延性。三、各類(lèi)鋼筋的作用§7-1概述§7-2普通箍筋柱單元七軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算§7-2普通箍筋柱課題一幾點(diǎn)說(shuō)明1、能敘述出普通箍筋柱的構(gòu)造（截面形狀、尺寸、配筋）要求。2、能說(shuō)出長(zhǎng)短柱的破壞形態(tài)。3、會(huì)計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)：???說(shuō)明：是重點(diǎn)；既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。????課題一幾點(diǎn)說(shuō)明一、構(gòu)造要求§7-2普通箍筋柱（一）說(shuō)明：1、截面形狀：多為正方形、矩形等。2、縱向鋼筋為對(duì)稱(chēng)布置，沿構(gòu)件高度設(shè)置有等間距的箍筋。3、軸心受壓構(gòu)件的承載力主要由混凝土承擔(dān)，設(shè)置縱向鋼筋的目的是為了：(1)協(xié)助混凝土承受壓力，可減小構(gòu)件截面尺寸；(2)承受可能存在的不大的彎矩；(3)防止構(gòu)件的突然脆性破壞。普通箍筋的作用是，防止縱向鋼筋局部壓屈，并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架，便于施工。（二）具體要求1.混凝土：一般多采用C30以上的混凝土。2．截面尺寸：構(gòu)件截面尺寸(矩形截面以短邊計(jì))不宜小于25cm。通常按5cm一級(jí)增加；在80cm以上時(shí)，則采用10cm為一級(jí)。3．縱向鋼筋：多采用HPB300、HRB400等熱軋鋼筋。直徑：12mm以上

，根數(shù)≥4

，縱筋之間凈距50mm≤Sn≤350mm，凈保護(hù)層:≥30mm。課題一幾點(diǎn)說(shuō)明一、構(gòu)造要求§7-2普通箍筋柱縱向鋼筋的配筋率：構(gòu)件的全部縱向鋼筋配筋率宜在0.5%～5%之間。一側(cè)縱向鋼筋最小配筋率：0.2%一般縱向鋼筋的配筋率約為1%～2%。課題一幾點(diǎn)說(shuō)明一、構(gòu)造要求§7-2普通箍筋柱4.箍筋

●箍筋直徑：應(yīng)不小于縱向鋼筋直徑的1/4,且不小于8mm;

●箍筋間距：箍筋的間距不應(yīng)大于縱向受力鋼筋直徑的15倍、不大于構(gòu)件短邊尺寸（圓形截面采用0.8倍直徑）并不大于400mm。縱向受力鋼筋搭接范圍內(nèi)的箍筋間距，不應(yīng)大于主鋼筋直徑的10倍，且不大于200mm。縱向鋼筋截面面積大于混凝土截面面積3%時(shí)，箍筋間距應(yīng)不大于縱向鋼筋直徑的10倍，且不大于200mm。課題一幾點(diǎn)說(shuō)明一、構(gòu)造要求§7-2普通箍筋柱課題一幾點(diǎn)說(shuō)明二、破壞形態(tài)§7-2普通箍筋柱

軸心受壓構(gòu)件試驗(yàn)采用的A、B兩種試件，它們的材料強(qiáng)度等級(jí)、截面尺寸和配筋均相同，但柱的長(zhǎng)度不同(右圖)。軸心壓力用油壓千斤頂施加，并用電子秤量測(cè)壓力大小。并在柱長(zhǎng)度一半處設(shè)置百分表，測(cè)量其橫向撓度。目的是采取對(duì)比方法來(lái)觀察長(zhǎng)細(xì)比不同的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)§7-2普通箍筋柱軸心受壓短柱：壓碎破壞軸心受壓長(zhǎng)柱：失穩(wěn)破壞課題一幾點(diǎn)說(shuō)明二、破壞形態(tài)課題一幾點(diǎn)說(shuō)明三、縱向彎曲系數(shù)§7-2普通箍筋柱軸向受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)

：長(zhǎng)柱失穩(wěn)破壞時(shí)的臨界壓力

與短柱壓壞時(shí)的軸心壓力

的比值。即：

縱向彎曲系數(shù)主要與構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比有關(guān)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)及配筋率對(duì)其影響很小。長(zhǎng)細(xì)比的表達(dá)式為：

矩形截面：

圓形截面：

一般截面：其中為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑《橋規(guī)》根據(jù)試驗(yàn)資料，考慮到長(zhǎng)期作用的影響和作用偏心影響，規(guī)定了穩(wěn)定系數(shù)值，見(jiàn)書(shū)中表（表7-1）。課題二

正截面承載力計(jì)算§7-2普通箍筋柱1、能畫(huà)出普通箍筋柱的荷載-應(yīng)變曲線。2、能寫(xiě)出普通箍筋柱正截面承載力計(jì)算公式。3、能進(jìn)行普通箍筋柱正截面設(shè)計(jì)和承載力復(fù)核。學(xué)習(xí)目標(biāo)：???說(shuō)明：是重點(diǎn)；既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。?????課題二正截面承載力計(jì)算一、柱的荷載-應(yīng)變曲線§7-2普通箍筋柱柱的荷載-應(yīng)變曲線課題二正截面承載力計(jì)算

§7-2普通箍筋柱二、計(jì)算公式

——軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，按表7-1采用；

——構(gòu)件毛截面面積，當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于3%時(shí)，

應(yīng)改用

；

——全部縱向鋼筋的截面面積?！?-2普通箍筋柱課題二正截面承載力計(jì)算

三、計(jì)算內(nèi)容

軸向受壓構(gòu)件穩(wěn)定普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算，分為截面設(shè)計(jì)和承載力復(fù)核兩種情況。

1．截面設(shè)計(jì)

已知：截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度，混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，軸向壓力設(shè)計(jì)值

，結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)

。

求：縱向鋼筋

§7-2普通箍筋柱課題二正截面承載力計(jì)算

三、計(jì)算內(nèi)容

1．截面設(shè)計(jì)解法一：（1）計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比

，由表7—1查得相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)

；（2）由公式計(jì)算所需鋼筋截面積：（3）由

計(jì)算值及構(gòu)造要求選擇并布置鋼筋。§7-2普通箍筋柱解法二：若截面尺寸未知（1）先假定配筋率，并設(shè)=1；則可將代入公式得：

則

構(gòu)件的截面面積確定后，結(jié)合構(gòu)造要求選取截面尺寸（截面的邊長(zhǎng)要取整數(shù)）。然后，按構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)細(xì)比，確定穩(wěn)定系數(shù)，再由公式計(jì)算所需的鋼筋截面面積，最后按構(gòu)造要求選擇并布置鋼筋。

課題二正截面承載力計(jì)算

三、計(jì)算內(nèi)容

1．截面設(shè)計(jì)

§7-2普通箍筋柱2.承載力復(fù)核已知：截面尺寸，縱向鋼筋

，計(jì)算長(zhǎng)度

，混凝土和鋼筋的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，軸向力組合設(shè)計(jì)值

。求：截面承載能力解法：首先應(yīng)檢查縱向鋼筋及箍筋布置是否符合構(gòu)造要求。由已知截面尺寸和計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比，查得相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)

，由公式計(jì)算軸心受壓構(gòu)件正截面承載能力

，且應(yīng)滿足

，說(shuō)明構(gòu)件的承載力是足夠的。課題二正截面承載力計(jì)算

三、計(jì)算內(nèi)容

§7-3螺旋箍筋柱單元七軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算§7-3螺旋箍筋柱1、了解螺旋箍筋柱的構(gòu)造要求2、能描述螺旋箍筋柱的受力特點(diǎn)及破壞特性3、能寫(xiě)出正截面承載力的計(jì)算公式及使用條件4、能進(jìn)行螺旋箍筋柱正截面承載力計(jì)算。說(shuō)明：是重點(diǎn)；既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。???學(xué)習(xí)目標(biāo)：??????一、構(gòu)造要求§7-3螺旋箍筋柱

螺旋箍筋柱的截面形狀多為圓形或正多邊形，設(shè)有連續(xù)環(huán)繞的間距較密的螺旋箍筋或焊接環(huán)式箍筋。l.縱向鋼筋應(yīng)沿圓周均勻分布，

；

2.間接鋼筋的螺距或間距不應(yīng)大于核心直徑的1/5，亦不應(yīng)大于80mm，且不應(yīng)小于40mm。3.縱向受力鋼筋應(yīng)伸入與受壓構(gòu)件連接的上下構(gòu)件內(nèi)，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于受壓構(gòu)件的直徑且不應(yīng)小于縱向受力鋼筋的錨固長(zhǎng)度。4.間接鋼筋的直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的1/4，且不小于8mm。螺旋筋的作用是使截面中間部分(核心)混凝土成為約束混凝土，從而提高構(gòu)件的承載力和延性。二、受力特點(diǎn)與破壞特性§7-3螺旋箍筋柱

在壓應(yīng)變

以前，螺旋箍筋柱的應(yīng)變變化曲線與普通箍筋柱基本相同，當(dāng)作用（荷載）繼續(xù)增加，直至混凝土和縱筋的壓應(yīng)變

時(shí)，縱筋已經(jīng)屈服，箍筋外面的混凝土保護(hù)層開(kāi)始崩裂剝落，混凝土的截面積減小。這時(shí)，核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度超過(guò)了棱柱體抗壓強(qiáng)度，補(bǔ)償了剝落的外圍混凝土所承擔(dān)的壓力，曲線逐漸回升。隨著作用（荷載）不斷增大，螺旋箍筋中的環(huán)向拉力也不斷增大，直至螺旋箍筋達(dá)到屈服，不能再約束核心混凝土的橫向變形，混凝土被壓碎，構(gòu)件即破壞。螺旋箍筋柱的正截面破壞的特征是其核心混凝土壓碎、縱向鋼筋已經(jīng)屈服。而在破壞之前，柱的混凝土保護(hù)層早已剝落。三、正截面承載力計(jì)算§7-3螺旋箍筋柱

螺旋箍筋柱的正截面抗壓承載能力是由核心混凝土、縱向鋼筋、螺旋式或焊接環(huán)式箍筋三部分的承載力所組成，其正截面承載力可按下式計(jì)算：§7-3螺旋箍筋柱三、正截面承載力計(jì)算

在利用上