1、第5章混凝土受壓構(gòu)件,5.1混凝土受壓構(gòu)件及其構(gòu)造要求5.2混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算5.3混凝土偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算5.4混凝土偏心受壓構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算5.5混凝土偏心受壓構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算,2020/6/17,.,2,5.1混凝土受壓構(gòu)件及其構(gòu)造要求,受壓構(gòu)件分類軸心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件單向偏心受壓雙向偏心受壓,5.1.1混凝土受壓構(gòu)件,2020/6/17,.,3,受壓構(gòu)件應(yīng)用實(shí)例軸心受壓屋架受壓腹桿、上弦桿等跨柱網(wǎng)房屋的內(nèi)柱偏心受壓框架柱排架柱,2020/6/17,.,4,材料選擇混凝土材料強(qiáng)度等級盡可能高C25以上，至C50或更高鋼筋fy400N/mm2，不宜選高強(qiáng)度

2、鋼筋作為壓筋不得采用冷拉鋼筋作壓筋常用：HRB335,HRB400,5.1.2受壓構(gòu)件的材料和截面,2020/6/17,.,5,構(gòu)件截面常用截面軸心受壓正方形為主偏心受壓矩形為主預(yù)制柱可采用I形截面異形柱采用較少（有應(yīng)用）尺寸要求最小邊長300mm；800mm以下取50mm為模數(shù)，800mm以上取100mm為模數(shù)滿足條件,2020/6/17,.,6,縱向受力鋼筋軸心受壓縱向受力鋼筋的作用協(xié)助混凝土受壓，減小構(gòu)件截面尺寸承受可能的彎矩，及收縮、溫變拉應(yīng)力防止脆性破壞縱筋構(gòu)造要求直徑d12mm，常用1232mm矩形截面縱筋不少于4根，圓柱不宜少于8根，不應(yīng)少于6根。,5.1.3受壓構(gòu)件配筋構(gòu)造,2

3、020/6/17,.,7,鋼筋凈距不應(yīng)小于50mm，不宜大于300mm偏壓h600mm時(shí)，設(shè)置1016mm的構(gòu)造鋼筋，間距不超過300mm。配筋率最小配筋率：全縱筋0.6%一側(cè)縱筋0.2%最大配筋率：全部縱筋不超過5%受壓鋼筋配筋率一般不超過3%,2020/6/17,.,8,偏心受壓縱筋配置方式對稱配筋構(gòu)造簡單施工方便不易出錯用鋼量大非對稱配筋構(gòu)造復(fù)雜容易出錯用鋼量小,對稱配筋廣為流行,2020/6/17,.,9,受壓構(gòu)件箍筋箍筋的作用保證縱筋的正確位置防止縱向鋼筋壓曲基本構(gòu)造要求封閉形式。直徑縱筋最大直徑/4，且6mm間距s400mm，且b、15倍縱筋最小直徑全部縱筋配筋率超過3%時(shí)箍筋直徑

4、不應(yīng)小于8mm間距不應(yīng)大于10倍縱筋最小直徑、且不應(yīng)大于200mm。,2020/6/17,.,10,設(shè)置復(fù)合箍筋（1）b400mm，各邊受力鋼筋3根（2）b400mm，各邊受力鋼筋4根防止中間鋼筋壓屈縱向有構(gòu)造鋼筋，可設(shè)復(fù)合箍筋或拉筋,2020/6/17,.,11,2020/6/17,.,12,復(fù)雜截面箍筋采用復(fù)合箍筋內(nèi)折角不可采用箍筋合力向外砼保護(hù)層崩裂,2020/6/17,.,13,縱筋搭接長度范圍內(nèi)的箍筋直徑不小于搭接鋼筋最大直徑的0.25倍縱筋受拉時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的5倍、且不應(yīng)大于100mm縱筋受壓時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于搭接鋼筋較小直徑的10倍、且不應(yīng)大于200mm當(dāng)

5、受壓鋼筋直徑d25mm時(shí)，尚應(yīng)在搭接接頭兩個(gè)端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)置兩個(gè)箍筋。,2020/6/17,.,14,5.2混凝土軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算,混凝土軸心受壓構(gòu)件分類箍筋配置方式普通箍筋柱螺旋箍筋柱焊接環(huán)筋柱,5.2.1軸心受壓構(gòu)件的破壞特征,螺旋箍筋和焊接環(huán)筋稱為間接鋼筋,2020/6/17,.,15,按長細(xì)比分類構(gòu)件長細(xì)比,構(gòu)件分類短柱,長柱,對于矩形截面,2020/6/17,.,16,軸心受壓構(gòu)件的破壞特征短柱破壞應(yīng)變分布可能存在的初偏心對承載力無明顯影響鋼筋和混凝土之間壓應(yīng)變相等鋼筋受力鋼筋可能屈服，可能不屈服破壞的控制短柱四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫縱筋屈曲混凝土壓碎,2020

6、/6/17,.,17,長柱破壞不能忽略的影響荷載初始偏心產(chǎn)生附加彎矩附加彎矩產(chǎn)生水平撓度加大偏心破壞特點(diǎn)在軸力和彎矩共同作用下發(fā)生破壞破壞荷載低于同條件下短柱的破壞荷載穩(wěn)定系數(shù)考慮此影響（表6-1）,近似計(jì)算公式,2020/6/17,.,18,基本公式抗壓組成混凝土抗壓縱筋抗壓承載力公式考慮穩(wěn)定系數(shù)考慮與偏壓柱的可靠性銜接,配筋率大于3%時(shí)，取凈面積。,5.2.2普通箍筋柱正截面承載力計(jì)算,2020/6/17,.,19,計(jì)算方法（公式應(yīng)用）截面設(shè)計(jì)已知：構(gòu)件截面，軸向力設(shè)計(jì)值計(jì)算長度，材料強(qiáng)度等級計(jì)算：縱筋面積承載力復(fù)核全部條件已知先驗(yàn)算配筋率后確定穩(wěn)定系數(shù)最后驗(yàn)算不等式是否成立,2020/6

7、/17,.,20,例題5-1某柱計(jì)算長度5m，截面300mm300mm，HRB335級縱向鋼筋，C30混凝土，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值為N=1400kN。試選配縱向受力鋼筋。解,2020/6/17,.,21,取,mm2,選配,As=1964mm2,配筋率,2020/6/17,.,22,例題5-2某混凝土柱，計(jì)算長度4.5m，截面尺寸400mm400mm，C35混凝土，縱向配筋822（As=3041mm2）。承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=3000kN，試驗(yàn)算承載力。解,先驗(yàn)算配筋率,滿足要求（配筋合理）,2020/6/17,.,23,承載力驗(yàn)算,kN,N=3000kN,承載力滿足要求！,N,查表6-1（插值法

8、）,2020/6/17,.,24,試驗(yàn)現(xiàn)象壓力較低時(shí)螺旋箍筋受力不明顯壓力到縱筋屈服時(shí)混凝土縱向裂縫發(fā)展砼橫向變形對箍筋徑向形成壓力，約束砼壓應(yīng)變超過極限壓應(yīng)變外表混凝土剝落內(nèi)核混凝土三向受力,5.2.3螺旋箍筋柱正截面承載力,2020/6/17,.,25,截面承載力試驗(yàn)研究成果約束混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,螺旋箍脫離體平衡,軸心抗壓強(qiáng)度,2020/6/17,.,26,極限承載力,間接鋼筋換算面積,2020/6/17,.,27,承載力規(guī)范公式考慮高強(qiáng)度混凝土受間接鋼筋約束程度的降低考慮與偏心受壓構(gòu)件保持一致的可靠度,當(dāng)C50，=1.0,當(dāng)=C80，=0.85,其間按線性內(nèi)插法確定,2020/6/17

9、,.,28,公式應(yīng)用的注意點(diǎn)為了防止混凝土保護(hù)層過早剝落，上式算出的承載力不應(yīng)超過同樣材料和截面的普通箍筋受壓柱的1.5倍長細(xì)比較大時(shí)，間接鋼筋因受偏心影響難以發(fā)揮其提高核芯混凝土抗壓強(qiáng)度的作用，故規(guī)定只在l0/d12的軸心受壓構(gòu)件中采用當(dāng)外圍混凝土較厚時(shí)，或當(dāng)間接鋼筋的換算面積Asso小于全部縱筋面積的25%時(shí)，不考慮間接鋼筋的影響，直接按普通箍筋柱的公式計(jì)算。,2020/6/17,.,29,構(gòu)造要求截面形式圓形正多邊形（如正八邊形）鋼筋構(gòu)造螺距（環(huán)形箍筋的間距）s不應(yīng)大于80mm及dcor/5，同時(shí)不應(yīng)小于40mm縱向鋼筋不宜少于8根，并沿截面周邊均勻布置,按構(gòu)造要求選定縱筋，由公式和構(gòu)造

10、確定箍筋間距,或先確定箍筋，后計(jì)算確定縱筋,2020/6/17,.,30,例題5-3C30混凝土圓形截面柱直徑450mm，計(jì)算長度4.5m，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=2970kN。縱筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。試分別普通箍筋柱和螺旋箍筋柱進(jìn)行配筋。解：,1.按普通箍筋柱配筋,2020/6/17,.,31,mm2,縱筋可配：,箍筋采用：,6300,間距40mm,s=50mm1.0時(shí)，取1=1.0,2020/6/17,.,46,極限曲率隨構(gòu)件長細(xì)比的增大而減小，引進(jìn)長細(xì)比對截面曲率的影響系數(shù)2,l0/h1.0時(shí)，取1=1.0,l0/h30：專門方法確定,2020/6/17,.,48,基本

11、假定平截面假定不考慮混凝土的受拉作用壓區(qū)混凝土采用等效矩形應(yīng)力圖,5.3.3對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算,2020/6/17,.,49,大偏心受壓基本公式幾何尺寸方面,2020/6/17,.,50,平衡條件,對稱配筋（取等號）,2020/6/17,.,51,適用條件保證構(gòu)件破壞時(shí)，拉筋應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,保證構(gòu)件破壞時(shí)，壓筋應(yīng)力達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,若不滿足此條件，表示壓筋應(yīng)力達(dá)不到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。,可取x=2as，對壓筋合力中心取矩,對稱配筋,2020/6/17,.,52,小偏心受壓基本公式,配筋計(jì)算,計(jì)算相對受壓區(qū)高度（近似）,2020/6/17,.,53,對稱配筋截面設(shè)

12、計(jì)配筋計(jì)算步驟計(jì)算初始偏心距計(jì)算偏心距增大系數(shù)判斷偏心受壓類型（計(jì)算x）計(jì)算鋼筋面積并驗(yàn)算配筋率彎矩平面外按軸心受壓驗(yàn)算,計(jì)算受壓區(qū)高度,配筋計(jì)算（對稱配筋）,2020/6/17,.,54,2020/6/17,.,55,例題5-4偏壓柱l0=3000mm，bh=300mm400mm，C20混凝土、HRB335級鋼筋。內(nèi)力設(shè)計(jì)值N=260kN，M=150kN.m。對稱配筋，取as=as=40mm，試配縱筋。解,初始偏心距ei,m,mm,mm,mm,2020/6/17,.,56,偏心距增大系數(shù),5長柱,取1=1.0,取2=1.0,h0=h-as=400-40=360mm,2020/6/17,.,5

13、7,判斷偏壓類型,mm,mm,大偏心受壓,配筋計(jì)算,mm,mm,2020/6/17,.,58,mm2,驗(yàn)算配筋率,一側(cè)縱筋,全部縱筋,滿足要求,垂直于彎矩作用平面按軸心受壓驗(yàn)算承載力,2020/6/17,.,59,N,kN,N=260kN,配筋結(jié)果每側(cè)配置,mm2,2020/6/17,.,60,例題5-5偏壓柱l0=7.2m，bh=400mm600mm，C25混凝土、HRB335級鋼筋。內(nèi)力設(shè)計(jì)值N=1000kN，M=440kN.m。對稱配筋，取as=as=40mm，試配縱筋。解,初始偏心距ei,mm,mm,mm,2020/6/17,.,61,偏心距增大系數(shù),5長柱,取1=1.0,取2=1.0

14、,h0=600-40=560mm,2020/6/17,.,62,判斷偏壓類型,mm,mm,大偏心受壓,配筋計(jì)算,mm,mm,2020/6/17,.,63,mm2,驗(yàn)算配筋率,一側(cè)縱筋,全部縱筋,滿足要求,垂直于彎矩作用平面按軸心受壓驗(yàn)算承載力,2020/6/17,.,64,N,kN,N=1000kN,配筋結(jié)果每側(cè)配置,mm2,+,查表5-1,2020/6/17,.,65,例題5-6偏壓柱l0=7.5m，bh=400mm500mm，C30混凝土、HRB400級鋼筋。內(nèi)力設(shè)計(jì)值N=2500kN，M=167.5kN.m。對稱配筋，取as=as=40mm，試配縱筋。解,初始偏心距ei,mm,mm,mm

15、,2020/6/17,.,66,偏心距增大系數(shù),5長柱,2=1.0,h0=500-40=460mm,2020/6/17,.,67,判斷偏壓類型,mm,mm,小偏心受壓,配筋計(jì)算,mm,2020/6/17,.,68,mm,mm2,驗(yàn)算配筋率,一側(cè)縱筋,2020/6/17,.,69,全部縱筋,滿足要求,垂直于彎矩作用平面按軸心受壓驗(yàn)算承載力,HRB400級鋼筋，全部縱筋配筋率不少于0.5%。見附表10注1,2020/6/17,.,70,N,kN,N=2500kN,配筋結(jié)果每側(cè)配置,mm2,2020/6/17,.,71,對稱配筋承載力驗(yàn)算（復(fù)核）已知軸向力N、求偏心受壓柱所能承擔(dān)的彎矩M確定長柱修正

16、系數(shù)1和2計(jì)算受壓區(qū)高度x（判斷偏心受壓類型）,bh0，大偏心受壓,bh0，小偏心受壓,按小偏心受壓的公式重新求解x,2020/6/17,.,72,計(jì)算初始偏心距,2asxbh0時(shí)的大偏心受壓和小偏心受壓情形,短柱,長柱,2020/6/17,.,73,x0.3h0，可能小偏心受壓、也可能大偏心受壓通常按大偏心受壓計(jì)算計(jì)算過程中，如不符合大偏心受壓條件，則轉(zhuǎn)為按小偏心受壓計(jì)算,2020/6/17,.,80,大偏心受壓截面設(shè)計(jì)求As和As,取x=bh0,由力矩平衡條件解得,若As0.2%bh，則取As=0.2%bh，按已知As求As由的方法計(jì)算As；若As0.2%bh，則有,若AsN=300kN,滿足要求！,2020/6/17,.,90,5.4混凝土偏心受壓構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算,軸向壓力的影響延緩斜裂縫的出現(xiàn)和開展增加混凝土剪壓區(qū)的高度，從而提高抗剪承載力斜裂縫的水平投影長度與無軸壓力相比基本不變，對跨越斜裂縫箍筋所承擔(dān)的剪力沒有明顯影響,2020/6/17,.,91,矩形框架柱斜截面受剪承載力取值規(guī)定剪跨比,3時(shí)，取=3,截面尺寸,2020/6/17,.,92,承載能力構(gòu)造配箍筋的條件,計(jì)算配箍筋的公式,當(dāng)N0.3fcbh時(shí)，取N=0.3fcbh,2020