1、第二章鋼筋混凝土軸心受力部件的正截面承載力計(jì)算，本章的重點(diǎn)是了解軸心受力部件和軸心受力部件的受力全過(guò)程而掌握的軸心受壓部件和軸心受壓部件的正截面承載力的計(jì)算方法建筑施工的軸心受力部件和道路橋梁網(wǎng)絡(luò)鏈接工程的軸心受力時(shí)，理解部件設(shè)定校正的計(jì)算方法的不同之處2.1概要、縱拉伸力作用線與部件剖面圖芯線重疊的部件(圖2-1 )稱為軸心拉伸部件。 在實(shí)際的工序中，由于負(fù)荷免不得偏心和部件制作中的不均勻性，軸心拉伸部件幾乎不存在。 但是，由于軸心拉伸部件的設(shè)定修正簡(jiǎn)單，所以拱或管桁架構(gòu)造中的拉桿、圓形水、池的池壁等的主要構(gòu)件能夠近似于軸心拉伸部件的設(shè)定修正運(yùn)算。 同樣，縱壓作用線與部件剖視圖的軸重疊的部件

2、稱為軸心受壓部件。 也存在實(shí)際工序中理想的軸心受壓部件。 但是，在對(duì)以定負(fù)荷為主的許多房屋的內(nèi)柱和屋頂?shù)氖軌焊拱舻葮?gòu)件進(jìn)行改建時(shí)，軸心受壓構(gòu)件具有縱鐵元素筋和環(huán)箍，縱鐵元素筋的作用承受壓力，環(huán)箍的主要作用是固定縱鐵元素筋，使構(gòu)件的制作過(guò)程中不產(chǎn)生變形和錯(cuò)位。 2.2鋼筋混凝土軸心拉伸構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算，2.2.1受力過(guò)程和破壞特征軸心拉伸構(gòu)件從開(kāi)始受力到破壞，其受力過(guò)程可分為3個(gè)不同的階段：1.第I階段從開(kāi)始受力到破裂為凝聚前， 屬于第I階段的2 .從第II階段混凝土開(kāi)裂到縱鐵元素筋屈服屬于第II階段，首先在斷面的最弱表兄弟處發(fā)生第1條裂紋，隨著載荷的增加，一些斷面出現(xiàn)裂紋，逐漸形成圖2-

3、2b中(n )所示的裂紋分布形式。 此時(shí)，龜裂處的混凝土不再受到拉伸力，所有的拉伸力都由縱向鋼筋來(lái)承擔(dān)。 拉伸力增加時(shí)，縱鐵元素條紋的失真增大，圖2-2a中反映的AB階段的斜率小于第二階段的OA階段的斜率。 3 .第III階段的縱鐵元素筋屈服后，在拉伸力n不變的狀況下，部件的變形繼續(xù)增大，龜裂持續(xù)擴(kuò)大，直到部件被破壞。 這在圖2-2A中示出了該組件接收的輸入的第III階段。NfyAs (2-4)式中的n軸方向拉伸力的組合設(shè)定修正值fy鐵元素條紋的極限拉伸強(qiáng)度設(shè)定修正值按照附表2-3而設(shè)為300N/mm2以下。 As縱向鋼筋的總截面積。 2.2.2建筑施工中軸心拉伸部件的正截面承載力修正截面是指

4、與部件軸線垂直的截面。 軸心拉伸部件的正截面承載力的修正計(jì)算，基于部件第III階段的受力狀況，但考慮了信任度的要求。 此時(shí)，裂縫截面上的混合土可以通過(guò)裂縫受到拉伸力，所有的拉伸力都由縱向鋼筋受到。 由內(nèi)力和截面承載力的平衡條件可以得出，2.2.4結(jié)構(gòu)要求1 .縱向受力鐵元素筋(1)軸心受力部件的受力鐵元素筋采用捆扎的搭接接頭，使不得(2)為了避免由配筋太少引起的脆性破壞，軸心受力部件的拉伸鐵元素筋應(yīng)在0.2%以上和45ft/fy中的較大值2 .鐵元素筋箍的直徑在6mm以上，間隔一般大于200mm的話是要不得(房屋架子的腹棒大于150mm的話是要不得)。 2.3鋼筋混凝土軸心受壓部件的正截面承載

5、力計(jì)算，軸心受壓部件內(nèi)具有縱鐵元素筋和箍圈。 根據(jù)星空衛(wèi)視說(shuō)唱樂(lè)的配置方式，軸心受壓部件可分為配置普通鐵元素筋和配置間隔密的螺旋星空衛(wèi)視說(shuō)唱樂(lè)(或環(huán)式焊接鐵元素筋)的兩種(圖2-4 )，后者又稱為螺旋式或焊接環(huán)式間接鐵元素筋。軸心受壓部件的縱向鋼筋除了與混凝土一起承擔(dān)軸之外，初期偏心和其他偶然因素引起的附加彎曲力矩還能夠承擔(dān)部件產(chǎn)生的拉伸力，在配置普通的環(huán)箍的軸心受壓部件中，環(huán)箍能夠在縱向上受到力而固定鐵元素筋的位置，縱向鋼筋在混凝土破碎前被壓曲2.3.1具備普通環(huán)箍的軸心受壓部件1 .根據(jù)應(yīng)力解析和破壞特征部件的長(zhǎng)細(xì)比(部件的補(bǔ)正長(zhǎng)度l0與部件的截面慣性半徑I之比)，軸心受壓部件相對(duì)于短部件

6、(普通截面l0/i28 )。 矩形截面l0/i8、b為截面寬度)和中長(zhǎng)部件。 習(xí)慣把前者稱為短柱后者稱為長(zhǎng)柱。 在鋼筋混凝土軸心受壓短柱的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)整個(gè)載荷過(guò)程中可能的初始偏心不會(huì)對(duì)構(gòu)件的承載力產(chǎn)生顯著影響，由于鐵元素筋與混凝土之間有粘結(jié)力，兩者的壓縮應(yīng)變相等。 當(dāng)達(dá)到極限負(fù)荷時(shí)，鐵元素筋凝聚上短柱的極限壓縮變形，與混凝土棱柱體受壓破壞時(shí)的壓縮變形大致相同的混凝土應(yīng)力達(dá)到棱柱體的抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck。 如果鐵元素筋的屈服壓力變形比混凝土破壞時(shí)的壓力變形小，則鐵元素筋首先達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度f(wàn)yk，鐵元素筋承擔(dān)的壓力不變，持續(xù)增加的負(fù)荷全部由混凝土承擔(dān)，在混凝土破壞之前，在這樣的部件中，鐵元素筋和混凝土

7、的抗壓強(qiáng)度被用于一盞茶高強(qiáng)度鐵元素筋在構(gòu)件破壞時(shí)可能不能屈服，混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以下，對(duì)鐵元素筋的應(yīng)力為s=0.002210n/2=400n/2，鋼材的強(qiáng)度不能用于一盞茶。 總之，在軸心受壓短柱中，無(wú)論受壓鐵元素筋在構(gòu)件破壞時(shí)是否屈服，構(gòu)件的最終承載力都由混凝土的破碎來(lái)控制。 臨近破壞時(shí)，短柱的周圍出現(xiàn)明顯的縱裂，環(huán)箍間的縱向鋼筋外鼓壓曲，呈長(zhǎng)明燈狀(圖2-5 )，混凝土破碎宣告破壞。 關(guān)于鋼筋混凝土軸心受壓長(zhǎng)柱：實(shí)驗(yàn)表明，加載時(shí)各種因素引起的初始偏心距離對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有較大影響，對(duì)構(gòu)件施加附加彎矩和增加變形. 對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比大的部件來(lái)說(shuō)，在材料強(qiáng)度還沒(méi)有達(dá)到之前，即部件不穩(wěn)定，有可能會(huì)發(fā)生破壞(

8、圖2-7 )。 試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)向承載力低于相同條件下短柱的承載力，目前采用引入穩(wěn)定系數(shù)的方法考慮了長(zhǎng)柱縱向撓曲的不良影響，值小于1.0，隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大，表2-1鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)， 2 .建筑施工中具備普通環(huán)箍的軸心受壓部件的正截面承載力計(jì)算方法，由于軸設(shè)定修正值n的作用，考慮到軸心受壓部件的修正計(jì)算概略圖、靜力平衡條件以及長(zhǎng)細(xì)比等因素的影響，可用下式計(jì)算承載力。 (2-6)、式中的鋼筋混凝土部件的穩(wěn)定系數(shù)按照表2-1使用n軸向力設(shè)定修正值fy鐵元素筋抗壓強(qiáng)度設(shè)定修正值參照附表2-3參照f(shuō)c混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)定修正值參照附表1-2在As所有縱受壓鐵元素筋截面積a部件的截面積

9、、縱向鋼筋配筋率大于0.03時(shí)，a表示Ac=A-As 為了保持接近0.9偏心受壓部件的正截面承載力修正算的信任度，具有魅力的系數(shù)。 現(xiàn)在，在鋼筋混凝土軸心受壓部件的截面長(zhǎng)邊或直徑小于300的情況下，應(yīng)該對(duì)式(2-6)中的混凝土強(qiáng)度設(shè)定修正值乘以系數(shù)0.8的部件的品質(zhì)被可靠地保證的情況下不限定于此。 4 .結(jié)構(gòu)要求(1)由于材料混凝土強(qiáng)度對(duì)受壓部件的承載力有很大影響，所以優(yōu)選采用強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土，例如C25、C30、C40等。 在高層建筑和重要的構(gòu)造中，應(yīng)該選擇強(qiáng)度水平更高的混凝土。 鐵元素筋和混凝土同時(shí)受壓時(shí)，如果鐵元素筋的強(qiáng)度過(guò)高(如超過(guò)0.002Es )，其作用就不能發(fā)揮在一盞茶上，所以

10、作為受壓鐵元素筋，不應(yīng)該使用高強(qiáng)度鐵元素筋。 此外，冷拉伸鐵元素肌也不能用作受壓鐵元素肌。(2)截面形式軸心受壓部件以方形為主，根據(jù)需要也可以采用矩形截面、圓形截面或正多邊形截面的截面最小邊長(zhǎng)為250mm以上，部件長(zhǎng)度比l0/b為15左右，不優(yōu)選為30以上。 (3)受縱向鐵元素肌縱向力的鐵元素肌的直徑d小于12mm時(shí)要不得。 為了便于施工，選用大直徑的鐵元素筋，減少縱向彎曲，防止接近破壞時(shí)鐵元素筋過(guò)早彎曲。 圓柱內(nèi)的縱向鋼筋根數(shù)必須在8根以上，6根以上。 所有縱向鋼筋的配筋率超過(guò)5%則為要不得。 縱向的鐵元素筋沿?cái)嗝嬷苓吘鶆蚺渲?，鐵元素筋的凈距離為50mm以上，鐵元素筋的中距離也在350mm以

11、下，混凝土保護(hù)層的最小厚度通常為25mm。 在鐵元素筋的直徑為d32mm的情況下，雖然可以采用捆扎重疊接頭，但是接頭的位置請(qǐng)?jiān)O(shè)定在受力小的表兄弟處。 (4)箍筋必須采用密閉型箍筋，以確保鐵元素筋信息幀整體的剛性，保證破壞階段箍筋對(duì)混凝土和縱向鐵元素筋的側(cè)向約束作用。 星空衛(wèi)視說(shuō)唱樂(lè)的間隔s應(yīng)大于橫截面的短邊尺寸，在400mm以下。 不要超過(guò)15d(d是縱向鐵元素筋的最小直徑)。 帶鋼使用熱軋鐵元素筋時(shí)，直徑應(yīng)在6mm以上，d/4以上。如果采用冷拔低碳鋼，直徑應(yīng)在5mm和d/5 (縱向鐵元素筋的最大直徑)以下。 在柱的各邊的縱向受力的鐵元素筋為3根以下時(shí)(或者柱的短邊的尺寸為b400mm、縱向鋼

12、筋為4根以下時(shí))。 可以使用單一環(huán)箍。 否則，設(shè)定復(fù)合箍筋(圖2-9 )。 柱所有縱向受力的鐵元素筋的配筋率超過(guò)3時(shí)，環(huán)箍的直徑不在8mm以上，必須焊接成閉環(huán)式，其間隔必須在10d (縱向鐵元素筋的最小直徑)以下。 請(qǐng)控制在200mm以下。 受壓縱向鋼筋重疊長(zhǎng)度范圍內(nèi)的環(huán)箍直徑應(yīng)在重疊鐵元素筋的大直徑的0.25倍以上，間隔應(yīng)在10d以上、200mm (受力鐵元素筋的最小直徑)以下。 2.3.2配備螺旋環(huán)箍軸心受壓構(gòu)件，1 .受力分析和破壞特征通過(guò)混凝土三向受壓強(qiáng)度試驗(yàn)，利用側(cè)向壓應(yīng)力的作用，有效阻止了混凝土在軸向壓力作用下產(chǎn)生的側(cè)向變形和內(nèi)部微裂縫的發(fā)展，大大提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度若要發(fā)揮這樣

13、的作用，請(qǐng)放置螺旋環(huán)箍(或焊接環(huán)箍)。 根據(jù)試驗(yàn)，在混合土的軸向壓力大的情況下(0.7fc左右)。 混凝土縱向微裂紋開(kāi)始急速發(fā)展，混凝土的出向變形顯著增大。 另一方面，配置一盞茶量的螺旋環(huán)箍和焊接圓環(huán)箍，可以限制其側(cè)方變形，使混凝土產(chǎn)生間接的被動(dòng)側(cè)方壓力，使環(huán)箍產(chǎn)生環(huán)拉力。 當(dāng)負(fù)荷階段性地增大直到凝聚上的壓縮變形超過(guò)無(wú)約束時(shí)的極限壓縮變形時(shí)，環(huán)箍的外側(cè)的混凝土開(kāi)始被壓壞而剝落，環(huán)箍的內(nèi)側(cè)即芯部分的混凝土達(dá)到拉伸屈服強(qiáng)度而失去約束混凝土的側(cè)向變形的能力時(shí)，芯混凝土才被壓潰2 .在建筑施工中配置具備螺旋式或焊接環(huán)式間鐵元素筋軸心受壓部件的正截面抗壓承載力計(jì)算方法間距密的螺旋環(huán)箍或焊接圓環(huán)箍的軸心受

14、壓柱，該芯混凝土的抗壓強(qiáng)度可以根據(jù)三方受壓時(shí)的強(qiáng)度來(lái)考慮，在fc1=fc 42 (2-8)式中， 2是指間接鐵元素筋(例如螺旋環(huán)箍或焊接環(huán)筋)的環(huán)箍抗拉應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，可以從圖2-11的平衡條件得到，因此在式中，fy環(huán)箍極限拉伸強(qiáng)度設(shè)定修正值A(chǔ)cor芯混凝土面積Acord2cor/4； Asso環(huán)箍的換算面積Asso(dcor/s) Assl； Assl螺旋環(huán)箍的截面積dcor芯混凝土直徑s間諜拉爾環(huán)箍的間隔。 部件的承載力代入(2-10 )、式(2-9)，修正為保持與(2-9)、即(2-12 )、即偏心的受壓(2-13 )、(2-14 )、(2-11 )、fy間鐵元素肌的極限拉伸強(qiáng)度設(shè)定修正值按照附表2-3而被采用。 Acor組件的核心面面積間接鐵元素筋的內(nèi)面范圍的混凝土面積Asso螺旋式或焊接環(huán)式間接鐵元素筋的換算截面積dcor組件的中心的負(fù)的直徑間接鐵元素筋的內(nèi)面間的距離Ass1螺旋式或焊接環(huán)式的1根間接鐵元素筋的截面積s間接鐵元素筋的組件軸線方向由間隔間鐵元素筋引起的混凝土約束的減率混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50以下時(shí)，取