第6章1工程结构.ppt

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1、6 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件6-1 受压构件的分类及构造要求受压构件的分类及构造要求6-2 轴心受压构件正截面受压承载力轴心受压构件正截面受压承载力6-3 偏心受压构件的受力性能偏心受压构件的受力性能6-4 矩形截面对称配筋偏心受压构件正截矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算面受压承载力计算6-6 偏心受压构件斜截面受剪承载力及裂偏心受压构件斜截面受剪承载力及裂缝宽度验算缝宽度验算 本章重点：本章重点：1、熟练掌握轴心受压构件正截面受压承载、熟练掌握轴心受压构件正截面受压承载力计算；力计算；2、熟练掌握、熟练掌握偏心受压构件的受力性能；偏心受压构件的受力性能；3、熟练掌

2、握大小偏心受压构件的判别及、熟练掌握大小偏心受压构件的判别及矩矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承形截面对称配筋偏心受压构件正截面受压承载力计算载力计算6-1 受压构件的分类及构造要求受压构件的分类及构造要求 受压构件：以承受纵向压力为主的杆件一、受压构件的分类一、受压构件的分类 轴心受压轴心受压和偏心受压偏心受压二、受压构件的一般构造要求二、受压构件的一般构造要求(一一)材料选择材料选择(1)混凝土强度：C20C50；(2)钢筋：钢筋与混凝土共同受压时，一般 HRB335和HRB400；(二二)截面形式和截面尺寸截面形式和截面尺寸(1)截面形式：轴心受压正方形；偏心受压矩形；装配式结构（

3、单层厂房）I形；(2)截面尺寸：方形、矩形截面，其边长300mm；长细比长细比:l0/h25、l0/b30其中：l0为柱的计算长度，h为柱长边尺寸，b为柱短边尺寸。构件的计算长度l0按规范规定采用。对梁与柱为刚接的钢筋混凝土框架柱其计算长度按下列规定采用：现浇楼盖：底层柱l0=1.0H；其余各层柱l0=1.25H；装配式楼盖：底层柱l0=1.25H；其余各层柱l0=1.5H。式中，H对底层柱取基础顶面到一层楼盖顶而之间的距离；对其余各层柱，取上下两层楼盖顶面之间的距离(即层高)。对于I形截面，其翼缘厚度不应小于120mm；腹板宽度不宜小于100mm。(三三)纵向钢筋纵向钢筋1直径、间距、混凝土

4、保护层直径直径：不宜小于12mm，并宜优先选择较大直径的钢筋，以减少钢筋纵向弯曲对施工的影响。间距间距：中距不宜大于300mm，净距不应小于50mm(构件水平浇筑时，可同梁的规定)。混凝土保护层最小厚度：根据环境类别(表2-2)、构件类型、混凝土强度确定。2钢筋布置钢筋布置 轴心受压构件：纵向钢筋沿截面周边均匀对称布置；偏心受压构件：受力钢筋按计算要求设置在弯矩作用方向的两对边，且当截面高度h600mm时在侧面(垂直弯矩平面方向)应设置直径1016mm、间距不大于300mm的构造钢筋。3纵向受力钢筋配筋率纵向受力钢筋配筋率 轴心受压构件的全部受压钢筋的最小配筋率为0.6；对称配筋的偏心受压构件

5、受力方向每侧的最小配筋率为0.2；按最小配筋率计算钢筋截面面积时，取用构件的实际截面面积A。全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5；圆柱中的纵向钢筋宜沿周边均匀布置，根数不宜少于8根。(四四)箍筋箍筋 采用封闭式箍筋 箍筋的间距s不应大于400mm，且不应大于构件横截面的短边尺寸，也不应大于15d(d为纵向受力钢筋的最小直径)。箍筋直径不应小于6mm，且不应小于d/4;当柱截面有缺角时，不应采用内折角式箍筋，应采用分离式箍筋6-2 轴心受压构件正截面受压承载力轴心受压构件正截面受压承载力 轴心受压构件的分类轴心受压构件的分类按截面分：正方形、矩形、圆形、环形和多边形等；按箍筋配置方式分：普通箍筋柱普通

6、箍筋柱；螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱(或环式焊接箍筋)两类。一、配有一、配有普通箍筋普通箍筋的轴心受压构件的轴心受压构件1.轴心受压构件按长细比长细比分类（长细比l0/i）：短柱、长柱）：短柱、长柱稳定系数稳定系数2.正截面承载力计算公式正截面承载力计算公式0.9cysNf Af Afc混凝土轴心抗压强度设计值；当截面长边或直径小于300mm时，fc按表中数值乘以系数0.8；A构件截面面积；当纵向钢筋配筋率大于3时，式中A改用Ac，AcA-；全部纵向钢筋的截面面积。sAsA3、设计计算、设计计算 截面计算(求As);承载力校核。截面计算步骤：先确定材料强度等级;再根据设计要求的截面形状和尺寸;轴向压力

7、设计值的大小;按式(6-2)求出钢筋截面面积，然后确定满足构造要求的具体配筋。承载力校核步骤：构件的计算长度、截面尺寸、材料、配筋已知，只需将有关数据代入式(6-2)，即可求得构件所能承担的轴向力设计值的最大值。注意：实际工程中的轴心受压构件沿截面两注意：实际工程中的轴心受压构件沿截面两个主轴方向的约束条件可能不同，因此在进个主轴方向的约束条件可能不同，因此在进行截面设计和承载力校核时，应选择其中较行截面设计和承载力校核时，应选择其中较小的小的 值代入公式计算。值代入公式计算。例例6-1，P104二、配有二、配有螺旋式或焊接环式箍筋螺旋式或焊接环式箍筋的轴心受压柱的轴心受压柱1、正截面承载力计

8、算、正截面承载力计算 约束混凝土的轴心抗压强度约束混凝土的轴心抗压强度clc2f=f+4yss12cor2f A=sd由隔离体平衡由隔离体平衡yss1clccor8f Af=f+sd得：得：正截面承载力公式：正截面承载力公式：clcorysNf A+f Accorysyss0Nf A+f A+2f Acorss1ss0dAA=s式中式中,考虑高强度混凝土受间接钢筋约束程度的降低，并与偏心受压构件保持较一致的可靠度，其受压承载力计算公式为：式中，-间接钢筋对混凝土约束的折减系数；当混凝土强度等级C50时取1.0；当混凝土强度等级为C80时取0.85，其间按线性内插法确定。ccorysyvss0N

9、0.9 f A+f A+2f A2、注意的问题 利用上式(6-9)进行螺旋式(或焊接环式)间接钢筋配筋柱的计算时，还应注意如下问题：(1)为了防止混凝土保护层过早剥落，规范规定按式(6-9)算出的构件受压承载力设计值不应超过同样材料和截面的普通箍筋受压构件的1.5倍。(2)当构件长细比较大时，间接钢筋因受偏心影响难以充分发挥其提高核芯混凝土抗压强度的作用，故规范规定只在l0/d12的轴心受压构件中采用。(3)由于计算公式中只考虑核芯混凝土截面面积Acor，当外围混凝土较厚时，按上述公式算得的受压承载力有可能小于式(6-2)算得的承载力；或当间接钢筋的换算面积Ass0小于全部纵向钢筋面积的25时

10、，太少的间接钢筋难以保证对混凝土发挥有效的约束作用故这两种情况都不考虑间接钢筋的影响而应按式(6-2)进行计算。3、构造要求 在计算中考虑间接钢筋的作用时，其螺距(或环形箍筋间距)s不应大于80mm及dcor/5，同时不应小于40mm。螺旋箍筋柱的截而尺寸常做成圆形或正多边形(如正八边形)，纵向钢筋不宜少于8根并沿截面周边均匀布置。6-3 偏心受压构件的受力性能偏心受压构件的受力性能 偏心受压构件偏心受压构件：M、N共同作用一、试验结果一、试验结果(Vedio)1截面的平均应变符合平截面假定；2构件的最终破坏构件的最终破坏是由于受压区混凝土的压受压区混凝土的压碎所造成碎所造成的。由于引起混凝土

11、压碎的原因不同，破坏模式可以分为大偏心受压破坏大偏心受压破坏和小偏心受压破坏小偏心受压破坏两类。(1)大偏心受压破坏大偏心受压破坏(受拉破坏受拉破坏)大偏心受压构件的大偏心受压构件的破坏破坏特征特征与适筋受弯构件的与适筋受弯构件的破坏特征完全相同破坏特征完全相同：受拉钢筋首先达到屈服，然后是受压钢筋达到屈服，最后由于受压区混凝土压碎而导致构件破坏。因为破坏是从受拉区开始的，故这种破坏又称为“受拉破坏”(2)小偏心受压破坏小偏心受压破坏(受压破坏受压破坏)小偏心受压的破坏特征破坏特征：破坏都是由受压区混凝土压碎引起的，离纵向力较近一侧的钢筋受压屈服，而另一侧的钢筋无论是受压还是受拉，均达不到屈服

12、强度，破坏无明显预兆，混凝土强度越高，破坏越突然。由于破坏是从受压区开始的，故这种破坏也称“受压破坏”。3.纵向弯曲的影响纵向弯曲的影响(二阶效应二阶效应)试验表明，钢筋混凝土柱在承受偏心受压荷载后，会产生纵向弯曲变形，其侧向挠度为af(图6-12)。侧向挠度将引起附加弯矩附加弯矩Naf(也称二阶二阶弯矩弯矩)。二、大、小偏心受压的判别二、大、小偏心受压的判别界限状态界限状态：ysyuscc=fE=因此，区分大偏心受压和小偏心受压的界区分大偏心受压和小偏心受压的界限状态，与区分适筋梁和超筋梁的界限状态完限状态，与区分适筋梁和超筋梁的界限状态完全相同全相同，因而可得：当 b时，构件截面为小偏心受

13、压；当 1.0时，取1.0；2构件长细比对截面曲率影响的修正系数，2=1.15-0.01l0/h，当l0/h15时，取 2=1.0；l0构件的计算长度。对于偏心受压短柱，取=1.0。当偏心受压构件的长细比l0/i17.5时，按短柱考虑，i为截面的最小回转半径；对矩形截面当l0/h5.1时，可按短柱考虑。6-4 矩形截面对称配筋偏心受压构件正矩形截面对称配筋偏心受压构件正 截面受压承载力计算截面受压承载力计算 对称配筋对称配筋：yyssssf=f;A=A;a=ab1bc0N=f bh界限破坏时，界限破坏时，轴向力设计值：轴向力设计值：b0 hysf A一、大偏心受压一、大偏心受压(b)破坏特征：

14、？基本公式：轴向力平衡方程，轴向力平衡方程，ysscs1N=+f A-xbAfsAM=01cys0sxNe=f bx h-+f Ah-a21syb1-=f-ysyff 上述三个方程联立求解为 的三次方程，不便设计使用且无法判断解的正确值，规范采用近似方法计算 b1c0b221c01c01b0sN-f bh=+Ne-0.43 f bh+f bh-h-a 适用条件：(1)(2)垂直于弯矩作用平面截面受压承载力验算，即或bbb ;xx,NN0.9cysNf Af A计算步骤计算步骤1、确定确定b、h、c、预估钢筋直径，确定、预估钢筋直径，确定as、计算计算h0;2、计算、计算e0、ea、ei；3、确

15、定是否需要考虑、确定是否需要考虑，计算，计算 1、2、；4、计算、计算Nb,比较比较N Nb，判断偏心类型；，判断偏心类型；5、根据偏心类型计算、根据偏心类型计算As、；6、对小偏心受压，验算、对小偏心受压，验算垂直于弯矩作用平垂直于弯矩作用平 面截面受压承载力；面截面受压承载力；7、画出配筋图。、画出配筋图。sasA6-5对称配筋I形截面偏心受压构件（略略）6-6 偏心受压构件斜截面受剪承载力及偏心受压构件斜截面受剪承载力及 裂缝宽度验算裂缝宽度验算一、偏心受压构件斜截面受剪承载力一、偏心受压构件斜截面受剪承载力在剪压复合作用下，当压应力不超过一定范围在剪压复合作用下，当压应力不超过一定范围

16、时，混凝土抗剪强度随压应力的增大而提高。时，混凝土抗剪强度随压应力的增大而提高。(1)计算公式计算公式(2)截面尺寸与构造要求截面尺寸与构造要求 防止斜压破坏及斜裂缝宽度：防止斜压破坏及斜裂缝宽度：svt0yv0A1.75V=f bh+fh+0.07N+1scc0V0.25 f bh 当 时，不需进行斜截面受剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋即可。t01.75Vf bh+0.07N+1例例65二、大偏心受压构件裂缝宽度验算二、大偏心受压构件裂缝宽度验算(略略)大偏心受压构件存在混凝土受拉区。当e0/h00.55时，应进行裂缝宽度验算，以满足正常使用要求。计算要求、方法、内容与钢筋混凝土受弯构件相仿(公式略)。6-7 偏心受拉构件承载力偏心受拉构件承载力(略略)偏心受拉构件：作用在构件截面上的轴向力为偏心拉力。一、概述(1)偏心受拉构件的分类 偏心受拉构件可分为小偏心受拉和大偏心受拉两种类型，可直接按照偏心拉力的作用 位置分类。当拉力作用在纵向受力钢筋As和截面形心轴之间时，属于小偏心受拉，偏心距 ；当拉力作用在纵向受力钢筋As和 之外时，属于大偏心受拉，偏心距 。sA000.5seha