受压构件截面承载力计算1028.ppt
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1、引言,受压构件在结构中具有重要作用,一旦破坏将导致整个结构的损坏甚至倒塌。,6.1 轴心受压构件的承载力计算,4.1 轴心受压构件的承载力计算, 在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因,往往存在一定的初始偏心距。 但有些构件,如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等,主要承受轴向压力,可近似按轴心受压构件计算。,第六章 受压构件的截面承载力,6.5 受压构件一般构造要求,4.1 受压构件一般构造要求,材料强度: 混凝土:受压构件的承载力主要取决于混凝土强度,一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国
2、一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25C40,在高层建筑中,C50C60级混凝土也经常使用。 钢筋:通常采用HRB335级和HRB400级钢筋,不宜过高。,截面形状和尺寸: 采用矩形截面,单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。 柱的截面尺寸不宜过小,一般应控制在l0/b30及l0/h25。 当柱截面的边长在800mm以下时,一般以50mm为模数,边长在800mm以上时,以100mm为模数。,第六章 受压构件的截面承载力,6.5 受压构件一般构造要求,纵向钢筋: 纵向钢筋配筋率过小时,纵筋对柱的承载力影响很小,接近于素混凝土柱,纵筋不能起到防止混凝土受
3、压脆性破坏的缓冲作用。同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用(垂直于弯矩作用平面),以及收缩和温度变化产生的拉应力,规定了受压钢筋的最小配筋率。 规范规定,轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%;当混凝土强度等级大于C50时不应小于0.6%;一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%,受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。 另一方面,考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量,全部纵筋配筋率不宜超过5%。 全部纵向钢筋的配筋率按r =(As+As)/A计算,一侧受压钢筋的配筋率按r =As/A计算,其中A为构件全截面面积。,第六章 受压构件的截面承载力,6.5 受压构件一般
4、构造要求,第六章 受压构件的截面承载力,6.5 受压构件一般构造要求,箍 筋: 受压构件中箍筋应采用封闭式,其直径不应小于d/4,且不小于6mm,此处d为纵筋的最大直径。 箍筋间距对绑扎钢筋骨架,箍筋间距不应大于15d;对焊接钢筋骨架不应大于20d(d为纵筋的最小直径)且不应大于400mm,也不应大于截面短边尺寸 当柱中全部纵筋的配筋率超过3%,箍筋直径不宜小于8mm,且箍筋末端应作成135的弯钩,弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径,或焊成封闭式;箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径,也不应大于200mm。 当柱截面短边大于400mm,且各边纵筋配置根数超过3根时,或当柱截面短边不大于40
5、0mm,但各边纵筋配置根数超过4根时,应设置复合箍筋,以防止中间钢筋被压屈。 对截面形状复杂的柱,不得采用具有内折角的箍筋,以避免箍筋受拉时产生向外的拉力,使折角处混凝土破损。,第六章 受压构件的截面承载力,6.5 受压构件一般构造要求,配筋构造: 柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm,且选配钢筋时宜根数少而粗,但对矩形截面根数不得少于4根,圆形截面根数不宜少于8根,且应沿周边均匀布置。 纵向钢筋的保护层厚度要求见表4-3,且不小于钢筋直径d。 当柱为竖向浇筑混凝土时,纵筋的净距不小于50mm 。 对水平浇筑的预制柱,其纵向钢筋的最小应按梁的规定取值。 截面各边纵筋的中距不应大于300m
6、m。当h600mm时,在柱侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋,并相应设置附加箍筋或拉筋。,第六章 受压构件的截面承载力,6.5 受压构件一般构造要求,本 章 目 录,6.1 轴心受压构件的承载力计算,6.1 轴心受压构件的承载力计算,配有纵筋及螺旋箍筋柱,1 构件的受力特征 螺旋钢箍柱由于沿柱高配置有间距较密的螺旋筋(或焊接钢环),对于螺旋筋所包围的核心面积内混凝土,它相当于套筒作用,能有效地约束混凝土受压时的横向变形,使核心区混凝土处于三向受压状态,从而提高了其抗压强度。同时螺旋钢箍柱在承载力基本不降低的情况下具有很大的承受后期变形的能力,表现出较好的延性。螺旋钢箍柱的这种受力性能,使
7、得近年来在抗震结构设计中,为了提高柱的延性常在普通钢箍柱中加配螺旋筋或焊接环,,第六章 受压构件的截面承载力,6.1 轴心受压构件的承载力计算,纵筋的作用: 协助混凝土受压以减少截面尺寸 受压钢筋最小配筋率:0.6% (单侧0.2%) 承担可能存在的弯矩作用 可防止构件的突然脆性破坏 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。 实验表明,收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移,从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限,钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。,6.1 轴心受压构件的承载力计算,箍筋的作用: 防止纵筋压屈;
8、承受可能存在的不大的剪力,并与纵筋形成钢筋骨架以便于施工。 采用螺旋箍筋或密排箍筋时能使截面核心部分的混凝土形成约束混凝土,提高构件的承载力和延性。 螺旋钢箍是在纵筋外围配置的连续环绕、间距较密的螺旋筋,或焊接钢环。,6.1 轴心受压构件的承载力计算,4.2、配有纵筋及普通箍筋柱,1 构件的受力特征 根据试验研究结果,轴心受压构件可按长细比的不同分为短柱和长柱。轴心受压构件所采用的试件取材料强度、截面尺寸和配筋均相同,但试件的长度不同,通过对比方法来观察长细比不同的轴心受压构件的破坏特征。 短柱受荷以后,截面应变为均匀分布,钢筋应变s 与混凝土应变 c相同。随着荷载的增加应变也迅速增加。最后构
9、件的混凝土达到极限应变,柱子出现纵向裂缝,混凝土保护层,6.1 轴心受压构件的承载力计算,剥落。接着箍筋间的纵向钢筋外凸,构件将因混凝土被压碎而破坏。属于强度破坏。,当受压构件的长细比较大时,轴心受压构件虽是全截面受压,但随着压力增大,长柱不仅发生压缩变形,同时产生较大的横向挠度,在未达到材料破坏的承载力以前,常由于侧向挠度增大而发生失稳破坏。,6.1 轴心受压构件的承载力计算,2 承载力计算公式 设 轴心受压短柱承载力Nsu 轴心受压长柱承载力Nlu,6.1 轴心受压构件的承载力计算,稳定系数,可靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。,长柱承载力
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