第10章 钢筋混凝土受压构件承载力计算.ppt
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1、1,建筑力学与结构,第10章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,2,第10章 钢筋混凝土受压构件承载力计算,10.1 受压构件的基本构造要求,10.2 轴心受压构件的正截面承载力,目录,10.3 偏心受压构件的正截面承载力,10.4 偏心受压构件的斜截面受剪承载力,10.1 受压构件的基本构造要求,10.1.1 受压构件的分类,构件以承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用 ,如:柱,墙,桁架压杆等,受压构件分为:轴心受压构件、偏心受压构件。 偏压构件分为:单向偏压构件、双向偏压构件. 轴心受压构件:仅作用轴力且轴向力作用线与构件截面形心轴重合. 偏心受压构件:同时作用轴力和弯矩且轴向力作用线与构
2、件截面形心轴不重合. 单向偏心受压构件:轴向力作用线与截面的形心轴平行且沿某一主轴偏离形心. 双向偏心受压构件:轴向力作用线与截面的形心轴平行且偏离两个主轴.,3,实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范 对偏心很小可略去不计,构件按轴心受压计算。,4,工程应用: 轴心受压构件:结构的中间柱(近似); 单向偏心受压构件:结构的边柱; 双向偏心受压构件:结构的角柱,5,6,7,8,9,10,11,12,13,水电站厂房柱,14,工业和民用建筑中的单层厂房和多层框架柱,偏心受压构件,15,轴心受压构件:正方形、边长接近的矩形、圆形、多边形、字形; 偏心受压构件:长宽比不超过1.5的矩形截面;
3、承受较大荷载的受压构件可采用工字形截面。(偏心力应沿长边布置),10.1.2截面形式与尺寸,图10-3 受压构件截面形式,16,17,()截面尺寸: 采用正方形、矩形、圆形和形截面。 独立柱:不应小于250mm250mm ; 框架柱:不应小于300mm400mm ; 工字形截面柱:翼缘厚度不应小于120mm,腹板厚度不应小于100mm . (2)截面尺寸与长度的关系: 方形和矩形截面:l0/b30、 l0/ h25; 圆形截面:l0/ d25。并满足最小尺寸的要求;截面尺寸应符合模数要求。 (3)模数要求: 正方形和矩形截面宽度不应小于250mm,柱截面边长在800mm以下时,以50mm为模数
4、;在800mm以上时,以100mm为模数,1.混凝土:2550. 2.钢筋: 纵向受力钢筋:HRB335,HRB400,RRB400; 箍筋:HPB235, HPB300,HRB335.,10.1.3 材料的选择,18,10.1.4 纵向钢筋 1.作用:与混凝土共同承担纵向压力、防止 构件突然脆裂破坏、增强构件的延性,减小混凝 土不匀质引起的不利影响、承担拉力等。 2. 级别:HRB335和HRB400或RRB400级钢 筋做为纵向受力钢筋 3. 直径:不宜小于12mm,一般在16mm32mm范围内。 . 根数:矩形截面中,纵向受力钢筋根数不得少于4根, . 布置:轴心受压构件沿构件截面周边均
5、匀布置;偏压构件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。,图10-4 受压构件 的钢筋骨架,19,. 配筋率:需满足最小配筋率的要求(下表)并不超过5%。 经济配筋率为0.8%2%。 . 构造钢筋:当h600mm时,应沿长边设置直径为10mm16mm的纵向构造钢筋,且间距不应超过500mm,并相应地配置复合箍筋或拉筋。 .净间距:不应小于50mm,水平放置浇筑时与梁相同,中距不宜大于300mm。,20,10.1.5 箍筋 1. 作用:固定纵向钢筋,给纵向钢筋提供侧向支点,防止纵向钢筋受压弯曲,抵抗柱中也起到水平剪力。 2. 形式:封闭式 3. 间距:s15d(绑扎骨架) 或20d(焊接骨架) (
6、dmin) s 400mm; sb (截面的短边尺寸) 4. 直径:dsvd/4 (dmax), 且 dsv6mm。 5.弯钩:135,且弯钩末端平直段长度不应 小于10d 6. 柱中全部纵向受力钢筋配筋率大于3%时, 箍筋的直径不应小于8mm,间距不应大于纵向筋最小 直径的10倍,且不应大于200mm。,图10-4 受压构件 的钢筋骨架,21,7.当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时,或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多于4根时,应设置复合箍筋,图10-5 柱的箍筋形式,22,10.2 轴心受压构件的正截面承载力,普通箍筋柱:纵筋+普通箍筋(矩形箍筋) 螺旋箍
7、筋柱:纵筋+螺旋式箍筋 10.2.1 普通箍筋轴心受压柱的受力性能与承载力计算 1.柱的计算长度 刚性屋盖的单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱,23,(2)一般多层房屋中的梁柱为刚接的框架结构,各层柱的计算长度按表102规定采用,24,(3)当荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75以上时,框架柱的计算长度根据结点处相交梁、柱的线刚度确定,2.柱的受力性能分析,柱的分类:短柱(l0/b 8或l0/d 7或 l0/i 28)和长柱,25,荷载较小,混凝土和钢筋应力比符合 弹模比。 荷载加大,应力比不再符合弹模比。 荷载长期持续作用,混凝土徐变发生, 混凝土与钢筋之间引起应力重分配。 破坏时,混凝
8、土的应力达到 fc,钢筋应力达到 fy 。,2.柱的受力性能分析,矩形截面轴心受压短柱 在轴心荷载作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。,当外力较小时压缩变形的增加与外力的增长成正比,但外力稍大后,变形增加的速度快于外力增长的速度,配置纵筋数量越少,这个现象越为明显。,随着外力的继续增加,柱中开始出现微细裂缝,在临近破坏荷载时,柱四周出现明显的纵向裂缝,箍筋间的纵筋发生压屈,向外凸出,混凝土被压碎而整个柱破坏,柱的分类:短柱(l0/b 8或l0/d 7或 l0/i 28)和长柱,26,影响 值的主要因素为长细比l0/b 。,l0/b8的称为短柱。 实际工程构件计算长度l0取值可参考规范。 长
9、细比限制在l0/b 30,l0/h25。,27,N轴力设计值(包括 和 值在内); A构件截面面积; 全部纵筋的截面面积; 轴压构件的稳定系数。,基本公式:,3. 轴心受压构件正截面承载力基本公式,当 时,上式的A应取用混凝土的净面积,即 。,28,普通箍筋柱的正截面承载力设计,截面设计,截面复核,4. 轴心受压构件正截面承载力计算,29,(1)截面设计,已知:截面尺寸b h、柱的计算长度lo 、材料的等级fc,fy、设计轴力N. 求:所需纵向钢筋面积As 步骤:1)计算长细比,由课本161表10-3查得稳定系数。 2)根据公式: 3)根据计算值及构造要求选择并布置钢筋。,30,例10-1 某
10、多层现浇钢筋混凝土框架结构房屋,现浇楼盖,二层层高3.6m,其中柱承受轴向压力设计值2420k(含柱自重)采用25混凝土和HRB335级钢筋求该柱截面尺寸及纵筋面积,解:(1)初步确定截面形式和尺寸 由于是轴心受压构件,选用正方形截面 查表知: 假定 ,代入式(10-1)估算截面面积: 选截面尺寸为400mmX400mm.,31,(2)计算受压纵筋面积 查表10-2,l0=1.25H,l0/b=1.25X3.6/0.4=11.25; 查表10-3,0.961. 由式(10-1)得: (3)选配钢筋 选配纵筋8 22,实配纵筋面积 满足配筋率要求 根据构造要求,选配箍筋 8300.,32,33,
11、例2某多层现浇框架结构的底层内柱,轴向力设计值N=2650kN,计算长度l0H3.6m,混凝土强度等级为C30(fc=14.3N/mm2),钢筋用HRB400级(fy360N/ mm2),环境类别为一类。确定柱截面积尺寸及纵筋面积。 解:1)根据构造要求,先假定柱截面尺寸为400mm400mm 。 由l0/b3600/4009,查表得0.99 2)计算纵向受压钢筋面积,34,对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。 所以选 ,As1964mm2 计算面积与设计面积误差(1964-1906)/19063.0%5%,满足要求。,(2)截面复核,已知:已知:柱截面尺寸;两端支承情况(计算高
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