水工钢筋混凝土结构学课件第五章.pptx

第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述工作桥的支承排架第1页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述第2页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求一、截面形式和尺寸v采用方形或矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，长短边比值1.51.52.52.5。也可采用T T形、工字形截面。桩常用圆形截面。v截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长 300mm300mm。v截面边长 800mm，50mm为模数，边长 800mm，以100mm为模数。二、砼v受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度等级较高的砼，如C20C20、C25 C25、C30C30或更高。第一节第一节 受压构件的构造要求受压构件的构造要求第3页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求第4页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求三、纵向钢筋v作用：协助砼受压；承担弯矩。常用钢筋HRB335HRB335、HRB400HRB400级。不宜用高强钢筋，因为它的抗压强度受到砼极限压应变的限制，不能充分发挥其高强度作用。直径 12mm12mm，常用直径121232mm32mm。受压构件承受的轴力很大而弯矩很小时，钢筋大体沿周边布置，每边不少于2 2根；承受的弯矩大而轴向力小时，钢筋则沿垂直于弯矩平面的两个边布置。现浇时纵筋净距 50mm50mm，最大间距 350mm350mm。长边 600mm600mm，中间设101016mm16mm纵向构造钢 筋，间距 400mm400mm。第5页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求v受压钢筋数量不能过少。规范规定：HPB235HPB235钢筋：偏压构件受压或受拉筋配筋率 0.25(柱)或0.200.20(墙)；HRB335 HRB335、HRB400HRB400钢筋：偏压构件受压或受拉筋配筋率 0.200.20(柱)或0.150.15(墙)；轴心受压构件：全部纵筋配筋率 0.40.4。v纵筋不宜过多，合适配筋率0.82.0。荷载特大时，也不宜超过5%。第6页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求 四、箍筋v作用：阻止纵筋受压向外凸，防止砼保护层剥落；约束砼；抗剪。v箍筋应为封闭式。v纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密。v箍筋直径和间距第7页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受压构件的构造要求v截面有内折角时箍筋的布置v基本箍筋和附加箍筋第8页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算 第二节 轴心受压构件正截面承载力计算试件为配有纵筋和箍筋的短柱。柱全截面受压，压应变均匀。钢筋与砼共同变形，压应变保持一样。一、试验结果荷载较小，砼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，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起应力重分配。破坏时，砼的应力达到 ，钢筋应力达到 。第9页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算第10页/共42页第11页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算不同箍筋短柱的荷载应变图 A不配筋的素砼短柱；B配置普通箍筋的钢筋砼短柱；C配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。第12页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算长柱不仅发生压缩变形，还发生纵向弯曲。长柱破坏荷载小于短柱，柱子越细长小得越多。用稳定系数 表示长柱承载力较短柱的降低。普通箍筋短柱正截面极限承载力 Nu破坏时的极限轴向力；Ac砼截面面积；A s全部纵向受压钢筋截面面积。第13页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算影响 值的主要因素为长细比l0/b 。vl0/b8的称为短柱。v实际工程构件计算长度l0取值可参考规范。v长细比限制在l0/b 3030，l0/h 2525。第14页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算二、普通箍筋柱的计算 K 承载力安全系数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。v基本公式：第15页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件正截面承载力计算 v截面设计：1.柱的截面尺寸根据构造要求或参照同类结构确定；2.根据 或 查出3.计算所需的钢筋截面面积：4.求得钢筋截面面积后，验算配筋率 是否适中（柱子的合适配筋率在0.8%2.0%之间）。如 过大或过小 ，说明截面尺寸选择不当，重新选定进行计算。v承载力复核：已知截面尺寸，钢筋截面面积和材料强度，验算截面承受某一轴向力是否安全，即计算第16页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算(一)第一类破坏情况受拉破坏v偏心距较大，As配筋合适。v破坏特征是受拉钢筋应力先达到屈服，然后压区砼被压碎，受压筋应力一般也达到屈服，与配筋量适中的双筋受弯构件的破坏相类似。v破坏有预兆，属延性破坏。v也称为大偏心受压破坏。第三节第三节 偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关。一、试验结果第17页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算(二)第二类破坏情况受压破坏v破坏特征是受压砼先达到极限应变而压坏，As未达到屈服，破坏具有脆性性质，也称为“小偏心受压破坏”。e0很小，全部受压 e0稍大，小部分受拉e0较大，拉筋过多v个别情况，e0极小，As配置过少，破坏可能在距轴向力较远一侧发生。第18页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算二、矩形截面偏心受压构件的计算v基本假定同受弯构件。v承载力计算的基本公式：N轴向力设计值(包括 和 值在内)；受拉边或受压较小边钢筋的应力；e0轴向力对截面重心的偏心距，e0MN。第19页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算受拉侧钢筋应力s ss 根据平截面假定 第20页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算中和轴正好通过As位置，,即 时，取 ；，即 时，取 =。为避免采用上式出现 x 的三次方程考虑：当x x=x xb，s ss=fy；当x x=0.8，s ss=0。第21页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算三、相对界限受压区计算高度根据平截面假定，受拉筋屈服与受压区砼边缘e ecu同时达到时，相对界限受压区计算高度：大偏心受压破坏小偏心受压破坏两种偏心受压破坏的界限第22页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算第23页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算四、偏心受压构件纵向弯曲的考虑v长细比大的偏压构件，承载力比短柱低。v纵向弯曲产生附加偏心距f，实际偏心距增大为 e0+f。挠度曲线挠度和曲率的关系偏心距增大系数。第24页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算公式不适用。第25页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算v作用：偏心距增大系数，考虑长柱偏心受压时的纵向弯曲使偏心距加大的影响。v各符号的含义：考虑小偏压破坏的影响，大偏压时：考虑长细比的影响：v公式适用范围：长柱短柱细长柱，公式不再适用。v公式原理：以破坏截面曲率为主要参数。v考虑因素：e0，l0/h，破坏形态，长细比，砼徐变。第26页/共42页五五.矩形截面偏心受压构件的矩形截面偏心受压构件的截面设计及承载力复核截面设计及承载力复核大小偏心受压的实用判别准则若h he00.3h0，按大偏心受压情况计算若h he0 0.3h0，按小偏心受压情况计算（一）大偏心受压（受拉破坏）第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算第27页/共42页（1）As和As均未知时两个基本方程，三个未知数，As、As和 x，无唯一解。与双筋梁类似，为使总配筋面积（As+As）最小?可取x=x xbh0得若Asr rmin bh0?取As=r rmin bh0，按As为已知情况计算。第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算第28页/共42页（2）As为已知时当As已知时，两个基本方程有二个未知数As 和 x，有唯一解。若 2a x x xbh0，可得取x=2a，对As 中心取矩若xx xb，s ss h，取x=h；（2）如x x xbh0，按大偏压重算；（3）若x x 1.61.6-x-xb，取s ss=-fy 及x x =1.61.6-x-xb，再解算。第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算v当As一侧砼可能先达到受压破坏。对As取矩，可得：e=0.5h-a-e0,h0=h-a小偏压还需验算垂直弯矩作用平面的轴心受压承载力。第31页/共42页（三）矩形截面偏心受压构件（三）矩形截面偏心受压构件承载力复核承载力复核 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.3 偏心受压构件正截面承载力计算（1 1）求x（先按大偏心受压计算）(2)当xx xbh0时，大偏心受压x2axx xbh0时，小偏心受压。按小偏心受压承载力计算方法重新计算。若x x 1.61.6-x-xb，取s ss=-fy 重新计算x若x x 0.3fcA，取N=0.3fcA;l l-框架柱l l=Hn/2h0，Hn为柱净高；当l l3时，取l l=3；其他偏压构件，承受均布荷载l l=1.4，承受集中荷载l la/h0防止斜压破坏构造配筋5.6偏心受压构件斜截面受剪承载力计算第40页/共42页 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算第七节 双向偏心受压构件的正截面承载力计算5.7双向偏心受压构件的正截面承载力计算Nx轴向力作用于x轴、考虑偏心距 ，按全部纵筋计算的构件偏压承载力设计值；Ny轴向力作用于y轴、考虑偏心距 ，按全部纵筋计算的构件偏压承载力设计值；N0按全部纵筋计算的构件轴压承载力设计值，不考虑 ；第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页