第06章受压构件1-12年分解优秀PPT.ppt

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1、第六章 受压构件的截面承载力1第六章第六章 受压构件的截面承载力受压构件的截面承载力学习内容学习内容轴心受压构件正截面承载力轴心受压构件正截面承载力偏心受压构件正截面承载力偏心受压构件正截面承载力偏心受压构件斜截面承载力偏心受压构件斜截面承载力受压构件的一般构造要求受压构件的一般构造要求第六章 受压构件的截面承载力2受压构件（柱）受压构件（柱）在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。受压构件Compressive Element or Column第六章 受压构件的截面承载力3第六章 受压构件的

2、截面承载力4第六章 受压构件的截面承载力5第六章 受压构件的截面承载力6材料强度：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，一般混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应接受强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的应接受强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用混凝土强度等级常用C30C40，在高层建筑中，在高层建筑中，C50C60级混凝土也常常运用。级混凝土也常常运用。钢筋：通常接受钢筋：通常接受级和级和级钢筋，不宜过高。级钢筋，不宜过高。截面形态和尺寸：截面形态和尺寸：接受矩形截面，单层工业厂房的预制柱常接受工字接受矩形截面，单层工业厂房的预

3、制柱常接受工字形截面。形截面。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。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，一般应限制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应限制在l0/b30及及l0/h25。当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为为模数，边长在模数，边长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。6.1 6.1 受压构件的一般构造要求受压构件的一般构造要求第六章 受压构件的截面承载力7纵向钢筋：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，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

4、筋不能起到防止混凝土受压脆性破接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受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），以及收缩和温度变更产的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变更产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑另一方面，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全部纵向钢筋的配筋率按r=(As+As)/A计算，一侧受压计

5、算，一侧受压钢筋的配筋率按钢筋的配筋率按r=As/A计算，其中计算，其中A为构件全截面面积。为构件全截面面积。第六章 受压构件的截面承载力8第六章 受压构件的截面承载力9配筋构造：配筋构造：柱中纵向受力钢筋的的直径柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于不宜小于12mm，且，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于少于4根，圆形截面根数不宜少于根，圆形截面根数不宜少于8根，不应小于根，不应小于6根，且应沿周边匀整布置。根，且应沿周边匀整布置。纵向钢筋的爱护层厚度要求见表，且不小于钢筋直纵向钢筋的爱护层厚度要求见表，且不小于钢筋直径径d。当柱为竖向

6、浇筑混凝土时，纵筋的净距不应小于当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不应小于50mm,不宜大于不宜大于300mm。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距应按对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距应按梁的规定取值。梁的规定取值。截面各边纵筋的中距不应大于截面各边纵筋的中距不应大于300mm。偏心受压。偏心受压柱当柱当h600mm时，在柱侧面应设置直径不小于时，在柱侧面应设置直径不小于10mm(1016mm)的纵向构造钢筋，并相应设置复的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。合箍筋或拉筋。第六章 受压构件的截面承载力10箍箍 筋筋 受压构件中箍筋应接受封闭式，其直径不应小于受压构件中箍筋应接受

7、封闭式，其直径不应小于d/4，且不应小于，且不应小于6mm，d为纵筋的最大直径。为纵筋的最大直径。箍筋间距不应大于箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺，也不应大于截面短边尺寸寸,且不应大于且不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应大于；对焊接钢筋骨架不应大于20d。d为纵筋的最小直径。为纵筋的最小直径。当柱中全部纵筋的配筋率超过当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不应，箍筋直径不应小于小于8mm，且箍筋末端应作成，且箍筋末端应作成135的弯钩，弯钩末的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于端平直段长度不应小于10箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋间距不应大于箍筋间距不应大

8、于10倍纵筋最小直径，也不应大于倍纵筋最小直径，也不应大于200mm。当柱截面短边大于当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超，且各边纵筋配置根数超过多于过多于3根时，或当柱截面短边不大于根时，或当柱截面短边不大于400mm，但，但各边纵筋配置根数超过多于各边纵筋配置根数超过多于4根时，应设置复合箍根时，应设置复合箍筋。筋。对截面形态困难的柱，不得接受具有内折角的箍筋，对截面形态困难的柱，不得接受具有内折角的箍筋，以避开箍筋受拉时使折角处混凝土破损。以避开箍筋受拉时使折角处混凝土破损。第六章 受压构件的截面承载力11第六章 受压构件的截面承载力12第六章 受压构件的截面承载力136.2

9、 6.2 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算 在实际结构中，志向的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，志向的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，志向的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，志向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、荷载作用位置的偏差、混凝土的不匀整通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不匀整通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不匀整通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不匀整 性等缘由，往往存在确定的初始偏心距。性等缘由，往往存在确定的初始偏心距。性等缘由，往往存在确定的初始偏心距。性等缘

10、由，往往存在确定的初始偏心距。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。腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。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14轴压构件依据配筋方式的不同分为轴压构件依据配筋方式的不同分为1 1、配有纵筋和箍筋的柱、配有纵筋

11、和箍筋的柱2 2、配有纵筋和螺旋箍筋的柱、配有纵筋和螺旋箍筋的柱 螺旋钢箍柱：箍筋的形态螺旋钢箍柱：箍筋的形态为圆形，且间距较密，其为圆形，且间距较密，其作用？作用？一般钢箍柱：箍筋的作用？一般钢箍柱：箍筋的作用？纵筋的作用？纵筋的作用？第六章 受压构件的截面承载力15纵筋的作用：纵筋的作用：1、帮助砼受压、帮助砼受压减小截面尺寸，提高正截面受压承减小截面尺寸，提高正截面受压承 载力；载力；2、承受可能产生的较小弯矩；、承受可能产生的较小弯矩；3、防止构件突然的脆性破坏，提高其变形实力；、防止构件突然的脆性破坏，提高其变形实力；4、削减砼的徐变变形。、削减砼的徐变变形。箍筋的作用：箍筋的作用：

12、1、防止纵筋受力后压屈，并与纵筋组成钢筋骨架；、防止纵筋受力后压屈，并与纵筋组成钢筋骨架；2、约束混凝土。如接受螺旋箍筋时，能约束核心内的混凝、约束混凝土。如接受螺旋箍筋时，能约束核心内的混凝土横向变形，提高构件的承载力及变形实力。土横向变形，提高构件的承载力及变形实力。第六章 受压构件的截面承载力16N一、一般钢箍柱一、一般钢箍柱（一）短柱在短期荷载下的应力分布及破坏特征短柱在短期荷载下的应力分布及破坏特征第六章 受压构件的截面承载力17试验结果：试验结果：当荷载较小时，轴压力与压当荷载较小时，轴压力与压缩量基本成正比增长；缩量基本成正比增长；当荷载较大时，变形比荷载当荷载较大时，变形比荷载

13、增加得快；增加得快；最终，柱四周出现纵向裂缝，最终，柱四周出现纵向裂缝，混凝土爱护层剥落，纵筋混凝土爱护层剥落，纵筋向外屈折，混凝土被压碎。向外屈折，混凝土被压碎。第六章 受压构件的截面承载力18第六章 受压构件的截面承载力19 第第阶段（阶段（0y）：）：荷载较小时荷载较小时弹性阶段；弹性阶段；荷载较大时荷载较大时弹塑性阶段；弹塑性阶段；钢筋压应力比混凝土的压应力增钢筋压应力比混凝土的压应力增长快；长快；第第阶段（阶段（y 0）：）：破坏时，纵筋先达到屈服，此时破坏时，纵筋先达到屈服，此时可继可继 续增加一些荷载，最终砼达到最续增加一些荷载，最终砼达到最大应大应 力值；力值；轴压构件极限强度

14、的计算依据。轴压构件极限强度的计算依据。此时纵筋应力可达到：此时纵筋应力可达到：第六章 受压构件的截面承载力20 即柱子若接受高强钢筋，则砼被压碎时，钢筋还未达到即柱子若接受高强钢筋，则砼被压碎时，钢筋还未达到屈服强度，钢筋强度没有得到充分利用。屈服强度，钢筋强度没有得到充分利用。第第阶段（阶段（0 u）：）：柱四周出现的纵向裂缝接着发展，纵筋向外屈折，混凝柱四周出现的纵向裂缝接着发展，纵筋向外屈折，混凝土被压碎而整个构件破坏。土被压碎而整个构件破坏。钢筋的受压强度第六章 受压构件的截面承载力21（二）徐变对轴心受压构件的影响（二）徐变对轴心受压构件的影响由于混凝土徐变的影响（压缩），钢筋和混

15、凝土之间会进一步发生由于混凝土徐变的影响（压缩），钢筋和混凝土之间会进一步发生应力重分布现象应力重分布现象钢筋压应力逐步增大，而混凝土压应力逐步降低钢筋压应力逐步增大，而混凝土压应力逐步降低即徐变对混凝即徐变对混凝土起着卸荷作用土起着卸荷作用.第六章 受压构件的截面承载力22 由于徐变是不行复原的变形，当卸荷时，钢筋回弹，二者由于徐变是不行复原的变形，当卸荷时，钢筋回弹，二者变形差异，使混凝土受拉力；变形差异，使混凝土受拉力；(开裂开裂,不利影响不利影响)若纵筋配筋率过大，混凝土受到的拉力将会超若纵筋配筋率过大，混凝土受到的拉力将会超 过混凝土的过混凝土的抗拉强度而出现裂缝；故规范要求抗拉强度

16、而出现裂缝；故规范要求 ，设计时，设计时一般取一般取 0.52%。（三）长细比的影响（三）长细比的影响 由于有初始偏心距产生的附加弯矩，附加弯矩又增大了由于有初始偏心距产生的附加弯矩，附加弯矩又增大了侧向的挠度，这样相互影响将导致长柱最终在弯矩和轴力共侧向的挠度，这样相互影响将导致长柱最终在弯矩和轴力共同作用下发生破坏。若柱的长细比很大时，还可能发生失稳同作用下发生破坏。若柱的长细比很大时，还可能发生失稳破坏。破坏。第六章 受压构件的截面承载力23试验表明：长柱承载力试验表明：长柱承载力 短柱承载力短柱承载力用稳定系数用稳定系数表示长柱承载力降低的程度表示长柱承载力降低的程度 与构件长细比有关

17、，见表与构件长细比有关，见表第六章 受压构件的截面承载力24（四）（四）承载力承载力计算公式计算公式牢靠度调整系数牢靠度调整系数第六章 受压构件的截面承载力25截面设计截面设计 ：已知：构件截面尺寸已知：构件截面尺寸b bh h，轴向力设计值，轴向力设计值N N，构件的计算长度构件的计算长度L L0 0，材料强度等级，材料强度等级f fc c f fy y求：求：纵筋截面面积纵筋截面面积A As s截面复核截面复核 :已知：柱截面尺寸已知：柱截面尺寸bhbh，计算长度，计算长度L0L0，纵筋数量，纵筋数量AsAs以及级别以及级别fyfy，混凝土强度等级，混凝土强度等级fcfc 求求 ：柱的受压

18、承载力柱的受压承载力NuNu，或已知轴向力设计值，推断是否平安或已知轴向力设计值，推断是否平安 第六章 受压构件的截面承载力26二、螺旋箍筋柱二、螺旋箍筋柱（一）螺旋筋柱的配筋形式（一）螺旋筋柱的配筋形式第六章 受压构件的截面承载力27（二）螺旋筋柱的受力特点（二）螺旋筋柱的受力特点第六章 受压构件的截面承载力28第六章 受压构件的截面承载力29混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度第六章 受压构件的截面承载力30第六章 受压构件的截面承载力31达到极限状态时（爱护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（爱护层已剥落，不考虑）间接钢筋达屈服强度时间接钢筋达屈服强

19、度时 核心砼受到的径向压应力核心砼受到的径向压应力第六章 受压构件的截面承载力32间接钢筋换算截面面积间接钢筋换算截面面积第六章 受压构件的截面承载力33a a间接钢筋对混凝土约束的折减系数间接钢筋对混凝土约束的折减系数 当当C50时，取时，取a a =1.0；当当=C80时，取时，取a a=0.85，其间直线插值。其间直线插值。第六章 受压构件的截面承载力34接受螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力接受螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前爱护层产生剥落，从而影响正常运用。达

20、到极限承载力之前爱护层产生剥落，从而影响正常运用。规范规定：规范规定：按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按一般箍筋柱受压承载按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按一般箍筋柱受压承载力的力的50%。对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。螺旋箍筋的约束效果与其截面面积螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距和间距s有关，为保有关，为保证有确定约束效果

21、，规范规定：证有确定约束效果，规范规定：螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As 面积的面积的25%螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同时，同时为便利施工，为便利施工，s也不应小于也不应小于40mm。第六章 受压构件的截面承载力35 例例:已知某正方形截面轴心受压柱，计算已知某正方形截面轴心受压柱，计算长度长度 7.5 m，承受轴向压力设计值，承受轴向压力设计值N=1800 kN，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为 C20，接受接受(HRB335)级钢筋。试确定构件截级钢筋。试确定构件截面尺寸及纵向钢筋截面面积。面尺寸及纵向钢筋截面面积。