水工钢筋混凝土第五章 受压构.ppt
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1、 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述 第五章第五章 钢筋砼受压构件承载力计算钢筋砼受压构件承载力计算受压构件分为轴心受压和偏心受压。受压构件分为轴心受压和偏心受压。以承受轴向力为主的构件属于受压构件。如:单厂柱、拱、屋以承受轴向力为主的构件属于受压构件。如:单厂柱、拱、屋架上弦杆,多、高层框架柱、剪力墙、筒体,烟囱,桥墩、桩架上弦杆,多、高层框架柱、剪力墙、筒体,烟囱,桥墩、桩 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述水电站厂房柱水电站厂房柱受压构件(柱)受压构件(柱)往往在结构中具有重要作用,一旦产生破往往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。坏,往往导
2、致整个结构的损坏,甚至倒塌。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工作桥的支承排架实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范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。对偏心很小可略去不计,构件按轴心受压计算。第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 概 述 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、截面形式和尺寸一、截面形式和尺寸v采用采用方形或方形或矩形截面,矩形截面,截面长边布在弯矩作用方向,截面长边布在弯矩作用方向,长短边比值长短边比值1.51.52.52.5。也可。也可采用采用T T形、形、工字形截面。工
3、字形截面。桩常用圆形截面。桩常用圆形截面。v截面尺寸不宜过小,截面尺寸不宜过小,水工建筑现浇立柱边长水工建筑现浇立柱边长 300mm300mm。v截面边长截面边长 800mm,50mm为模数,边长为模数,边长 800mm,以,以100mm为模数。为模数。二、砼二、砼v受压构件承载力主要取决于砼强度受压构件承载力主要取决于砼强度,应采用强度等级较,应采用强度等级较高的砼,如高的砼,如C20C20、C25 C25、C30C30或更高。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 第五章 钢筋砼受压构件承载力计算 5.1 受
4、压构件的构造要求三、纵向钢筋三、纵向钢筋v作用:作用:协助砼受压;协助砼受压;承担弯矩。承担弯矩。常用常用IIII级、级、IIIIII级。不宜用高强钢筋,不宜级。不宜用高强钢筋,不宜 用冷拉钢筋。用冷拉钢筋。直径直径 12mm12mm,常用直径,常用直径121232mm32mm。现浇时纵筋净距现浇时纵筋净距 50mm50mm,最大间距,最大间距 300mm300mm。长边长边 600mm600mm,中间设,中间设101016mm16mm纵向构造钢纵向构造钢 筋,间距筋,间距 4 400mm00mm。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:受
5、压钢筋数量不能过少。规范规定:I I级钢:级钢:偏压构件受压或受拉筋偏压构件受压或受拉筋配筋率配筋率 0.25(柱柱)或或0.200.20(墙墙);II II、IIIIII级、级、LL550LL550级钢:级钢:偏压构件受压或受拉筋偏压构件受压或受拉筋配筋率配筋率 0.200.20(柱柱)或或0.150.15(墙墙);轴心受压构件:轴心受压构件:全部纵筋配筋率全部纵筋配筋率 0.60.6。v纵筋不宜过少,合适配筋率纵筋不宜过少,合适配筋率0.82.0。v纵筋不宜过多,不宜超过纵筋不宜过多,不宜超过5.05.0。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、箍筋四、箍筋v作用
6、:作用:阻阻止止纵纵筋筋受受压压向向外外凸凸,防止砼保护层剥落;防止砼保护层剥落;约束砼;约束砼;抗剪。抗剪。v箍筋应为封闭式。箍筋应为封闭式。v纵纵筋筋绑绑扎扎搭搭接接长长度度内内箍箍筋筋要加密。要加密。v箍筋直径和间距箍筋直径和间距 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截面有内折角时箍筋的布置v基本箍筋和附加箍筋基本箍筋和附加箍筋识别内折角!识别内折角!当柱子截面短边尺寸不大于当柱子截面短边尺寸不大于400mm,纵向钢筋多于,纵向钢筋多于4根时;根时;或或每边多于每边多于3根纵筋时,应设复合箍筋。根纵筋时,应设复合箍筋。(?)(?)轴压构件
7、:方形、圆形截面;轴压构件:方形、圆形截面;偏压构件:矩形、工形截面。偏压构件:矩形、工形截面。(偏心力应沿长边布置)(偏心力应沿长边布置)截面形式与尺寸截面形式与尺寸 受压构件截面尺寸与长度一般控制受压构件截面尺寸与长度一般控制l0/b30、l0/h25、l0/d25。并满足最小尺寸的要求;截面尺寸应符合模数要求。并满足最小尺寸的要求;截面尺寸应符合模数要求。受压构件截面形式 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 第二节第二节 轴心受压构件正截面承载力计算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试件为配有纵筋和箍筋的短柱短柱。柱全截面受压,压应变均
8、匀。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。钢筋与砼共同变形,压应变保持一样。一、试验结果一、试验结果荷载较小,砼和钢筋应力比符合弹模比。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。应力重分配。破坏时,砼的应力达到破坏时,砼的应力达到 ,钢筋应力达到,钢筋应力达到 。0200400600800100010020030040050020406080100scssscN(kN)弹性阶段弹塑性阶段应力荷载曲线示意图应力荷载
9、曲线示意图ss钢筋混凝土之间的钢筋混凝土之间的应力重分布应力重分布:初期(荷载小)初期(荷载小),钢筋与混凝,钢筋与混凝土应力之比土应力之比等于弹模等于弹模之比。之比。后期(荷载增加)后期(荷载增加),混凝土塑,混凝土塑性变形发展,弹模降低,性变形发展,弹模降低,钢筋钢筋应力增长加快,混凝土应力增应力增长加快,混凝土应力增长变慢。长变慢。以上加载过程中钢筋与混凝土应力增量速度的变化称为以上加载过程中钢筋与混凝土应力增量速度的变化称为加载过程的应力重分布加载过程的应力重分布。若构件在加载后荷载维持不变,由若构件在加载后荷载维持不变,由于混凝土徐变的作用,于混凝土徐变的作用,随着荷载持续时间的增加
10、,混凝土的随着荷载持续时间的增加,混凝土的压应力逐渐变小,钢筋的压应力逐渐变大压应力逐渐变小,钢筋的压应力逐渐变大。试验表明,试验表明,混凝土棱柱体混凝土棱柱体 cu=0.00150.002,钢筋混凝土钢筋混凝土短柱短柱 cu=0.00250.0035。主要原因:主要原因:柱中纵筋发挥了调整柱中纵筋发挥了调整混凝土应力的作用;混凝土应力的作用;箍筋的存在,使混凝土能比较好地箍筋的存在,使混凝土能比较好地发挥其塑性性能,改善了受压脆性破坏性质。发挥其塑性性能,改善了受压脆性破坏性质。延性的好坏取延性的好坏取决于箍筋的数量和形式。决于箍筋的数量和形式。破坏时一般是纵筋先达到屈服强度,此时可持续增加
11、一破坏时一般是纵筋先达到屈服强度,此时可持续增加一些荷载,直到混凝土达到最大压应变值。些荷载,直到混凝土达到最大压应变值。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不同箍筋短柱的荷载应变图应变图 A不配筋的素砼短柱;不配筋的素砼短柱;B配置普通箍筋的钢筋砼短柱;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。配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。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,还发生长柱不仅发生压缩变形,还发生纵向弯曲纵向弯曲。长柱破坏荷载小于短柱,柱子越细长小得越多。长柱破坏荷载小于短柱,柱子
12、越细长小得越多。用用稳定系数稳定系数 表示长柱承载力较短柱的降低。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普通箍筋短柱正截面极限承载力 Nu破坏时的极限轴向力;破坏时的极限轴向力;Ac砼截面面积;砼截面面积;A s全部纵向受压钢筋截面面积。全部纵向受压钢筋截面面积。长长柱柱轴轴心受心受压压构件的承构件的承载载力降低力降低现现象象长柱破坏形态 初始偏心距初始偏心距附加弯矩和附加弯矩和侧侧向向挠挠度度加大了原来的初始偏心距加大了原来的初始偏心距构件承构件承载载力降低力降低 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影响 值的主要因素为长细比值的主要因
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