钢筋混凝土受压构件承载力计算.ppt

1、第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算受压构件的基本构造要求受压构件的基本构造要求轴心受压构件的正截面承载力轴心受压构件的正截面承载力偏心受压构件的正截面承载力计算偏心受压构件的正截面承载力计算第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算受压构件是钢混结构中最常见的构件之一。受压构件是钢混结构中最常见的构件之一。如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。受压构件除需满足承载力计算要求外，还应满足相应的构造要求。受压构件除需满足承载力计算要求外，还应满足相应的构造要

2、求。图5-1 受压构件vv 图图5-2 轴心受压与偏心受压构件轴心受压与偏心受压构件（a）轴心受压）轴心受压 （b）单向偏心受压）单向偏心受压 （c）双向偏心受压）双向偏心受压构件以构件以承受轴向压力为主承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用通常还有弯矩和剪力作用 受压构件分为：轴心受压构件、偏心受压构件。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、双向偏压构件偏压构件分为：单向偏压构件、双向偏压构件第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算在在实际结构中，理想的构中，理想的轴心受心受压构件几乎是不存在的。构件几乎是不存在的。通常由于施

3、工制造的通常由于施工制造的误差、荷差、荷载作用位置的偏差、混凝作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，如以恒但有些构件，如以恒载为主的等跨多主的等跨多层房屋的内柱、桁房屋的内柱、桁架中的受架中的受压腹杆等，主要承受腹杆等，主要承受轴向向压力，可近似按力，可近似按轴心心受受压构件构件计算。算。第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算 轴压构

4、件：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）5.1.1截面形式与尺寸截面形式与尺寸 受压构件截面尺寸满足受压构件截面尺寸满足最小尺寸最小尺寸的要求的要求图图5-3 受压构件截面形式受压构件截面形式5.1 受压构件的一般构造受压构件的一般构造第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算 混凝土强度等级对受压构件的抗压承载力影响很混凝土强度等级对受压构件的抗压承载力影响很大大，特别对于轴心受压构件。为了充分利用混凝土承，特别对于轴心受压构件。为了充分利用混凝土承压，节约钢材

5、，减小构件截面尺寸，受压构件宜采用压，节约钢材，减小构件截面尺寸，受压构件宜采用较高强度等级的混凝土，较高强度等级的混凝土，一般情况下受压构件采用一般情况下受压构件采用C25以上等级的混凝土。以上等级的混凝土。5.1.2 混凝土混凝土第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算图图6.4 受压构件的钢筋骨架受压构件的钢筋骨架 5.1.3 纵向钢筋纵向钢筋 1.作用：承担纵向压力、防止构件突然脆裂破坏、增强构作用：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。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

6、别：级别：HRB335和和HRB400或或RRB400级钢筋做为纵向受级钢筋做为纵向受力钢筋，采用力钢筋，采用HPB300级钢筋做为箍筋级钢筋做为箍筋 3.直径：不宜小于直径：不宜小于12mm，一般在，一般在16mm32mm范围内。范围内。3.根数：矩形截面中，纵向受力钢筋根数不得少于根数：矩形截面中，纵向受力钢筋根数不得少于4根，根，圆形截面圆形截面 4.布置：布置：轴心受压构件沿构件截面周边均匀布置；偏压构轴心受压构件沿构件截面周边均匀布置；偏压构件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力

7、计算 5.用量：需满足最小配筋率的要求并不超过用量：需满足最小配筋率的要求并不超过5%。6.构造钢筋：当构造钢筋：当h600mm时，应沿长边设置纵向构造时，应沿长边设置纵向构造钢筋，并相应地配置复合箍筋或拉筋。钢筋，并相应地配置复合箍筋或拉筋。7.净间距：不应小于净间距：不应小于50mm，中距不宜大于，中距不宜大于300mm。第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算 5.1.4 箍筋箍筋 1.作用：作用：固定纵向钢筋，给纵向钢筋提供侧向支点，防固定纵向钢筋，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。止纵向钢筋受压弯曲，抵抗柱中也起到水

8、平剪力。2.形式：封闭式形式：封闭式 3.间距：间距：s15d（绑扎骨架）（绑扎骨架）或或20d（焊接骨架）焊接骨架）（dmin）s 400mm;sb（截面的短边尺寸）（截面的短边尺寸）4.直径：直径：dsvd/4(dmax)，且且 dsv6mm。5.复合箍筋：复合箍筋：b 400mm，且各边纵筋多于，且各边纵筋多于 四根时；或当四根时；或当b 400mm且各边纵筋多于且各边纵筋多于3根根 时，时，应设置复合箍筋。应设置复合箍筋。图5-4 受压构件的钢筋骨架第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算当柱截面短边尺寸大于当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多

9、于且各边纵向钢筋多于3根时，根时，或当柱截面短边尺寸不大于或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多于但各边纵向钢筋多于4根根时，应设置复合箍筋时，应设置复合箍筋 第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算在在实际结构中，理想的构中，理想的轴心受心受压构件几乎是不存在的。构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的通常由于施工制造的误差、荷差、荷载作用位置的偏差、混凝作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，如以恒但有些构件，如以恒载为主的等跨多主的等跨多层房屋的内柱、桁房屋的内柱

10、、桁架中的受架中的受压腹杆等，主要承受腹杆等，主要承受轴向向压力，可近似按力，可近似按轴心心受受压构件构件计算。算。5.2 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算普通箍筋柱及螺旋箍筋柱普通箍筋柱及螺旋箍筋柱5.2.1 短柱的短柱的试验研究研究图图5-6 短柱的破坏形态短柱的破坏形态第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算强度破坏强度破坏5.2.2 长柱柱轴心受心受压构件的承构件的承载力降低力降低现象象图图5-8 长柱破坏形态长柱破坏形态 初始偏心距初始偏心距附加弯矩和附加弯矩和侧向

11、向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力降低力降低第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算失稳失稳破坏破坏 5.2.2.轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算稳定系数定系数j j 与柱的与柱的长细比比 l0/b有关。有关。图图5-9 计算简图计算简图Nu第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算5.3 偏心受压构件正截面承载力计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和纵向钢筋配筋率有关图5-10 偏心受压构件第第6 6章章

12、 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算5.3.1 破坏特征破坏特征1.受拉破坏：受拉破坏：偏心距偏心距e0较大，且较大，且As配筋合适配筋合适受拉侧混凝土较早出现裂缝，受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的的应力首先达到屈服强度。应力首先达到屈服强度。裂缝迅速开展，受压区高度减小。裂缝迅速开展，受压区高度减小。受压侧钢筋受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。土压碎而达到破坏。延性破坏，破坏特征与配有受压钢延性破坏，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。于受拉侧钢筋。图5-11 大偏心受压构件破

13、坏形态 第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算2.受压破坏：受压破坏：偏心距偏心距e0较小，或偏心距较小，或偏心距e0较大但较大但As配筋过多时配筋过多时图5-12 小偏心受压构件破坏形态 截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。而受拉侧钢筋应力较小而受拉侧钢筋应力较小截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高

14、度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆区高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性质。性性质。受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算基本特征基本特征As不屈服（特殊情况例外）不屈服（特殊情况例外）受力形式受力形式部分截面受压部分截面受压全截面受压全截面受压3.受拉破坏和受压破坏的界限受拉破坏和受压破坏的界限 即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变 cu同时达到。同时达到。与适筋梁和超筋梁的界限情

15、况类似。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。相对界限受压区高度仍为相对界限受压区高度仍为:第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算若若 b构件受拉破坏（大偏心受压构件）构件受拉破坏（大偏心受压构件）若若 b构件受压破坏（小偏心受压构件）构件受压破坏（小偏心受压构件）根据平截面假定：根据平截面假定：将将x=0.8x0 及及s代入代入 s=Es s 为避免采用上式出现为避免采用上式出现 x 的三次方程，采用近似的计算公式的三次方程，采用近似的计算公式考虑：当考虑：当 =b，s=fy；当当x=0.8，s=05.3.2 受拉钢筋应力受拉钢筋应力 s第第6 6章章 钢筋混凝土

16、受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算x0 图5-13 截面假定 5.3.4 偏心距增大系数偏心距增大系数 由于侧向挠曲变形，轴向力将产由于侧向挠曲变形，轴向力将产生生二阶效应二阶效应，引起附加弯矩。，引起附加弯矩。对于长细比较大的构件，二阶对于长细比较大的构件，二阶效应引起附加弯矩不能忽略。效应引起附加弯矩不能忽略。对跨中截面，轴力对跨中截面，轴力N的偏心距为的偏心距为e0+f，即跨中截面的弯矩为，即跨中截面的弯矩为 M=N(e0+f)。第第6 6章章 钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算图5-14 偏心受压长柱的纵向弯曲影响 因此，在计算钢筋混凝土偏心受压构件时，应考虑长细因此，在计算钢筋混凝土偏心受压构件时，应考虑长细比对承载力降低的影响，具体方法是将轴向压力对截面重比对承载力降低的影响，具体方法是将轴向压力对截面重心的初始偏心距心的初始偏心距eo乘以偏心距影响系数乘以偏心距影响系数，根据大量理论分根据大量理论分析及试验结果，规范给出偏心距增大系数的计算公式：析及试验结果，规范给出偏心距增大系数的计算公式：对于对于lo/h8的短柱，可不考虑纵向弯曲的影