1、钢筋砼受压构件？,第5章 钢筋砼受压构件承载力计算,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,概 述,水电站厂房柱,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,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,概 述,受压构件分为轴心受压和偏心受压。,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。,偏心受压构件：柱、墙 大偏心受压：(受拉破坏） 小偏心受压：(受压破坏） 实际构件：轴力、弯矩、剪力同时作用单向偏心受压构件：框架边柱双向偏心受压构件：框架角柱,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
2、,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1.52.5。也可采用T形、工字形截面。 桩常用圆形截面。截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长300mm。截面边长 800mm，50mm为模数，边长800mm，以100mm为模数。二、砼受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度较高的砼，如C20、C25 、C30或更高。,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 受压构件的构造要求,三、纵向钢筋作用：协助砼受压；承担弯矩。 常用HRB335、 HRB400级。不宜用高强钢筋(为
3、什么？) 。直径12mm，常用直径1232mm。现浇时纵筋净距50mm，最大间距300mm。长边600mm，中间设1016mm纵向构造钢 筋，间距500mm。,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,受压钢筋数量不能过少。规范规定：HPB235 ： 偏压构件受压或受拉筋配筋率0.25(柱)或0.20(墙)；HRB335 、 HRB400 、 RRB400级钢： 偏压构件受压或受拉筋配筋率0.20(柱)或0.15(墙)； 轴心受压构件：全部纵筋配筋率 0.6。纵筋不宜过多，合适配筋率0.82.0。,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、箍筋作用：
4、阻止纵筋受压向外凸，防止砼保护层剥落；约束砼；抗剪。箍筋应为封闭式。纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密。,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,箍筋直径和间距,直径：不应小于0.25倍纵向钢筋的最大直径，亦不应小于6mm；间距： （绑扎骨架） （焊接骨架）,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,截面有内折角时箍筋的布置,基本箍筋和附加箍筋,1-基本箍筋 2-附加箍筋,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,短柱 应变柱全截面受压，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,5.2 轴心受压构件正截面承载
5、力计算,受力过程（图5-5）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。钢筋受力比例增大，砼受力比例减小。破坏时，砼的应力达到 fc ，钢筋应力达到fy 。,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。,箍筋形式和间距对受力有较大影响,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,钢筋混凝土短柱与素混凝土短柱比：承载力高延性好螺旋箍筋
6、对延性的增加更显著,普通箍筋短柱正截面极限承载力由两部分组成：,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。（原因： 效应）,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。,2 长柱,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,影响 值的主要因素为长细比l0/b 。,l0/b8时可根据长细比查表。,计算长度 l0,l
7、0=0.5 l,多层房屋中计算长度取值：和楼盖刚度有关现浇楼盖：底层柱 l01.0H 其余各层柱 l01.25H装配楼盖：底层柱 l01.25H 其余各层柱 l01. 5H,l0=0.7 l,l0=1.0 l,l0=2 l,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,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,N 轴力设计值(包括0 和 值在内)；A 构件截面面积；As 全部纵筋的截面面积； 轴压构件的稳定系数。,基本公式：,截面设计：,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,第五
8、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、试验结果,1受拉破坏大偏心受压破坏,破坏性质：延性破坏。,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,e0很小，全部受压,e0稍大，小部分受拉,e0较大，拉筋过多, 产生条件： （1）偏心距很小，全截面受压。 （2）偏心距稍大，小部分受拉，但受拉钢筋靠近中和轴，应力很小。 （3）偏心距较大，但受拉钢筋配置特别多。（类似超筋梁）,2受压破坏小偏心受压破坏,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。, 破坏特征： 一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎，该侧的
9、钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算, 破坏性质：脆性破坏。,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,二、大小偏心的界限,界限破坏：受拉钢筋达到屈服应变时，受压区混凝土也刚好达到极限压应变而压碎。,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、矩形截面偏心受压构件的计算基本假定同受弯构件。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。,第五章 钢筋砼受压构
10、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ss ？,根据平截面假定：,取：,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, 即 时，取 ；,为避免采用上式出现 x 的三次方程,考虑：当x =xb，ss=fy；,当x =0.8，ss=0。,中和轴正好通过As位置，, 即 时，取 。,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,二阶效应引起附加弯矩,构件长细比越大，f越大， 越大。,对于短柱，可不考虑二阶效应对于长细比较大的偏心受压构件，二阶效应对承载力的降低不可忽略。,考虑二阶效应的计算
11、方法：非线性有限单元法偏心距增大系数法,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,纵向弯曲产生附加偏心距f ，实际偏心距增大为 e0 +f 。,偏心距增大系数。,如何求偏心距增大系数？,假定其纵向弯曲变形曲线为正弦曲线，其挠度 和曲率 的关系为：,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,取 ，其中1.25为徐变系数。,取 ，以HRB335钢筋为例。,取 ， 代入。,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,两个修正系数：,：考虑小偏压破坏的影响。,：考虑长细比的影响。,大偏压时：,时：,公式最终形式：,
12、公式适用范围：,五.矩形截面偏心受压构件的截面设计及承载力复核,大小偏心受压的实用判别准则（近似）若he00.3h0，按大偏心受压情况计算若he0 0.3h0，按小偏心受压情况计算,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,基本公式：,（一）大偏心受压（受拉破坏）,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,令,基本公式可写为：,（见第三章，P67，式（3-9）,（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=xbh0,若Asrmin bh0?取As= rmin bh0，按As为已知情
13、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,（即 ）得,（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 xbh0，可得,取x=2a，对As 中心取矩,若xxb，ss2a,xxbh0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 1.6-xb ，取ss= - fy ,重新计算x,若x =rmin bh0大小偏心的区分看例题5-5,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.5偏心受压构件截面承载力N与M的关系,5.5 偏心受压构件截面承载力N与M的关系,同样截面尺寸、材料强度和配筋的偏压构件，当轴向压力
14、的偏心距e0不同时，会得到不同的破坏轴向压力。,因此在设计中，必须判断哪一种M与N的组合是最危险的，以用来进行配筋设计。,如何判断？,5.5偏心受压构件截面承载力N与M的关系,以对称配筋大偏压为例,Nu-Mu相关曲线,截面尺寸、材料强度和配筋量一定时，极限承载力 与极限承载弯矩 之间的关系。,(AB段),小偏压情况同理可得,(BC段),第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.5偏心受压构件截面承载力N与M的关系,大偏压，M相同，N越小越危险； N相同，M越大越危险。小偏压，M相同，N越大越危险； N相同，M越大越危险。（为什么？）,实际工程中，理论上需要考虑以下组合：Mmax及相应的N；Nmax
15、及相应的M；Nmin及相应的M；实际上，利用M-N图的规律性具体进行判断，验算最危险情况。,5.6 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算,压力的存在 延缓了斜裂缝的出现和开展 砼剪压区高度增大,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.6偏心受压构件斜截面受剪承载力计算,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,N-与V相应的轴向压力设计值，N0.3fcA，取N=0.3fcA;,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,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.6偏心受压构件斜截面受剪承载力计算,5.7 双向偏心受压构件正截面承载力计算,Nu0轴心受压承载力，不考虑稳定系数；Nux轴心压力作用于x轴考虑偏心距 后的偏压承载力；Nuy轴心压力作用于y轴考虑偏心距 后的偏压承载力；,作业：P59 第4、5、9题,
