受弯构件正截面计算

第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所第4章纵向受力构件承载力计算CompressiveStrengthforColumn沈阳工业大学多媒体辅助教学课程混凝土结构基本原理PrincipleforConcreteStructure第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所§4.1受压构件承载力计算本章主要内容有轴心受压短柱与长柱的受力特点及破坏特征，长细比对轴心受压构件承载能力的影响、轴心受压构件的正截面承载能力、螺旋箍轴心受压构件的承载能力；偏心受压构件的受力特点及破坏特征、大小偏心受压的概念及判别、侧向弯曲变形对偏心受压构件承载能力的影响及《规范》的处理方法、各类大小偏心受压构件的承载能力计算、对称配筋偏心受压构件的计算特点及轴力和弯矩相关关系与应用；分布配筋及双向受压构件的截面设计原理及简化计算方法等。第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所§4.1.1受压构件的一般构造要求§4.1.2轴心受压构件承载力计算§4.1.3偏心受压构件的正截面受压破坏形态§4.1.4偏心受压引起的纵向弯曲对承载力的影响§4.1.5矩形截面偏压构件正截面承载力计算§4.1.6不对称配筋矩形截面偏压构件正截面承载力计算§4.1.7对称配筋矩形截面偏压构件正截面承载力计算§4.1.8对称配筋I形截面偏压构件正截面承载力计算§4.1.9正截面承载力Nu-Mu的相关曲线及应用§4.1.7偏心受压构件斜截面承载力计算本节目录第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所(a)轴心受压(b)单向偏心受压(c)双向偏心受压受压构件（柱）以承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用。受压构件的一般构造要求§4.1.1：轴向力作用线通过构件截面的几何中心；：轴向力作用线偏离构件截面的几何中心轴心(Axial)受压构件偏心(Eccentric)受压构件1.分类第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所工程实例结构的中间柱（近似），屋架的受压腹杆轴心受压构件单向偏心受压构件双向偏心受压构件结构边柱，厂房排架柱结构角柱第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所纵向钢筋+箍筋纵向钢筋作用:◆①与混凝土共同承受压力，提高构件正截面承载能力；◆②提高构件变形能力，改善受压破坏时的脆性；◆③承受可能产生的偏心弯矩，温度作用引起的拉应力；◆④减少混凝土徐变变形。2.柱的配筋形式①纵筋?请回答！第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所纵向钢筋+箍筋密布螺旋式环形配箍普通配箍箍筋种类:◆①与纵筋组成空间骨架;◆②减少纵筋的计算长度，防止纵筋过早的压屈而降低柱的承载力◆③改善构件破坏时的脆性，约束混凝土受压后的侧向膨胀◆④增强柱的抗剪强度箍筋作用:2.柱的配筋形式按右键的“播放”键播放②箍筋?请回答！第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所A、材料：高强度混凝土，一般柱中采用C20以上一般强度钢筋，一般采用Ⅰ级、Ⅱ级钢筋3.柱的构造要求B、截面形式：方形、矩形、圆形、多边形、L形对于多层厂房柱，h≥l0/25或b≥l0/30对于现浇钢筋砼柱，不宜小于250mm×250mm模数化以方便施工当h≤800mm时，截面尺寸以50mm为模数；当h800mm时，截面尺寸以100mm为模数；第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所C、配筋：配筋率：0.4%5%直径：d12mm，或更粗一些防止过早压屈数量：数量≥4根，应沿柱截面四周均匀对称布置间距：50mm≤净距≥350mm纵筋：间距：S≤400mm且≤b箍筋：直径：6mm或d/4肢数：根据截面形状、尺寸及纵向钢筋根数确定S≤15d绑扎骨架S≤20d焊接骨架应做成封闭形式返回第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所轴心受压构件承载力计算§4.1.2截面形式：正方形、矩形、圆形、多边形、环形等在钢筋混凝土结构中，真正的轴心受压构件极少，这是由于实际的轴向荷载总有一些偏心或兼有一些弯矩，只要偏心或弯矩相对于轴向合力很小，设计或检算是可略去不计时，即可按轴心受压构件计算轴心受压：桁架受压腹杆，框架内柱第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1.配有普通箍筋的轴心受压构件的受力特点柱的分类：l0/b8（矩形）短柱AI=il0/i28任意形l0/d7（圆形）表4-1刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度柱的类别l0排架方向垂直排架方向有柱间支撑无柱间支撑无吊车房屋柱单跨1.5H1.0H1.2H两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车房屋柱上柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1）短柱的受力特点和破坏形态：5①加载初期整个截面的应变是均匀分布的②荷载增加整个截面的应变迅速增加弹性阶段③加载末期混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝保护层剥落，纵筋向外凸，砼被压碎而破坏弹塑性阶段第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所2）长柱的受力特点：长柱l0/i28AI=i初始偏心距产生附加弯矩和侧向挠度加大了原来的初始偏心距1.在轴力和弯矩共同作用下破坏2.失稳破坏，构件承载力降低同条件下，细长柱的承载能力小于短柱第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长柱的承载力低于短柱。(采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度)失稳破坏在构件破坏时，混凝土和钢筋的应变都小于材料破坏时的极限应变值●稳定系数＝N长/N短，与构件的长细比λ有关:长细比：l0/i(或l0/b)AI=i34~8/0blbl/021.0177.1050~35/0blbl/012.087.00第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所l0/b≤810121416182022242628l0/d≤78.510.5121414.217192122.524l0/i≤2835424855626976839097φ1.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.56l0/b3032343638404244464850l0/d262829.5313334.536.5384041.543l0/i104111118125132139146153160167174φ0.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19《规范》钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数φ第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1)受力分析sc条件：时，当002.00maxc,，则钢筋先屈服，当max,cy混凝土：钢筋：当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服's=0.002Es=0.002×2.0×105=400N/mm2纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。ckcfyksf混凝土极限压应变为：0.0022.配有普通箍筋的轴心受压构件的承载力第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所Ac––截面面积：当0.03时，Ac=A－AsNAsfcfyAsbh)9.0csAfAfNyAs––纵筋截面面积2)承载力公式fc–混凝土轴心受压强度设计值，对现浇柱，当b或d300mm时，应乘以系数0.8；fy–纵筋强度设计值0.9–为保持与偏心受压构件正截面承载力具有相近可靠度而采用的系数；第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所––稳定系数，反映受压构件的承载力随长细比增大而降低的现象。短柱：＝1.0长柱：34~8/0blbl/021.0177.1050~35/0blbl/012.087.00l0–––构件的计算长度，与构件端部的支承条件有关。两端铰一端固定，一端铰支两端固定一端固定，一端自由1.0l0.7l0.5l2.0l第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所表4-2框架结构各层柱的计算长度楼盖类型柱的类别l0现浇楼盖底层柱1.0H其余各层柱1.25H装配式楼盖底层柱1.25H其余各层柱1.5H第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所•A、截面设计：yccs)9.0(fAfNA－解：已知：bh，fc,fy,l0,N,求As且0.4%=minmax=5%3)公式应用已知：bh，fc,fy,l0,As,求NuNu=0.9(A'sf'y+fcAc)若NuN结构安全，否则结构不安全•B、强度校核：第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所4.1.2.2配有螺旋箍筋的轴心受压构件1.原理：护腕护膝用过吗？保护作用，不易受伤有什么作用？？有什么作用？？第二：限制活动，提高了变形能力。第一:提供横向约束力，减少肿胀，提高受力；第一:承载力提高，强度增加。第二：提高了变形能力，增加了延性第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所1.原理：纵向压缩横向变形纵向裂纹(横向拉坏)约束横向变形，则砼处于三向受压状态提高柱的承载力2cff螺旋式箍筋柱能提高承载力，仅在轴向受力较大，而截面尺寸受到限制时采用按右键的“播放”键播放第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所122ssycorAfsdcorssydsAf122corssycdsAff112达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）sycoruAfAN1corcorssysycorcAdsAfAfAf1221cfx=02.基本公式：2fyAss1fyAss12sdcors(a)(b)(c)第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所01sssscorAsAdsAdAsscorss1002ssysycorcuAfAfAfN)2(9.00ssysycorcuAfAfAfNN螺旋箍筋对承载力的折减系数，当≤C50时，取=1.0；当=C80时，取=0.85，其间直线插值。间接钢筋的换算截面面积令2=β/2；并考虑可靠度的调整系数0.9,则2fyAss1fyAss12sdcors(a)(b)(c)第4章纵向受力构件承载力计算Copyright©沈阳工业大学工程结构研究所采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。◆①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保护层产生剥落，从而影响正常使用。《规范》规定，按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。◆②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，对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。◆③螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证由一定约束效果，《规范》规定：螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋A's面积的25%螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，s也不应小于40mm。第4章纵向