受压构件正截面的性能与设计1

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1、第5章受压构件正截面的性能与设计本章主要内容轴心受压构件承载力计算偏心受压不对称配筋构件承载力计算偏心受压对称配筋构件承载力计算I形截面偏心受压构件承载力计算受压构件正截面承载力提要轴心受压构件普通箍筋轴心受压构件螺旋箍筋轴心受压构件偏心受压构件矩形截面偏心受压构件（不对称、对称配筋）工形截面偏心受压构件（不对称、对称配筋）大偏心受压构件小偏心受压构件重点：矩形截面构件（不对称、对称配筋）长柱和短柱的破坏特点稳定系数受压承载力设计表达式5.1轴心受压构件承载力计算轴心受力构件的实际应用框架结构中的柱(ColumnsofFr

2、ameStructure)屋架结构中的上弦杆(TopChordofRoofTrussStructure)轴心受力构件的实际应用桩基础(PileFoundation)轴心受力构件的实际应用钢筋混凝土轴心受压构件的特点可以充分发挥混凝土材料的强度优势理想的轴心受压构件几乎是不存在的,构件存在一定的初始偏心距。轴心受压构件的箍筋配置方式普通箍筋柱螺旋箍筋柱hbss普通箍筋柱Dss螺旋箍筋柱箍筋纵筋5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力纵筋的作用承受部分轴力，减小构件截面尺寸提高混凝土的变形能力抵抗构件偶然偏心产生的弯曲应力减小混凝

3、土的收缩与徐变变形短柱与长柱窗间墙形成的短柱门厅处的长柱框架结构的长柱■箍筋的作用□与纵筋形成钢筋骨架□防止纵筋压屈（主要的）□对核心混凝土有一定的约束作用（计算时一般不考虑）1.轴心受压短柱的破坏特征短柱的破坏过程纵筋与混凝土的应力变化过程试验结论NN应力轴力混凝土的应力增长纵筋的应力增长素砼的峰值压应变平均值为0.002；钢筋混凝土峰值压应变可达0.005；设计时，混凝土极限压应变取0.002；相应纵筋的最大压应力：s’s=2.0×105×0.002=400N/mm25.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力■短柱的破坏过程

4、轴力较小时，构件处于弹性阶段，钢筋、混凝土应力线性增长；轴力稍大时，混凝土出现塑性变形，应力增长较慢，钢筋应力增长较快；接近极限轴力时，钢筋应力达到屈服强度，应力不变，混凝土应力增长较快，最后混凝土被压碎而破坏。■两次内力重分布弹性阶段末→钢筋屈服：部分混凝土应力转由钢筋承受钢筋屈服→构件破坏：钢筋应力不变，混凝土应力增长5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力轴心受压短柱的破坏形态构件中出现纵向裂缝，纵筋屈服，混凝土达到极限压应变。轴压构件，极限压应变取值普通混凝土：0.002高强混凝土：0.002~0.00215相应的钢筋

5、应力：5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力2.轴心受压长柱的破坏特征长柱的破坏过程破坏特点长柱存在初始偏心距产生附加弯矩产生相应的侧向挠度使长柱在轴力和弯矩的共同作用下发生破坏相同条件下,长柱破坏荷载低于短柱；长细比越大，承载能力降低越多；《混凝土规范》用稳定系数j来表示长柱承载力的降低程度NN横向裂缝纵筋压屈5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力l0/bl0/dl0/ijl0/bl0/dl0/ij≤8≤728≤1.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.

6、51180.441412480.9236311250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.6546401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19《规范》给出的稳定系数与长细比的关系钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力3.受压承载力计算公式计算简图fcNA’sA计算公式当纵向

7、钢筋配筋率大于3％时，式中的A应改用。5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力4.计算公式应用截面设计已知：截面尺寸（b×h），材料强度，轴力设计值求：受压钢筋面积计算l0/b→→截面校核已知：截面尺寸（b×h），材料强度，受压钢筋面积求：承载力Nu计算l0/b→→5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力5.构造要求混凝土强度等级一般应≥C25纵筋一般采用HRB335、HRB400；箍筋采用HPB300、HRB335；截面尺寸一般大于250mm×250mm，取50mm为模数；纵筋不宜小于4根12mm，全部纵筋配筋率在1~2

8、%之间为宜；箍筋直径不应小于d/4(d为纵筋最大直径)且不应小于6mm，箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸；箍筋应做成封闭式。5.1.1轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力1.螺旋箍筋柱的受力特点螺旋筋或焊接环筋又称间接钢筋核心区混凝土处