钢筋混凝土轴心受压构件承载能力极限状态计算

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1、第六章钢筋混凝土轴心受压构件承载能力极限状态计算轴压构件构造要点普通箍筋柱螺旋箍筋柱轴压构件破坏状态分析轴压构件承载力设计与复核1、前言受压构件：承受轴向压力为主轴心受压构件：轴向力作用在构件截面形心。偏心受压构件：轴向力不作用在构件截面形心（M和N）。轴压构件研究对象：实际结构中理想轴压构件几乎不存在。施工误差、荷载作用位置不确定、混凝土质量不均匀和钢筋不对称等原因，都将使构件产生一定初始偏心距。有些构件（桁架受压腹杆等）可近似按轴压构件计算。单向偏心受压构件垂直于弯矩作用方向也需按轴压构件验算。轴心受压单向偏心受压

2、双向偏心受压2、轴心受压构件构造要点按箍筋作用及配置方式分为两种：普通箍筋柱（直接配筋柱）纵筋普通箍筋螺旋箍筋柱（间接配筋柱）纵筋螺旋箍筋（或焊接环形箍筋）普通箍筋柱螺旋箍筋柱2、轴心受压构件构造要点2、轴心受压构件构造要点2.1普通箍筋柱截面形状：正方形、矩形、圆形等截面尺寸：不宜小于250mm，取整（50mm）纵筋：通常采用HRB335级(Ⅱ级)和HRB400级(Ⅲ级)钢筋，不宜采用高强钢筋。直径不小于12mm，矩形截面不少于4根，圆形截面不少于8根，沿周边均匀布置；纵筋净距不小于50mm，也不大于350mm，满足

3、最小保护层规定；纵筋最小配筋率0.5％（C50及以上时为0.6％），0.2％（一侧）；不宜超过5％，一般约为1％～2％；按构件全截面计算。2、轴心受压构件构造要点2.1普通箍筋柱普通箍筋：箍筋采用封闭式，直径不小于纵筋的d/4，且不小于8mm；箍筋间距不大于400mm，也不大于截面短边尺寸（0.8倍直径）或15d；纵筋搭接范围内，或纵筋配筋率大于3％，箍筋间距不大于10d且不大于200mm；纵筋离角筋间距不大于150mm，否则应设置复合箍筋（指沿构件纵轴同一截面按一定间距配置两种或两种以上形式共同组成的箍筋）。2、轴心

4、受压构件构造要点2.1普通箍筋柱基本箍筋附加箍筋附加箍筋2、轴心受压构件构造要点2.2螺旋箍筋柱截面形状：圆形，多边形截面尺寸：核心截面积Acor不小于2/3A纵筋：沿圆周均匀分布，截面积不小于0.5％Acor,，且不大于5％Acor,，配筋率ρ‘s=A’s/Acor在1％～3％。2、轴心受压构件构造要点2.2螺旋箍筋柱螺旋箍筋：直径不小于1/4d且不小于8mm，一般采用8～12mm；间距不大于1/5dcor；间距不大于80mm且不小于40mm，以便施工；换算截面面积As0不小于纵筋面积的25％；配筋率ρs0=As0/

5、Acor不小于0.8％～1.0％，也不大于2.5％～3.0％。螺旋箍筋换算截面面积As0：将螺旋箍筋的截面积折算成相当的纵筋的截面积，即一圈螺旋箍筋的体积除以其间距。3、轴压构件的破坏形态分析轴压构件按构件长细比不同，分为短柱和长柱。长细比：截面回转半径：3、轴压构件的破坏形态分析3.1普通箍筋短柱工作阶段：开裂前：整个截面应变均匀分布开裂后：柱中部四周混凝土表面出现微细裂缝破坏：出现明显纵向裂缝，部分砼保护层剥落，箍筋间纵筋压曲，向外凸出，砼压碎破坏形态：受压破坏材料破坏：砼极限压应变约0.002，柱中部横向挠度很小

6、破坏荷载：N初始受力3、轴压构件的破坏形态分析3.2普通箍筋长柱工作阶段：轴力较小：全截面受压轴力较大：除轴向变形外，中部还产生较大横向挠度，凹侧压应力较大，凸侧较小。破坏：横向挠度增加很快，表面有纵向裂缝，纵筋压弯向外凸出，砼保护层剥落，凹侧砼首先压溃；凸侧由受压突然转变为受拉，出现横向裂缝。突然破坏。破坏形态：失稳破坏破坏荷载：低于相同条件的短柱破坏荷载。3、轴压构件的破坏形态分析3.2普通箍筋长柱轴压构件稳定系数：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数。刚度折减系数3、轴压构件的破坏形态分析3.2

7、普通箍筋长柱3、轴压构件的破坏形态分析3.2普通箍筋长柱长细比：矩形截面：b为矩形截面短边圆形截面：r为截面半径任意截面：i为最小截面回转半径计算长度：两端固定：l0＝0.5l一端固定，一端铰接：l0＝0.7l两端铰接：l0＝1.0l一端固定，一端自由：l0＝2.0l3、轴压构件的破坏形态分析3.3螺旋箍筋柱工作阶段：εc<0.002：和普通箍筋柱基本相同εc＝0.003～0.0035：纵筋屈服，砼保护层开始剥落，砼截面积减小，承载力略有下降；强化：核心砼受到螺旋筋的约束作用，处于三向受压，砼强度和变形能力均提高，构件

8、承载力提高，螺旋筋环向受拉；破坏：螺旋筋屈服，不能有效约束核心砼横向变形，砼压碎，构件破坏。破坏形态：材料破坏：砼极限压应变可达0.01以上。受压破坏（复合应力状态）3、轴压构件的破坏形态分析3.3螺旋箍筋柱破坏荷载：计算时只考虑核心混凝土：砼保护层在螺旋筋受到较大拉应力时开裂脱落Acordcor3、轴压构件的破坏形态分析3.4轴