钢筋混凝土受压构件.ppt

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1、1.了解受压短柱和长柱的破坏特征;2.掌握轴心受压构件普通箍筋柱的正截面承载力计算。第四章钢筋混凝土纵向受力构件第二讲教学目标:轴心受压构件的截面设计和截面复核。轴心受压构件的破坏特征;螺旋箍筋柱的受力点。重点难点4.2.1轴心受压构件的破坏特征按照长细比l0/b的大小,轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱,当l0/b≤8时属于短柱,否则为长柱。其中l0为柱的计算长度,b为矩形截面的短边尺寸。1.轴心受压短柱的破坏特征4.2轴心受压构件承载力计算点击播放视频轴心受压短柱的破坏过程(1)当轴向力较小时,构件的压缩变形主要为弹性变

2、形,轴向力在截面内产生的压应力由混凝土和钢筋共同承担。(2)随着荷载的增大,构件变形迅速增大,此时混凝土塑性变形增加,弹性模量降低,应力增加缓慢,而钢筋应力的增加则越来越快。在临近破坏时,柱子表面出现纵向裂缝,混凝土保护层开始剥落,最后,箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出,混凝土被压碎崩裂而破坏。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。当短柱破坏时,混凝土达到极限压应变=0.002,相应的纵向钢筋应力值=Es=2×105×0.002=400N/mm2。因此,当纵筋为高强度钢筋时,构件破坏时纵筋可能达不到屈服强度。显然,在受压构件内配置高强度

3、的钢筋不能充分发挥其作用,这是不经济的。2.轴心受压长柱的破坏特征轴心受压长柱的破坏过程点击播放视频(1)初始偏心距导致附加弯矩,附加弯矩产生的水平挠度又加大了初始偏心距;较大的初始偏心距将导致承截能力的降低。破坏时首先在凹边出现纵向裂缝,接着混凝土被压碎,纵向钢筋被压弯向外凸出,侧向挠度急速发展,最终柱子失去平衡并将凸边混凝土拉裂而破坏。(2)长细比较大时,可能发生“失稳破坏”。由上述试验可知,在同等条件下,即截面相同,配筋相同,材料相同的条件下,长柱承载力低于短柱承载力。在确定轴心受压构件承截力计算公式时,规范采用构件的稳定系数来表

4、示长柱承截力降低的程度。长细比l0/b越大,值越小,当l0/b≤8时,=1。稳定系数可按下式计算:(4.2.1)式中——柱的计算长度;——矩形截面的短边尺寸,圆形截面可取(为截面直径),对任意截面可取(为截面最小回转半径)。构件的计算长度l0与构件两端支承情况有关,对于一般的多层房屋的框架柱,梁柱为刚接的框架各层柱段。现浇楼盖:底层柱l0=1.0H;其余各层柱段l0=1.25H。装配式楼盖:底层柱l0=1.25H;其余各层柱段l0=1.5H。4.2.2普通箍筋柱的正截面承截力计算1.基本公式钢筋混凝土轴心受压柱的正截面承载力由混凝土承载

5、力及钢筋承载力两部分组成,如图4.2.4所示。根据力的平衡条件,得出短柱和长柱的承载力计算公式为:(4.2.2)式中Nu—轴向压力承载力设计值;N—轴向压力设计值;—钢筋混凝土构件的稳定系数;fc—混凝土的轴心抗压强度设计值,按表2.2.2采用;A—构件截面面积,当纵向钢筋配筋率大于3%时,A应改为Ac=A-As/;fy′—纵向钢筋的抗压强度设计值,按附表2.1.1采用;As′—全部纵向钢筋的截面面积。式中系数0.9,是考虑到初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性,引入的承载力折减系数;2.计算方法(1)截面设计已知:

6、构件截面尺寸b×h,轴向力设计值,构件的计算长度,材料强度等级。求:纵向钢筋截面面积计算步骤如图4.2.5。(2)截面承载力复核已知:柱截面尺寸b×h,计算长度,纵筋数量及级别,混凝土强度等级。求:柱的受压承载力Nu,或已知轴向力设计值N,判断截面是否安全。【例4.2.1】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构,首层中柱按轴心受压构件计算。该柱安全等级为二级,轴向压力设计值N=1400kN,计算长度l0=5m,纵向钢筋采用HRB335级,混凝土强度等级为C30。求该柱截面尺寸及纵筋截面面积。【解】fc=14.3N/mm2,fy′=300N/m

7、m2,=1.0(1)初步确定柱截面尺寸设ρ′==1%,=1,则=89916.5mm2选用方形截面,则b=h==299.8mm,取用h=300mm。(2)计算稳定系数l0/b=5000/300=16.7=0.869(3)计算钢筋截面面积As′=1677mm2(4)验算配筋率=1.86%>=0.6%,且<3%,满足最小配筋率要求,且勿需重算。纵筋选用425(As′=1964mm2),箍筋配置φ8@300,如图4.2.7。425Φ8@300300300【解】查表得=300N/mm2,fc=11.9N/mm2,=1256mm2(1)确定稳定系数

8、l0/b=4500/300=15=0.911【例4.2.2】某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱,截面尺寸b×h=300×300mm,采用420的HRB335级(fy′=300N/mm2)钢筋,混凝土C25(fc

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