混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(已修改)
2025-01-20 15:15 本頁面
【正文】 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理 第 6章 受壓構(gòu)件的截面承載力 廣西工學(xué)院土木建筑工程系 167。 概述 一、基本概念 ：以承受軸向力為主的構(gòu)件。 ： 單層廠房柱、拱、屋架上弦桿、框架柱、剪力墻、筒體、 橋墩、樁 ： （ 1）軸心受壓構(gòu)件：軸向力作用線通過構(gòu)件截面的幾何中心（理論上應(yīng)為物理中心，即重心）； （ 2）偏心受壓構(gòu)件：軸向力作用線不通過構(gòu)件截面的幾何中心；不通過一個主軸時，為單向偏心（如框架邊柱）；不通過二個主軸時，為雙向偏心（如框架角柱）； 167。 受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造要求 截面形式及尺寸 正方形、矩形、圓形、多邊形、環(huán)形、 I形等 方形柱截面尺寸不小于 250mm 250mm 矩形柱常取 00/ 30 , / 25l b l h??I形截面，翼緣厚度不宜小于 120mm，腹板厚度不宜小于 100mm 材料強度要求 * 混凝土常用 C25~C40或更高 * 鋼筋常用 HRB335， HRB400， RRB400，不采用預(yù)應(yīng)力鋼筋，鋼絲，鋼絞線 減小構(gòu)件截面尺寸，節(jié)省鋼材 與混凝土共同受壓時，不能充分發(fā)揮其高強作用 縱筋 % ?? 5% d ? 12mm 或更粗一些 防止過早壓屈 全部縱筋配筋率 配筋率過大，易產(chǎn)生粘結(jié)裂縫 間距不應(yīng)小于 50mm不應(yīng)大于 300mm 箍筋 箍筋：直徑 ? 6mm 且 d/4 當(dāng)柱中全部縱向鋼筋的配筋率超過 3%時， 箍筋直徑不宜小于 8mm 箍筋應(yīng)做成封閉式，其間距在綁扎骨架中不應(yīng)大于 15d，在焊接骨架中不應(yīng)大于 20d，且不應(yīng)大于 400mm，也不大于截面短邊尺寸。 截面復(fù)雜的構(gòu)件，不可采用具有內(nèi)折角的箍筋。 截面短邊大于 400mm且縱筋多于 3根，或截面短邊不大于400mm，但各邊縱筋多于 4根，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。 設(shè)置柱內(nèi)箍筋時，應(yīng)使縱筋每隔 1根位于箍筋轉(zhuǎn)折點處。 167。 軸心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力 螺旋箍筋柱：縱筋 +螺旋式箍筋； 普通箍筋柱：縱筋 +普通箍筋（矩形箍筋）； 軸心受壓普通箍筋柱的正截面受壓承載力計算 短柱 — 長細(xì)比較小，強度破壞在先。 長柱 — 長細(xì)比較大，屈曲破壞在先。 只討論強度破壞，不討論屈曲破壞。 軸心荷載作用下，截面上應(yīng)變均勻分布；當(dāng)軸向壓力較 小時，鋼筋和混凝土處于彈性階段，它們應(yīng)力的增加與 荷載增加成正比。當(dāng)荷載較大時，混凝土表現(xiàn)出塑性性 質(zhì)，鋼筋應(yīng)力增長快于混凝土應(yīng)力增長。臨近破壞荷載 時，一般是縱筋先達(dá)到屈服強度，繼續(xù)增加一些荷載， 最后混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變值，構(gòu)件被壓碎。 當(dāng)縱筋的抗壓強度較高時，可能會出現(xiàn)鋼筋沒有達(dá)到 屈服強度而混凝土達(dá)到了極限壓應(yīng)變的情況。 總之，在軸心受壓短柱中，不論受壓鋼筋在構(gòu)件破壞時 是否屈服，構(gòu)件最終承載力都由混凝土壓碎來控制。 平均意義上講，均勻受壓時混凝土的極限壓應(yīng)變?yōu)?，相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力值 39。 5 10 02 40 0 /ss E N m m??? ? ? ? ?240 0 /N mm對于普通鋼筋如 HRB335， HRB400， RRB400，已達(dá)到 屈服強度，對于屈服強度或條件屈服強度大于 的鋼筋，計算時最多取 240 0 /N mm對于長細(xì)比較大的柱子，各種因素形成的初始偏心矩使構(gòu)件產(chǎn)生側(cè)向彎曲并由此產(chǎn)生附加彎矩，因而降低了構(gòu)件的受壓承載力，如果柱子長細(xì)比過大，柱子還可能因失穩(wěn)而破壞。 此外，長期荷載作用下混凝土的徐變會使構(gòu)件側(cè)向撓度增加更多，從而使長柱承載力降低更多。 《 規(guī)范 》 采用穩(wěn)定系數(shù) 來表示長柱承載力的降低程度，其取值與構(gòu)件的長細(xì)比有關(guān)。 ? )( 39。39。 AfAfN csy ?? ?幾點說明： 公式適用于普通箍筋短柱和長柱； 縱筋配筋率不超過 5％，以防止突然卸載時，混凝土拉裂； 當(dāng)縱筋配筋率大于 3％時， A用 代替； 相近。 當(dāng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸壓構(gòu)件截面長邊或直徑小于 300mm時， 混凝土強度設(shè)計值應(yīng)乘以系數(shù) （構(gòu)件質(zhì)量確有保障時不 受此限）。 39。sAA－ 軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算 螺旋式箍筋柱的受力特點： 軸向壓力較小時，混凝土和縱筋分別受壓，螺旋箍筋受拉但對混凝土的橫向作用不明顯；接近極限狀態(tài)時，螺旋箍筋對核芯混凝土產(chǎn)生較大的橫向約束，提高混凝土強度，從而間接提高柱的承載能力。當(dāng)螺旋箍筋達(dá)到抗拉屈服強度時，不能有效約束混凝土的橫向變形，構(gòu)件破壞。在螺旋箍筋受到較大拉應(yīng)力時其外側(cè)的混凝土保護層開裂，計算時不考慮此部分混凝土。 螺旋配箍的軸心受壓柱，其核心砼的抗壓強度可按三向受壓 時的強度考慮。 crff ????被約束后混凝土的軸心抗壓強度 間接鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強度時， 核心混凝土受到的徑向壓應(yīng)力。 由箍筋的拉力和混凝土徑向壓應(yīng)力的合力相 平衡求得。 12r c or y sss d f A? ?1 1 0222244y s s y s s c o r y s src o r c o rc o rf A f A d f Asd Asd?? ?? ? ?10 c o r s sss dAA s??豎向力的平衡 39。39。()u c r c o r y sN f A f A??? ? ?39。39。00. 9( 2 )u c c o r y ss y sN f A f A f A?? ? ?2???可靠度調(diào)整系數(shù) ? 為間接鋼筋對混凝土的約束折減系數(shù) ?小于 C50，取 ； ?等于 C80，取 ； ?中間等級混凝土，線性內(nèi)插 使用螺旋箍筋柱的條件： 按螺旋箍筋柱算得的構(gòu)件受壓承載力設(shè)計值 不應(yīng)大于 按普通箍 筋柱算得的構(gòu)件受壓承載力設(shè)計值得 。 此外，當(dāng)遇到下列任一情況時，不應(yīng)計入間接鋼筋的影響 而應(yīng)按普通箍筋柱進行計算： ⑴當(dāng) l0/d12時； ⑵當(dāng)按螺旋箍筋柱算得的受壓承載力小于按普通箍筋柱算得的 受壓承載力時； ⑶當(dāng)間接鋼筋的換算面積 Asso小于縱向鋼筋的全部截面面積的 25%時。 偏心受壓構(gòu)件是介于軸壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件之間的受力狀態(tài) ， 故其受力性能 、 破壞形態(tài)介于受彎構(gòu)件與軸心受壓構(gòu)件之間 。 e0 ? 0 e0 ? ? 軸壓構(gòu)件 受彎構(gòu)件 大量試驗表明：構(gòu)件截面中的符合 ，偏壓構(gòu)件的最終破壞是由于混凝土壓碎而造成的。其影響因素主要與 的大小和所配 有關(guān)。 平截面假定 偏心距 鋼筋數(shù)量 167。 偏心受壓構(gòu)件正截面 受壓破壞形態(tài) 偏心受壓短柱的破壞形態(tài) 破壞條件： 偏心距 e0較大，且受拉鋼筋配置不太多。 受力階段： 受荷后部分截面受壓，部分截面受拉； 隨著荷載增加，受拉區(qū)混凝土先出現(xiàn)橫向裂縫； 荷載再增加，拉區(qū)裂縫不斷開展，破 壞前形成明顯的主裂縫，由于配筋率不高，受拉鋼筋應(yīng)力增長較快，首先達(dá)到屈服； 隨著裂
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