【正文】 1 (a) 軸心受壓 (b) 單向偏心受壓 (c) 雙向偏心受壓第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 ? 以承受軸向壓力為主的構(gòu)件屬于受壓構(gòu)件。 ? 受壓構(gòu)件（柱）往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。 2 3 4 5 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 ◆ 在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。 ◆ 通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 ◆ 但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。 普通鋼箍柱 螺旋鋼箍柱普通鋼箍柱 ： 箍筋 的作用 ？ 縱筋 的作用 ？ 螺旋鋼箍柱： 箍筋的形狀為圓形，且間距較密，其作用 ？ 6 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 矩形截面軸心受壓的受力性能 箍筋的作用 ？ N 變形條件： es =ec =e syyss EfE ??? eee? 物理關(guān)系： 02000 2 eeeeee? ????????????????????cc f平衡條件： sscc AAN ?? ??yys f ee? ?? 一、普通鋼箍軸心受壓柱 短柱 7 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 對于 ey=fy/Ese0 的鋼筋 當 yee ? sscc AEAfN eeeee ???????????????????2002當 yee ? sycc AfAfN ???????????????????2002eeee當 0 ee ?syccu AfAfN ??對于 ey=fy/Ese0 的鋼筋 ssccu AEAfN 0e??sscc AAN ?? ??8 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 0 20040060080010001200N (kN)eb h =200 200As=804C30 fy=235MPa fy=540MPa9 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 0 200 400 600 800 1000 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 ? c ? s ? c N (kN) f y =540MPa f y =230MPa 10 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 0 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 ? c ? s e ? c f y =540MPa f y =230MPa 11 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 徐變對軸心受壓構(gòu)件的影響 由于混凝土在長期荷載作用下具有徐變性質(zhì)，而鋼筋在常溫情況下沒有徐變。因此，當軸心受壓構(gòu)件在恒定荷載的長期作用下，混凝土徐變將使構(gòu)件中鋼筋和混凝土的應力發(fā)生變化。 砼徐變將使構(gòu)件中鋼筋和砼的應力發(fā)生變化。隨時間的增長，徐變增大，鋼筋的壓應力 ?s,t不斷增大，砼中的壓應力 ?c,t則不斷減小。這種應力的變化是在外荷載沒有變化的情況下產(chǎn)生的，稱為 徐變引起的應力重分布 。 因此，徐變產(chǎn)生的應力重分布，對混凝土的壓應力起著卸荷作用，配筋率 ? 越大， ?s,t的增長越少， ?c,t的卸載越多。 若在持續(xù)荷載過程卸載至零，由于混凝土的徐變變形基本不可恢復，在此時鋼筋將有殘余的壓應力，混凝土有殘余的拉應力，兩者自相平衡。如果徐變變形較大，配筋率又過高，則混凝土的殘余拉應力有可能達到混凝土的抗拉強度而引起開裂。 12 縱筋的作用： ◆ 協(xié)助混凝土承受壓力，受壓鋼筋最小配筋率： % ； ◆ 防止構(gòu)件突然脆性斷裂及增強構(gòu)件延性，承擔彎矩作用； ◆ 減小混凝土收縮和徐變的影響。 實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力由混凝土向鋼筋轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應力不斷增長。壓應力的增長幅度隨配筋率的減小而增大。如果不給配筋率規(guī)定一個下限，鋼筋中的壓應力就可能在持續(xù)使用荷載下增長到屈服應力水準。 箍筋的作用 : ◆ 與縱筋形成骨架，防止縱筋受力后外凸； ◆ 當采用密排箍筋時能約束核心內(nèi)混凝土，提高其極限變形值，從而進一步提高構(gòu)件承載力和延性。 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 13 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 普通鋼箍軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 軸心受壓 短 柱 syccsu AfAfN ????軸心受壓 長 柱 sulu NN ?suluNN??穩(wěn)定系數(shù) 穩(wěn)定系數(shù) ? 主要與柱的長細比 l0/b有關(guān) )( sycu AfAfNN ????? ? 折減系數(shù) ，以及主要承受恒載作用的軸壓受壓柱的可靠性。 14 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 二、螺旋箍筋軸心受壓柱 在螺旋筋或焊接環(huán)筋約束混凝土橫向變形的同時，螺旋筋或焊接環(huán)筋中產(chǎn)生了拉應力。當外力逐漸增大，它的應力達到抗拉強度時，就不再能有效地約束混凝土的橫向變形，混凝土的抗壓強度就不再提高，這是構(gòu)件達到破壞。 破壞時承受軸向壓力的混凝土截面面積只能計核心部分的面 面積，不計螺旋筋外圍混凝土的面積。由于提高柱承載力是靠間接通過螺旋筋或焊接環(huán)筋的受拉破壞而達到的，所以通常將這類鋼筋稱為 間接鋼筋 。 15 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 混凝土圓柱體三向受壓狀態(tài)的縱向抗壓強度 21 4 ?? ?? cf16 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 ?2 fyAs s1 fyAss1?2sdcors( a) ( b )( c )12 2 ssyc o r Afsd ??c orssydsAf?? 122?c o rssyc dsAff??? 118?達到極限狀態(tài)時（保護層已剝落，不考慮） syc o ru AfAN ???? 1?c o rc o rssysyc o rc AdsAfAfAf ??????? 1821 4 ?? ?? cf17 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 ?2 fyAs s1 fyAss1?2sdcors( a) ( b )( c )01 ssssc o r AsAd ???sAdA ssc o rss10??02 ssysyc o rcu AfAfAfN ?????syc o ru AfAN ???? 1?c o rc o rssysyc o rc AdsAfAfAf ??????? 18達到極限狀態(tài)時（保護層已剝落，不考慮） 21 4 ?? ?? cf18 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 ?2 fyAs s1 fyAss1?2sdcors( a) ( b )( c )01 ssssc o r AsAd ???sAdA ssc o rss10??02 ssysyc o rcu AfAfAfN ?????)( 0ssysyc o rcu AfAfAfNN ??????? 螺旋箍筋對承載力的影響系數(shù) ?，當 fcu,k≤50N/mm2時，取 ? = ；當 fcu,k=80N/mm2時，取 ? =，其間直線插值。 19 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 軸心受壓構(gòu)件的承載力計算 采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓承載力。 ◆ 如螺旋箍筋配置過多，極限承載力提高過大，則會在遠未達到極限承載力之前保護層產(chǎn)生剝落，從而影響正常使用?！?規(guī)范 》 規(guī)定： 按螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力的 50%。 ◆ 對長細比過大柱，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。 《 規(guī)范 》 規(guī)定： 對長細比 l0/d大于 12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。 ◆ 螺旋箍筋的約束效果與其截面面積 Ass1和間距 s有關(guān)，為保證由一定約束效果， 《 規(guī)范 》 規(guī)定： 螺旋箍筋的換算面積 Ass0不得小于全部縱筋 A39。s 面積的 25% 螺旋箍筋的間距 s不應大于 dcor/5，且不大于 80mm，同時為方便施工， s也不應小于 40mm。 作業(yè)： P180 6 62 20 偏心受壓 （ 壓彎 ） 構(gòu)件正截面受力性能 =M = N e0NAs sANe0As sA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 偏心受壓構(gòu)件正截面受力性能 As sA ?h 0a a 39。b 當 e0=0時， 軸心受壓 構(gòu)件 當 N=0 時， 受彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形態(tài)界于 軸心受壓 構(gòu)件和受彎構(gòu)件 。 21 一、偏心受壓短柱 破壞形態(tài) 偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與 偏心距 e0和 縱向鋼筋配筋率 有關(guān)。 受拉破壞（大偏心受壓） 第五章 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件承載力 偏心受壓構(gòu)件正截面受力性能 ◆ 形成這種破壞的條件是： 偏心距 e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適 ，通常稱為大偏心受壓 。 ◆ 受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫， As的應力隨荷載增加發(fā)展較快， 首先達到屈服 。 ◆ 此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)