【正文】 構(gòu)件的正截面承載力計(jì)算 內(nèi)容： 概述 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 普通箍筋柱 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 螺旋筋柱 焊接環(huán)柱 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 普通箍筋受壓短柱 試驗(yàn)中， 1. 起初，荷載較小時(shí)，砼和鋼筋處于彈性階段，二者的應(yīng)力基本按彈性模量的比值分配。 2. 隨著荷載加大，砼的塑性變形開始發(fā)展，柱子的變形越來越大。 3. 最終 ，柱子以砼保護(hù)層剝落，縱筋向外彎曲，砼被壓碎而破壞。 破壞特征 ， 混凝土的應(yīng)力達(dá)到 軸心極限抗壓強(qiáng)度極限值，鋼筋早已達(dá)到 屈服強(qiáng)度 。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 普通箍筋受壓長(zhǎng)柱 試驗(yàn)中，構(gòu)件因失穩(wěn)破壞 破壞時(shí)柱子側(cè)身撓度增大，一側(cè)混凝土被壓碎，另一側(cè)出現(xiàn)橫向裂縫。 與同等條件的短柱相比，長(zhǎng)柱的破壞荷載較小，一般采用 縱向穩(wěn)定系數(shù) 來表示長(zhǎng)柱承載力降低程度。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 穩(wěn)定系數(shù) 計(jì)算 穩(wěn)定系數(shù) 與 長(zhǎng)細(xì)比 λ有關(guān)。 計(jì)算 長(zhǎng)細(xì)比后，由附表 110，確定穩(wěn)定系數(shù)的數(shù)值。 長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算： l0 /i≤28 i—截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ， l0—構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度， I、 A——構(gòu)件毛截面的慣性矩、面積 長(zhǎng)細(xì)比 簡(jiǎn)化計(jì)算 1. 矩形截面， l0 /b≤8 （ b —矩形截面短邊） 2. 圓形截面， l0 /d≤7 （ d—圓形截面直徑） ?IiA??青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 ? 在引入穩(wěn)定系數(shù)后，提出普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件的正截面承載力為 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 )( ssdcdu AfAfN ???? ?與雙筋截面中符號(hào)意義不同，指的是縱筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和全部縱筋的截面面積 當(dāng)縱向鋼筋配筋率大于 3%時(shí)，應(yīng)扣除鋼筋所占的混凝土面積，即 A=An=AAs’ 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 1. 縱向鋼筋： 直徑： 12～ 32mm，根為 ≥4，縱筋之間凈距 ≥50mm，凈保護(hù)層采用受彎構(gòu)件的有關(guān)規(guī)定； 2. 最小配筋率：全截面 %,一側(cè) %，參照附表 19 3. 復(fù)合箍筋： 沿箍筋設(shè)置的縱向鋼筋離角筋間距大于150mm或 15倍箍筋直徑（取較大者）范圍，則應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 — 構(gòu)造要求 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 ? 要求布置復(fù)合箍筋的理由： ? 箍筋主要 靠折角點(diǎn)來約束縱筋 ，縱筋離折角點(diǎn)越遠(yuǎn)，箍筋對(duì)縱筋的約束越弱?？v筋位置超過此范圍，應(yīng)設(shè)復(fù)合箍筋。 普通箍筋的軸心受壓構(gòu)件 構(gòu)造要求 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 換算截面面積： 即一圈螺旋箍筋的體積除以螺旋箍筋的間距 SAdA soc orso1??? ?式中： dcor表示構(gòu)件截面的核心直徑； As01表示單根螺旋箍筋的截面面積； S表示沿構(gòu)件軸線方向螺旋箍筋的間距； 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 螺旋箍筋的作用只能提高核心混凝土的抗壓強(qiáng)度，不能增加柱的穩(wěn)定性，即對(duì)長(zhǎng)細(xì)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(duì)長(zhǎng)細(xì)比 l0/d大于 12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用，承載力按普通箍筋柱進(jìn)行計(jì)算。 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 螺旋箍筋的軸心受壓構(gòu)件 ~)(。00時(shí)，以下，取是間接鋼筋影響系數(shù)，其中，螺旋箍筋增加承載力縱筋承載力；取成，核心混凝土承載力極限承載力由三部分組力計(jì)算螺旋箍筋柱的極限承載CCCkAkfAfAfNNAkfAfAfssdssdc o rcdussdssdc o rc?????????青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 1. 承載力承擔(dān)比例： 為了保證正常使用條件下，保護(hù)層不剝落，按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力的 2. 長(zhǎng)細(xì)比要求： 對(duì)長(zhǎng)細(xì)比 l0/d大于 12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。 3. 箍筋最小配置量： 為保證由一定約束效果，螺旋箍筋的換算面積 As0不得小于全部縱筋 A39。s 面積的 25% 螺旋箍筋 ——構(gòu)造規(guī)定 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 4. 縱筋最小配筋率要求： 螺旋箍筋柱的縱向鋼筋應(yīng)沿圓周均勻分布，其截面積應(yīng)不小于箍筋圈內(nèi)核心截面積的 %。常用的配筋率在 %~ %之間； 5. 構(gòu)件核心截面積： 應(yīng)不小于構(gòu)件整個(gè)截面面積的 2/3。 6. 直徑： 不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的 1/4，且不小于 8mm，一般采用（ 8~12） mm。 7. 間距： 螺旋箍筋的間距 s不應(yīng)大于 dcor/5，且不大于80mm，同時(shí)為方便施工， s也不應(yīng)小于 40mm。 螺旋箍筋 ——構(gòu)造規(guī)定 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面上受到 軸力和彎矩 的共同作用或受到偏心力 的作用時(shí)，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件稱為 偏心受力構(gòu)件 。 當(dāng)偏心力為壓力時(shí)，稱為 偏心受壓 構(gòu)件。 概述 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 偏心距： 壓力 N的作用點(diǎn)離構(gòu)件截面形心的距離 e0 相對(duì)偏心距 ： e0 /h 概述 ——偏心矩 偏心距 e0=0時(shí)，軸心受壓構(gòu)件 當(dāng) e0→∞ 時(shí)，即 N=0時(shí)，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)件之間。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 偏心受壓構(gòu)件截面上配有 縱向受力鋼筋 和箍 筋。 其中縱筋兩類， 受壓區(qū)鋼筋用 As’表示； 受拉區(qū)鋼筋用 As表示。 概述 ——截面鋼筋配置 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件的破壞，在保證鋼筋和混凝土之間的握裹力時(shí)，均由 受壓區(qū)混凝土壓碎 造成的。 當(dāng)荷載偏心矩和配筋情況不同時(shí)，混凝土壓碎情況不同。 根據(jù)壓碎情況將偏心受壓構(gòu)件分成： 大偏心受壓構(gòu)件 ； 小偏心受壓構(gòu)件 ； 概述 ——破壞形態(tài) 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 “受拉破壞”（大偏心）和“受壓破壞”（小偏心）可知： （ 1）兩者的根本區(qū)別在于：遠(yuǎn)側(cè)的鋼筋是否受拉且屈服； （ 2）前者遠(yuǎn)側(cè)鋼筋受拉屈服，破壞前有預(yù)兆，屬“延性破壞”； （ 3）后者遠(yuǎn)側(cè)鋼筋不能受拉屈服，破壞時(shí)取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度且無預(yù)兆，屬“脆性破壞”； （ 4）存在 界限破壞 （類似受彎構(gòu)件正截面）：遠(yuǎn)側(cè)鋼筋屈服的同時(shí)，近側(cè)混凝土壓碎。 概述 ——大、小偏心受壓構(gòu)件界限 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 概述 ——大、小偏心受壓構(gòu)件界限 大、小偏心受壓構(gòu)件的分界線：受拉鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時(shí)，受壓區(qū)混凝土的應(yīng)變恰好達(dá)到混凝土的極限壓應(yīng)變，這種界限破壞形式與受彎構(gòu)件相似，因此，用受壓區(qū)界限高度 ξb，來判別兩種偏心受壓形態(tài)； ξb的取值，參見教材 53頁，表 32。 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 為小偏心受壓構(gòu)件；凝土控制，截面承載力由受壓區(qū)混表示受壓區(qū)高度大，正，當(dāng)為大偏心受壓構(gòu)件；控制，截面承載力由受拉鋼筋表示受壓區(qū)高度小，正，當(dāng)bb????x 概述 ——大、小偏心受壓構(gòu)件界限 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 圖中 a點(diǎn)表示純彎構(gòu)件的情況， c點(diǎn)代表軸心受壓構(gòu)件的情況。 曲線上任一點(diǎn) d的坐標(biāo)代表截面承載力的一種 M和 N的組合。 如任意點(diǎn) e位于圖中曲線的內(nèi)側(cè)，即未達(dá)到承載能力極限狀態(tài)，構(gòu)件安全；反之，承載力不足。 概述 ——偏心受壓構(gòu)件的 MN曲線 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 概述 ——縱向彎曲影響 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件在隨偏心力后，將產(chǎn)生縱向彎曲變形，即側(cè)向變形。 對(duì)于短柱，側(cè)身撓度小，一般可忽略影響。 對(duì)于長(zhǎng)柱，因側(cè)向變形的存在，截面所受彎矩不再是 ，而是 把 稱為 初始彎矩 或一階彎矩，把 稱為 附加彎矩 或二階彎矩。 0Ne )( 0 yeN ?yNuN ?? 或0Ne青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 概述 ——縱向彎曲影響 《 公路橋規(guī) 》 規(guī)定，對(duì)下列情況應(yīng)考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的變形對(duì)軸向力偏心距乘以偏心距增大系數(shù)。 445517 000 ./d ＞l/b ＞l./r ＞l即：偏心受壓構(gòu)件控制截面的實(shí)際彎矩應(yīng)為： ooooooooeNMeueueeeueNueNM????????????則：令： 1)()(青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 概述 ——縱向彎曲影響 ε稱為偏心受壓構(gòu)件考慮縱向撓曲影響的軸向力偏心距增大系數(shù)。具體的計(jì)算表達(dá)式： 212000140011 ??? ????????hlheδ1：荷載偏心率對(duì)截面曲率的影響系數(shù)， δ1=+≤ δ2：長(zhǎng)細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù) ， δ2 = – / h ≤ 青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 構(gòu)件截面符合平截面假定； 不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度，拉力全由鋼筋承擔(dān)； 極限狀態(tài)下，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fcd，并以等效矩形應(yīng)力圖計(jì)算，矩形應(yīng)力圖的高度取 x=βx0；受壓邊鋼筋的應(yīng)力取鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 受壓混凝土的極限壓應(yīng)變 受拉邊或受壓較小區(qū)的鋼筋應(yīng)變： 概述 ——基本假定 5 0 0 .0 0 3 38 0 0 .0 0 3cucuCC????及 以 下 時(shí) ，時(shí)青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 受拉邊或受壓較小區(qū)的鋼筋應(yīng)變： 當(dāng) 時(shí)，構(gòu)件屬于大偏心受壓構(gòu)件，取 。 當(dāng) 時(shí)，屬于小偏心受壓構(gòu)件，計(jì)算如下： 概述 ——基本假定 0 bxh???? s sdf? ?0 bxh????ccucsxxh?? ??00( 1 )s s c uhEx?????青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本公式 39。39。0 d u c d s d s s sN N f b x f A A??? ? ? ?縱 軸 的 全 力 為 零 ：青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本公式 39。39。0 d u c d s d s s sN N f b x f A A??? ? ? ?縱 軸 的 全 力 為 零 ：青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本公式 39。 39。 39。0 0 0 0( ) ( ) ,22sd s u c d s d s s s sAxhN e M f bx h f A h a e e a??? ? ? ? ? ? ? ?對(duì) 鋼 筋 合 力 作 用 點(diǎn) 取 矩 ：其 中青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本公式 39。39。 39。 39。0 0 0( ) ( )22sd s u c d s s s s s sAxhN e M f bx a A h a e e a? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?對(duì) 鋼 筋 合 力 作 用 點(diǎn) 取 矩 ：， 其 中青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本公式 39。 39。 39。0() 2c d s s s s sd s sxf bx e h A e f A e?? ? ? ?對(duì) 壓 力 作 用 點(diǎn) 取 矩 ：青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 ? 大偏心受壓，為保證受壓鋼筋能達(dá)到屈服強(qiáng)度，必須滿足： 基本公式 ——適用條件 39。 39。 39。002 ( )s d s u sd s sx a N e M f A h a?? ? ? ? ?若2 sxa?即，同雙筋截面相似，取 ，則混凝土的壓力作用點(diǎn)和受壓鋼筋合力作用點(diǎn)作用位置重合。 2 sxa?青海大學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 基本公式 ? 小偏心受壓，當(dāng)偏心矩很小時(shí)，全截面受壓，若 過多， 過少，則鋼筋 可能達(dá)到受壓屈服強(qiáng)度，從而導(dǎo)致離偏心受力較遠(yuǎn)一側(cè)的混凝土被壓壞。 ? 因此，當(dāng)軸力作用點(diǎn)在 和 之間時(shí)，尚應(yīng)滿足下列條件： sA39。sA39。sAsAs0s0000ahA:)()2(????????????????hhahAfhhbhfeNeN ss