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第六章 钢筋混凝土受压构件承载力计算

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第六章 钢筋混凝土受压构件承载力计算 - PowerPoint PPT Presentation


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第六章 钢筋混凝土受压构件承载力计算. 本章主要内容 介绍受压构件的分类及构造要求 配有普通箍筋的轴心受压构件承载力计算 偏心受压构件 承载力计算. §6-1 受压构件的分类及构造要求. 受压构件: 只承受纵向力,力的方向平行于构件的轴线 。 一、分类 按轴力作用位置,受压构件分为两大类: 轴心受压构件 : 轴向压力的作用点与构件截面重心重合 。 偏心受压构件 : 轴向压力的作用点偏离构件截面重心。 偏心受压构件分为. (a) (b) (a) 普通箍筋柱;( b )螺旋箍筋柱 图 6-2 柱的中箍筋的配置形式.

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第六章 钢筋混凝土受压构件承载力计算

本章主要内容

介绍受压构件的分类及构造要求

配有普通箍筋的轴心受压构件承载力计算

偏心受压构件 承载力计算

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§6-1受压构件的分类及构造要求
  • 受压构件:只承受纵向力,力的方向平行于构件的轴线。
  • 一、分类
  • 按轴力作用位置,受压构件分为两大类:
  • 轴心受压构件 :轴向压力的作用点与构件截面重心重合 。
  • 偏心受压构件 :轴向压力的作用点偏离构件截面重心。
  • 偏心受压构件分为
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(a) (b)

(a)普通箍筋柱;(b)螺旋箍筋柱

图6-2 柱的中箍筋的配置形式

§6-1受压构件的分类及构造要求
  • 二、构造要求
  • 截面形式及尺寸
  • 轴心受压构件一般采用方形、圆形、正多边形截面;
  • 偏心受压构件一般采用矩形、工字形截面。
  • 受压构件截面尺寸不宜选得过小。在一般情况下常取
  • 材料强度
  • 混凝土强度等级常采用C30~C40;钢筋通常采用HRB335级和HRB400或RRB400级热轧钢筋,不宜采用高强度钢筋。箍筋一般采用HPB235级、HRB335级热轧钢筋。
  • 纵向钢筋
  • 纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm,工程上通常采用直径 16mm~32mm的钢筋;钢筋的根数不得少于4根。
  • 轴心受压构件的全部受压构件钢筋的最小配筋率( )为0.6%;偏心受压构件受力钢筋最小配筋率( )为0.2%。但配筋率也不宜过大,总的配筋率一般以不超过5%为宜。
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复杂截面的箍筋形式

受压构件的配筋构造

§6-1受压构件的分类及构造要求
  • 二、构造要求
  • 箍筋
  • 柱中箍筋应做成封闭式
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(a) (b)

  • (a)钢筋和混凝土应力与轴压力的关系;
  • (b)钢筋和混凝土应力与轴压应变的关系
  • 轴心受压构件的受力性能

短柱轴心受压破坏形态

§6-2配有普通箍筋的轴心受压构件

一、轴心受压短柱的破坏特征

slide6

轴心受压长柱的破坏形态

§6-2配有普通箍筋的轴心受压构件
  • 二、长细比的影响
  • 《规范》采用稳定系数 来表示
  • 长柱承载力降低的程度
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N

fc

f/yA/s

A/s

h

b

  • 轴心受压短柱承载力计算简图
§6-2 配有普通箍筋的轴心受压构件
  • 三、轴心受压构件承载力计算
  • 基本公式
  • 截面设计
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Ø[email protected]

4Ф16

350

350

§6-2 配有普通箍筋的轴心受压构件
  • 【例6-1】某清水池装配式顶盖的中间支柱,承受顶传来的轴向压力设计值N=1050kN(包括柱自重),柱高H=5.0m,混凝土强度等级为C20,钢筋为HPB 235。试确定柱截面尺寸及配筋。
  • 解:由附录分别查得: ,
  • 先假定稳定系数 =1.0,纵向配筋率 ,把 和 代入公式(6-4),求得柱截面面积为:
  • 选用正方形截面,边长 ,取 。柱计算长度取

H=5.0m。 /b=5000/350=14.28,查表6-1得 =0.9将已知数据代入公式(6-2)求纵向钢筋面积:

  • 选用4Ф16(如图所示),Asˊ=804mm2,
  • 箍筋选用ф[email protected],直径大于d/4=16/4=4mm;
  • 间距小于400mm,同时小于b=350mm ,
  • 亦小于15d=15×16=240mm。满足各项构造要求。
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N1

(b)

(a)

R

N2

G1

N

N

+

M

M

G2

V

V

工程中常见偏心受压构件

压弯构件 偏心受压构件 截面配筋

偏心受压构件及截面配筋

§6-3 偏心受压构件
  • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
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b)

c)

d)

a)

N

N

N

N

e0

e0

e0

e0

f/yA/s

fyAs

σ/sAs

σsAs

f/yA/s

f/yA/s

f/yA/s

σsAs

a)e0较小,压应力较大一侧混凝土及钢筋先压坏;b)e0稍大,受压区混凝土及钢筋先压坏;c) e0较大,但受拉钢筋过多,受压区混凝土及钢筋先压坏;d) e0较大,受拉钢筋不过多,受拉钢筋先达到屈服强度,然后受压区混凝土急钢筋压坏。

a)、b)、c)是“小偏心受压情况”;d)是“大偏心受压情况”。

(a)截面应力;(b)受拉破坏形态

图6-9 受拉破坏时的截面应力和破坏形态

(a) (b) (c)

(a)、(b)截面应力;(c)受压破坏形态

图6-10 受压破坏时的截面应力和受压破坏形态

§6-3 偏心受压构件
  • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
  • (一)正截面受力过程及破坏形态
  • 受拉破坏——大偏心受压破坏
  • 受压破坏——小偏心受压破坏
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§6-3 偏心受压构件
  • 大小偏心受压构件的界限
  • =
  • 大、小偏心受压构件的计算判别准则:
  • 当 ≤ 时,为大偏心受压破坏;
  • 当 > 时,为小偏心受压破坏。
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柱轴力和挠度的关系曲线

a

a

§6-3 偏心受压构件
  • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
  • (二)偏心距增大系数
  • 材料破坏:截面由于材料达到强度极限而破坏;
  • 失稳破坏:具有突然性,且材料强度未
  • 充分发挥,在实际工程中避免采用。
  • 当 >1.0时,取
  • ,( ), 当 时,取
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§6-3 偏心受压构件
  • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
  • (三)初始偏心距 的确定
  • 值取20mm和 两者中的大值
  • (四)大小偏心受压的判别
  • 在进行偏心受压构件截面设计计算时
  • 当 时,可按大偏心受压构件设计;
  • 当 时,可按小偏心受压构件设计。
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(a)截面应力分布图;(b)等效计算简图

大偏心受压破坏的截面计算图形

§6-3 偏心受压构件
      • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
  • (五)矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算

偏心受压构件的配筋方式分为 的对称配筋和 的不对称配筋两种。

1.大偏心受压构件计算( )

基本计算公式

公式适用条件

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§6-3 偏心受压构件
  • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
  • 截面设计
  • 条件:已知截面尺寸 ,混凝土强度等级、钢筋种类、轴向力设计值N、弯矩设计值M和构件的计算长度 ,计算纵向钢筋截面面积 和 。
  • 情况1, 和 均未知
  • 取 代入基本公式
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§6-3 偏心受压构件
  • 一、矩形截面偏心受压构件正截面承载力计算
  • 截面设计
  • 情况2:为已知,求
  • 求解
  • 若2 ≤ ≤ ,则
  • 若 <2 ,近似取 =2
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2Ф16

构造筋

2Ф16

Ф[email protected]

3Ф25

300

600

图 6-14

  • 【例】已知某柱截面尺寸b×h=300×600mm,计算长度 =5.0m,混凝土用C20(fc=9.6N/mm2),钢筋用HRB 335级(fy=fy′=300N/mm2),弯矩设计值M=250kN.m,轴向力设计值N=400kN,试确定 。
  • 解:①计算初始偏心距ei
  • 设as=asˊ=35mm,h0=600-35=565mm; ,ea=20mm
  • ei=e0+ea=625+20=645mm
  • ②计算偏心距增大系数η
  • 应考虑偏心距增大系数。 故取
  • 因 ,故取
  • 于是有:
  • ③计算受压构件截面面积 按第一种情况计算:取
  • 说明 取过大。
  • 取 =0.002bh0=339mm2,采用2Ф16,=402mm2,应按第2种情况计算。
  • ④计算受拉钢筋截面面积
  • <=0.55且 故
  • ⑤选筋、画简图
  • 选3Φ25,As=1473mm2
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(a)受拉不屈服;(b)受压不屈服;(c)受压屈服(a)受拉不屈服;(b)受压不屈服;(c)受压屈服

小偏心受压破坏界面计算图形

§6-3 偏心受压构件
  • (五)矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算
  • 2.小偏心受压构件计算( )
  • 基本公式
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N

e

e/

ηei

x

α1fc

x/2-as/

h0-as/

as/

α1fcbx

f/yA/s

σsAs

§6-3 偏心受压构件
  • (五)矩形截面非对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算
  • 2.小偏心受压构件计算( )
  • 截面设计
  • 情况1: 和 均未知
  • 计算时统一取
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例 题截面尺寸 的钢筋混凝土柱,承受轴向压力设计值N=2500kN,弯矩设计值M=167.5kN.m,该柱计算长度 ,混凝土强度等级为C30( ),纵向钢筋为HRB 335级( ),取 。试确定截面配筋。解:1.判断大小偏心 故为小偏心受压2.按最小配筋率确定3.计算

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构造筋

2Ф12

箍筋

Ф[email protected]

3Ф16

5Ф25

400

500

例 题
  • 4.计算
  • 5.选择纵向钢筋
  • 远离纵向力一侧的钢筋选用2Φ16( )
  • 靠近纵向力一侧的纵向钢筋选用5Φ25( )
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§6-3 偏心受压构件
  • (六)矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算
  • 截面设计
  • 1.大小偏心的判别
  • 由 得
  • 若 ≤ 时,为大偏心受压;
  • 若 > 时,为小偏心受压。
  • 2.大偏心受压构件截面设计
  • 若 ≥ 则 ,
  • 若 < ,应取 ,则
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§6-3 偏心受压构件
  • (六)矩形截面对称配筋偏心受压构件正截面承载力计算
  • 截面设计
  • 3.小偏心受压构件截面设计
  • 若 ,则属于小偏心受压
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与 的关系

§6-3 偏心受压构件
  • 二、偏心受压构件斜截面承载力计算
  • 《规范》给出偏心受压构件斜截面
  • 受剪承载力计算公式:
  • 当偏心受压构件满足下列公式要求时,可不进行斜截面受剪承载力计算,而仅需根据构造要求配置箍筋。
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偏心受压构件钢筋应力计算图

§6-3 偏心受压构件
  • 三、偏心受压构件的裂缝宽度验算
  • 偏心受压构件的最大裂缝宽度可按下列公式计算
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