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1、,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,第 3 章 轴心受力构件正截面承载力,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,本章重点,了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；,掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截 面承载力的计算方法；,熟悉轴心受力构件的构造要求。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,框架结构中的柱 (Columns of Frame Structure),桩基础 (Pile Foundation),3.2.1 受力过程及破坏特征,这阶段末，混凝土拉应变达到极限拉应变，裂缝即将产生
2、。对于不允许开裂的轴心受拉构件应以此作为抗裂验算的依据。,第阶段加载到开裂前,3.2.1 受力过程及破坏特征,第阶段混凝土开裂后至钢筋屈服前,构件的正常使用阶段，构件的裂缝宽度和变形的验算是以此阶段为依据的。,第III阶段钢筋屈服到构件破坏,首先钢筋达到屈服，裂缝迅速发展，这时荷载稍稍增加，甚至不增加都会导致截面上的钢筋全部达到屈服（即荷载达到屈服荷载时）。 评判轴心受拉破坏的标准并不是构件拉断，而是钢筋屈服。正截面强度计算是以此阶段为依据的。,结论,三个工作阶段：开裂前，线弹性；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；钢筋屈服后，Nt基本不增加,首根裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不
3、在增加,极限承载力取决于钢筋的用量和强度,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.2.2 建筑工程中的轴拉构件,1. 计算公式,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2. 构造要求,箍筋直径 d6mm, 间距s 200mm (腹杆中 s 150mm)。,纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先 采用直径较小的钢筋。,轴拉构件不得采用绑扎的搭接接头。,纵筋一侧配筋率 ，且 。 （ 为混凝土轴心抗拉强度设计值）,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.3.1 概述,实际工程结构中，一般把承受轴向
4、压力的钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式分为两种： 普通箍筋柱：配有纵向钢筋和普通箍筋的柱 螺旋箍筋柱：配有纵向钢筋和螺旋箍筋的柱,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件,短柱（Short Columns）是如何形成 的？ 我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为短柱。在实际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及楼梯间处的柱都容易形成短柱。,窗间墙的短柱,由各种偶然因素造成初始偏心距和附加弯矩，但很小，可略 去。在轴向压力的作用下，整个截面上的应力、应变基本上是 均匀分布的。 如图所示：,极限破坏状态时
5、截面的应力分析:,混凝土,混凝土达到极限压应变，被压碎，=0.002,钢筋,当采用 的一般钢筋时，钢筋首先屈服， 最后，混凝土达到极限压应变，构件破坏，钢筋抗拉 强度和混凝土抗压强度都能得到充分利用； 当采用 的高强钢筋时，则纵筋不屈服,当混凝土应变达到极限压应变时，受压纵筋强度约为：,什么是长柱（Slender Columns） 我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。在实际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳破坏在长柱计算中必须考虑。,轴心受压长柱的破坏过程,由于初始偏心距的存在，构件受荷后产生附加弯矩，伴之
6、发生横向挠度。 构件破坏时，首先在靠近凹边出现大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将凸边的混凝土拉断。 试验表明，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载，长细比越大，各种偶然因素造成的初始偏心距将越大，产生的附加弯矩 和相应的侧向挠度也越大，承载能力降低越多。对于长细比很大的细长柱，还可能发生失 稳破坏现象。混凝土结构设计规范采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度。,混凝土结构设计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,2. 建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算, 稳定系数；
7、, 钢筋抗压强度设计值；, 混凝土轴心抗压强度设计值；,当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于300mm时，混凝土强度设计值应乘以系数0.8。, 全部纵向受压钢筋面积；,材料强度等级,混凝土：为了减小柱截面尺寸，节省钢材，宜采用较高强度等 级的混凝土，一般采用C20C40强度等级混凝土；对 于高层建筑的底层柱，心要时可采用C50以上的高强 度 混凝土。,钢 筋：纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和 RRB400级，不宜采用高强度钢筋。 箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用 HRB400级钢筋。,受压构件的一般构造,截面形式及尺寸,截面形式： 轴心受压：正
8、方形或边长接近的矩形、圆形、多边形,截面尺寸：宜同时满足以下四个条件,根据经济配筋率（0.8%2%)选择合适的截面尺寸； 截面尺寸宜符合模数：800mm以下宜取50mm的倍数；800mm 以上者可取100mm的倍数。,长细比一般取15左右，不宜大于30,直径：宜较粗，不宜小于12mm，通常在1232mm范围内选用。,布置方式：沿截面周边均匀对称布置，要成双配置。矩形截面的 钢筋根数不应少于4根，圆形截面的钢筋根数不宜少 于8根，不应小于6根。,纵向受力钢筋,配筋率：,钢筋间距：,箍筋：封闭式 d6mm , d纵 /4； s400mm , 15d纵 。,保护层最小厚度不小于30mm,混凝土结构设
9、计原理,第 3 章,主 页,目 录,上一章,帮 助,下一章,3.3.3 配有螺旋箍筋的轴心受压构件,1. 受力分析及破坏特征,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,间接钢筋对混凝土约束的折减系数a，当fcu,k50N/mm2时，取a =
10、1.0；当fcu,k=80N/mm2时，取a =0.85，其间直线插值。,第四章 轴心受力构件,4.2 轴心受压构件的承载力计算,采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范规定， 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定 对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证有一定约束效果，规范规定： 螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋As 面积的25% 螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，s也不应小于40mm。,