06受压构件承载力的计算(编辑修改稿)

06受压构件承载力的计算(编辑修改稿)内容摘要：

m mbA  4 0 0 mmbh 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 (2) 配筋计算： ，查表 61确定得 =。 代入式 (612)得 选用 820( )，箍筋 6@ 0 1 .0 4 .5 mlH0 / / 12lb 2cc2sy2600000 400 250 m300N fAAf    2s 25 13 m mA   轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 当轴心受压构件承受的轴向荷载设计值较大，而同时其截面尺寸由于建筑上及使用上的要求而受到限制，若按配有纵筋和普通箍筋的柱来计算，即使提高混凝土强度等级和增加了纵筋用量仍不能满足承受该荷载的计算要求时，可考虑采用配有螺旋式 (或焊接环式 )箍筋柱，以提高构件的承载能力。 但由于施工比较复杂，造价较高，用钢量较大，一般不宜普遍采用。 不过，在地震区，配置螺旋式 (或焊接环式 )箍筋却不失为一种提高轴心受压构件延性的有力措施。 图 式箍筋柱的构造形式。 柱的截面形状一般为圆形或多边形。 配有纵筋和螺旋式钢筋柱承载力的计算 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 图 配螺旋式、焊接环式箍筋的轴心受压柱 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 1. 试验研究分析 混凝土的纵向受压破坏可以认为是由于横向变形而发生拉坏的现象。 如果能约束其横向变形就能间接提高其纵向抗压强度。 对配置螺旋式或焊接环式箍筋的柱，箍筋所包围的核芯混凝土，相当于受到一个套箍作用，有效地限制了核芯混凝土的横向变形，使核芯混凝土在三向压应力作用下工作，从而提高了轴心受压构件正截面承载力。 试验研究表明，在配有螺旋式 (或焊接环式 )箍筋的轴心受压构件中，当混凝土所受的压应力较低时，箍筋受力并不明显。 当压应力达到无约束混凝土极限强度的 ，混凝土中沿受力方向的微裂缝就将开始迅速发展，从而使混凝土的横向变形明显增大并对箍筋形成径向压力，这时箍筋方开始反过来对混凝土施加被动的径向均匀约束压力。 当构件的压应变超过了无约束混凝土的极限应变后，箍筋以外的表层混凝土将逐步剥落。 但核芯混凝土在箍筋约束下可以进一步承担更大的压应力，其抗压强度随着箍筋约束力的增强而提高；而且核芯混凝土的极限压应变也将随着箍筋约束力的增强而加大，如图。 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 此时螺旋式 (或焊接环式 )箍筋中产生了拉应力，当箍筋拉应力逐渐加大到抗拉屈服强度时，就不能再有效地约束混凝土的横向变形，混凝土的抗压强度就不能再提高，这时构件达到破坏。 图 的 应变曲线。 从中可以看出圆柱体的抗压强度及极限应变随着螺旋箍筋用量的增加而相应增长的情况。 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 图 轴心受压柱的曲线 Nε 图 200mm量测标距的平均应变 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 用配置有较多矩形箍筋的混凝土试件所做的试验表明，矩形箍虽然也能对混凝土起到一定的约束作用，但其效果远没有密排螺旋式 (或焊接环式 )箍筋那样显著，这是因为矩形箍筋水平肢的侧向抗弯刚度很弱，无法对核芯混凝土形成有效的约束；只有箍筋的 4个角才能通过向内的起拱作用对一部分核芯混凝土形成有限的约束 (如图 )。 图 矩形箍筋对混凝土的约束 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 2. 正截面受压承载力计算 由于螺旋式 (或焊接环式 )箍筋的套箍作用，使核芯混凝土的抗压强度 由 提高到 ，可采用混凝土圆柱体侧向均匀压应力的三轴受压试验所得的近似公式计算，即： (615) 式中， —— 螺旋式 (或焊接环式 )箍筋屈服时，柱的核芯混凝土受到的径向压应力。 由图 ，当螺旋式 (或焊接环式 )箍筋屈服时，它对混凝土施加的侧向压应力 ，可由在箍筋间距 范围内 的合力与箍筋拉力相平衡的条件，得： (616) cf c1fc 1 c r4ff rrscy s s 1 r c o r2 f A d s 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 图 环式钢筋受力图 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 式中， —— 构件的核芯截面直径； —— 间接钢筋沿构件轴线方向的间距； —— 单根间接钢筋的截面面积； —— 间接钢筋的抗拉强度设计值； —— 间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当 ≤ 50N/mm2时，取 =；当 =80N/mm2时，取 =；当50N/mm2 80N/mm2时，按线性内插法确定。 则式 (616)可写成： (617) cordsss1Ayf cu,kfcu,kfcu,kfy ss 1 y ss 1 c or y ss 0r 2c orc or c or22244f A f A d f Adsd As     轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 式中， —— 间接钢筋换算截面面积，； —— 混凝土核芯截面面积。 根据纵向内外力平衡条件，受压纵筋破坏时达到其屈服强度，螺旋式 (或焊接环式 )箍筋所约束的核芯混凝土截面面积的强度达 ，则： 整理，得 (618) ss0AcorAc1f  y s s 0c 1 c o r y s c c o r y s c o rc o r0 . 9 0 . 9 4 2 fAN f A f A f A f A AA        c c o r y s y s s 00 .9 2N f A f A f A   轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 当利用式 (618)计算配有纵筋和螺旋式 (或焊接环式 )箍筋柱的承载力时，应注意下列事项： (1) 为了保证在使用荷载作用下，箍筋外层混凝土不致过早剥落， GB 50010— 20xx规定配螺旋式 (或焊接环式 )箍筋的轴心受压承载力设计值 (按式 (618)计算 )不应比按普通箍筋的轴心受压承载力设计值 (按式 (612)计算 )算得的大 50%。 (2) 当遇有下列任意一种情况时，不应计入间接钢筋的影响，而应按式(612)计算构件的承载力： ① 当 12时，因构件长细比较大，可能由于初始偏心引起的侧向弯曲和附加弯矩的影响而使构件的承载力降低，螺旋式 (或焊接环式 )箍筋不能发挥其作用。 0 /ld 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 ② 当按式 (618)算得的构件承载力小于按式 (612)算得的承载力时，因式 (618)中只考虑混凝土的核芯截面面积 ，当外围混凝土较厚时，核芯面积相对较小，就会出现上述 情况。 ③ 当间接钢筋的换算截面面积 小于纵向钢筋全部截面面积的 25%时，因可以认为间接钢筋配置得太少，不能起到套箍的约束作用。 【 例 】 试设计某宾馆门厅钢筋混凝土圆形现浇柱，柱直径不大于400mm。 承受纵向压力设计值 N=3800kN，从基础顶面到二层楼面的高度H=，采用 C30级混凝土， HRB335级钢筋。 corAss0A 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 解 (1) 按正常配有纵筋和普通箍筋柱进行设计： 由表 62知，柱计算长度取 ，则 查表 61得 圆形柱截面面积 代入式 (612)求得 ，不满足最大配筋率要求，应考虑采用配置螺旋式箍筋的方案。 0 ml   0 / 360 0 / 400 9ld  5  22 23 .1 4 4 0 0 1 2 5 6 0 0 m m44dA   c2sy3800000 125 600 25 848 m m300N fAAf    s 8 4 8 5 .1 0 .0 6 7 6 0 .0 5125600AA      轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 (2) 按配有螺旋式箍筋柱进行设计： 假定按纵筋配筋率 计算，则 ，选用 10 ( )。 代入式 (618) 0 .0 3  2s 125600 3768m mAA    22 2s 38 01 m mA c or 400 30 2 340 m md    2 22c o rc o r3 . 1 4 3 4 0 9 0 7 4 6 m m44dA    c c or y sss0y()2N f A f AAf3 8 0 0 0 0 0 / 0 .9 ( 1 4 .3 9 0 7 4 6 3 0 0 3 8 0 1 )2 3 0 0    轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 2 s29 73 .8m m 5 A 0 .2 5 3 7 6 82942( m m )2ss1 11 3. 1 m mA c o r s t 1ss03 . 1 4 3 4 0 1 1 3 . 1 4 0 . 6 ( m m )2 9 7 3 . 8dAsA   满足构造要求。 设螺旋箍筋直径为 12mm( )，则 取 s=40mm，满足间距构造要求。 承载力验算： 2c o r s s 1s s 03 .1 4 3 4 0 1 1 3 .1 3 0 1 8 .6 4 ( m m )40dAAs    轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算  c c o r y s y s s 00 .9 2N f A f A f A  0. 9( 14 .3 90 74 6 30 0 38 01 2 1. 0 30 0 30 18 .6 4) 38 24 2 36 .6 N         c y s0 .9 0 .9 0 .9 7 2 5 ( 1 4 .3 1 2 5 6 0 0 3 0 0 3 8 0 1 ) 2 5 7 0 0 6 6 .9 5NN f A f A        按式 (612)计算，得： 1 .5 2 5 7 0 0 6 6 .9 5 3 8 5 5 0 9 9 .9 N 3 8 2 4 2 3 6 .6 N  则该柱能承受 N=，满足设计要求。 轴心受压柱正截面承载力计算 第 6章 受压构件承载力的计算 偏心受压构件在工程中应用得非常广泛，例如常用的多层框架柱、单层钢架柱、单层排架柱；大量的实体剪力墙以及联肢剪力墙中的相当一部分墙肢；屋架和托架的上弦杆和某些受压腹杆；以及水塔、烟囱的筒壁等都属于偏心受压构件。 在这类构件的截面中，一般在轴力、弯矩作用的同时还作用有横向剪力。 当横向剪力值较大时，偏心受力构件也应和受弯构件一样，除进行正截面承载力计算外还要进行斜截面承载力计算。 工程中的偏心受压构件大部分都是按单向偏心受压来进行截面设计的，即如图 (b)所示只考虑轴向压力 N沿截面一个主轴方向的偏心作用。 在这类构件中，为了充分发挥截面的承载能力，并使构件具有不同于素混凝土构件的性能，通常都要如图中所示沿着与偏心轴垂直的截面的两个边缘配置纵向钢筋。 离偏心压力较近一侧的纵向钢筋为受压钢筋，其截面面积用表示；另一侧的纵向钢筋则根据轴向力偏心距的大小可能受拉也可能受压。 不论是受拉还是受压，其截面面积都用表示。 在实际工程中也有一部分偏心受力构件，例如多层框架房屋的角柱，其中的轴向压力如图 (c)所示同时沿截面的两个主轴方向偏心作用。 应按双向偏心受压构件来进行设计。 偏心受压构件正截面承载力的计算。