新钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算

1、 了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力 全过程；全过程； 掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面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；承载力的计算方法； 熟悉轴心受力构件的构造要求。熟悉轴心受力构件的构造要求。 本章重点本章重点 理想的轴心受力构件在实际工程中其实并不存在。理想的轴心受力构件在实际工程中其实并不存在。 (轴压) 轴线 NN 轴线 (轴拉) NN 1.概概 述述 压 压 压 拉拉 工程实例工程实例 1.概概 述述 NtNt NtcrNtcr Nt Nt 试试 验验 现现 象象 2.轴心受拉轴心受拉 2.1 2.1 受力过程及破坏

2、特征受力过程及破坏特征 2.1 2.1 受力过程及破坏特征受力过程及破坏特征 2.轴心受拉轴心受拉 2.2 2.2 建筑工程中的轴拉构件建筑工程中的轴拉构件 0X 3-1 sy AfN N 拉力的组合设计值；拉力的组合设计值； fy 钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值， fy 300N/mm2 ； As 纵向钢筋面积。纵向钢筋面积。 （1 1）计算公式）计算公式 2.轴心受拉轴心受拉 2.2 2.2 建筑工程中的轴拉构件建筑工程中的轴拉构件 （3 3）选用钢筋有多种组合，应）选用钢筋有多种组合，应 注意：对称性、限制裂缝、误差注意：对称性、限制裂缝、误差 控制控制5%5%以内、施工便利性等

3、因素。以内、施工便利性等因素。 （1）查表得查表得HRB400钢筋的强钢筋的强 度设计值为度设计值为fy=360N/mm2。 算算 例例 某钢筋混凝土受拉某钢筋混凝土受拉 构件拉力设计值为构件拉力设计值为 N=500kN，采用，采用 HRB400钢筋，试钢筋，试 求需要的钢筋面积，求需要的钢筋面积， 并选用钢筋。并选用钢筋。 （2 2）As=N/fy=5001000/360= 1389mm2。 2.轴心受拉轴心受拉 v箍筋直径箍筋直径d6mm,间距间距s200mm(腹杆中腹杆中 s 150mm)。 v 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直径直径

4、 较小较小的钢筋。的钢筋。 v钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤 压连接等多种方式。轴拉构件压连接等多种方式。轴拉构件不得采用不得采用绑扎的搭接接头。绑扎的搭接接头。 v纵筋一侧配筋率纵筋一侧配筋率，且，且。 （为混凝土轴心抗拉强度设计值）为混凝土轴心抗拉强度设计值） 0.2% yt 45. 0ff t f （2 2）构造要求）构造要求 2.轴心受拉轴心受拉 2.3 2.3 桥梁工程中的轴拉构件桥梁工程中的轴拉构件 0Nd sd f As 0X 3-2 ssddo AfN Nd 拉力的组合设计值；拉力的组合设计值； fsd 钢筋抗拉强度

5、设计值，钢筋抗拉强度设计值， fsd 280N/mm2 ； 2.轴心受拉轴心受拉 2.4 2.4 受拉构件配筋形式受拉构件配筋形式 纵筋纵筋 纵筋纵筋 箍筋箍筋 b h 2.轴心受拉轴心受拉 3.1 3.1 概述概述 箍筋的作用：箍筋的作用： 固定；固定； 约束砼（三向受力）提高承约束砼（三向受力）提高承 载力和延性；载力和延性； 防止钢筋在砼压碎前压屈。防止钢筋在砼压碎前压屈。 3.轴心受压轴心受压 纵筋作用：纵筋作用： 受拉、压；受拉、压； 提高延性；提高延性； 减小砼徐变、收缩的影响，减小砼徐变、收缩的影响， 改善长期荷载作用下的构件改善长期荷载作用下的构件 力学性能。力学性能。 3.2

6、 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 1 1、短柱、短柱： l0/i28 ( (l0 为柱计算长度，为柱计算长度， I 为回转半径为回转半径) ) 矩形截面柱：矩形截面柱：l0/b8; 圆形截面柱：圆形截面柱：l0/d7 混凝土压碎混凝土压碎 钢筋凸出钢筋凸出 一、受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征 混凝土压碎，钢筋压屈混凝土压碎，钢筋压屈 构件压屈构件压屈 长柱的承载力长柱的承载力 短柱的承载力短柱的承载力 长柱受轴力和弯矩（二次弯矩）的共同作用长柱受轴力和弯矩（二次弯矩）的共同作用 一、受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征 2 2、长柱：、长柱： 3.2 3.2

7、 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 混凝土结构混凝土结构 材料力学材料力学 二、建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 AN 普通压杆：普通压杆： AN）（ 细长压杆：细长压杆： ) syc AfAfN （ 短柱：短柱： 长柱：长柱： ) syc AfAfN （ 0.9 0.9 RS 0 )(9.0 csy AfAfN 稳定系数；稳定系数； 钢筋抗压强度设计值；钢筋抗压强度设计值； y f 混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值； c f 当现浇钢筋混凝土轴压构件

8、截面长边或直径小于当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于300mm时，时， 混凝土强度设计值应乘以系数混凝土强度设计值应乘以系数0.8。 二、建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 全部纵向受压钢筋面积；全部纵向受压钢筋面积； s A A 构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于 构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于 sc AAA0.03时，时，A采用采用 ； 为了保持与偏心受压构件正截面承载为了保持与偏心受压构件正截面承载力计算力计算 9 . 0 具有相近的可靠度而引进的系数。具有相近的可靠度而引

9、进的系数。 算算 例例 某轴心受压构件，截面尺某轴心受压构件，截面尺 寸为寸为450450（mm），），轴轴 力设计值为力设计值为N=2400kN，计，计 算长度为算长度为l0=6.2m，混凝土，混凝土 采用采用C25，纵向受力钢筋采，纵向受力钢筋采 用用HRB400钢筋，试求受力钢筋，试求受力 钢筋的面积。钢筋的面积。 (1)根据已知条件查材料强度：根据已知条件查材料强度： (2)由由查得查得 (3)根据式（根据式（3-3）计算）计算 2 /9 .11mmNfc 2 /360mmNf y 923. 0 78.13 0 b l 2 1332mmAs 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配

10、有普通箍筋的轴心受压构件 3-4 )(9 . 0 0ssdcdd AfAfN 稳定系数；稳定系数； 混凝土抗压强度设计值；混凝土抗压强度设计值； cd f sd f 纵向受压钢筋抗压强度设计值。纵向受压钢筋抗压强度设计值。 三、桥涵工程中配有普通箍筋的轴压构件计算桥涵工程中配有普通箍筋的轴压构件计算 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 v截面：截面： 四、构造要求四、构造要求 11.4.11 框架柱的截面尺寸 宜符合下列要求： 1、柱的截面宽度和高度 均不宜小于300mm；圆柱的截 面直径不宜小于350mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面高度与宽度

11、的比值不宜大于3。 11.4.11 框架柱的截面尺寸应符合下列要 求： 1、矩形截面柱，抗震等级为四级或层 数不超过2层时，其最小截面不宜小于 300mm；一、二、三级抗震等级且层数超过 2层时，不宜小于400mm；圆柱截面直径， 抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最 小截面不宜小于350mm；一、二、三级抗震 等级且层数超过2层时，不宜小于450mm； 2、柱的剪跨比宜大于2； 3、柱的截面长边与短边的比值不宜大 于3。 GB50010-2002 GB50010-2010 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 v材料：材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用混凝土宜高

12、一些，钢筋宜用HRB400级。级。 v长细比：长细比：l0/b30。 v纵筋：纵筋：d12mm,圆柱中根数圆柱中根数6， 5； 50mm净间距 净间距300mm,c20mm。 。 四、构造要求四、构造要求 v箍筋：箍筋：封闭式封闭式d6mm,d纵 纵/4； ；s400mm,15d纵 纵 （每边（每边4 4根）根） （每边（每边4 4根）根） （每边（每边4 4根）根） （每边多于（每边多于4 4根）根） 缺少箍筋的柱节点 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 为何柱子的破坏常见于柱顶或柱底处？为何柱子的破坏常见于柱顶或柱底处？ 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心

13、受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 3.3 3.3 配有螺旋箍筋的轴心受压构件配有螺旋箍筋的轴心受压构件 螺旋箍筋对混凝土变形产螺旋箍筋对混凝土变形产 生约束，使其承载力提高。生约束，使其承载力提高。 （1）受力分析及破坏特征）受力分析及破坏特征 3.轴心受压轴心受压 Nc 素混凝土素混凝土 柱柱 普通钢筋普通钢筋 混凝土柱混凝土柱 螺旋箍筋螺旋箍筋 钢筋混凝钢筋混凝 土柱土柱 荷载不大时螺旋箍柱荷载不大时螺旋箍柱 和普通箍柱的性能几和普通箍柱的性能几 乎相同乎相同 保护层剥落使柱保护层剥落使柱 的承载力降低的承载力降低 螺旋箍筋的约束使螺旋箍筋的约束使 柱的承载力提高柱的承载力提高 标距标距

14、 Nc Nc （1）受力分析及破坏特征）受力分析及破坏特征 3.轴心受压轴心受压 当螺旋筋屈服时，当螺旋筋屈服时，s2可由隔离体平衡条件求得可由隔离体平衡条件求得： 3-5 2 4 * cc1 ff 3-6 cor ss1y corss1y ds Af dsAf 2 2 22 （2）建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力）建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力 3.轴心受压轴心受压 3-7 cor ss1y cc1 sd Af ff 8 根据轴向力平衡条件可得：根据轴向力平衡条件可得： 3-8 ssoysycorc AfAfAf2 AfAfN ycorc1 s AfA sd Af Af ycor cor ss

15、1y corc 8 s 3.轴心受压轴心受压 规范从提高安全度考虑，采用下式设计：规范从提高安全度考虑，采用下式设计： 3-9)2(9 .0 ssoysycorc AfAfAfN 间接钢筋的强度；间接钢筋的强度； y f 构件的核心截面面积；构件的核心截面面积； cor A 单根间接钢筋的截面面积；单根间接钢筋的截面面积； ss1 A 间接钢筋的间距；间接钢筋的间距； S 间接钢筋的换算面积，间接钢筋的换算面积， ； sso A S Ad A ss1cor sso 间接钢筋对混凝土约束的折减系数，间接钢筋对混凝土约束的折减系数， 85. 00 . 1 ； 3.轴心受压轴心受压 v 间接钢筋的换

16、算截面面积间接钢筋的换算截面面积Asso应大于纵向钢应大于纵向钢 筋全部截面面积的筋全部截面面积的25。 v 按式（按式（3-83-8）算得的承载力应大于按式（）算得的承载力应大于按式（3-23-2） 算得的承载力，但不应超过其算得的承载力，但不应超过其1.51.5倍；倍； vl0/d12； （3）计算限制要求）计算限制要求 3.轴心受压轴心受压 （4）公式对照）公式对照 3.轴心受压轴心受压 降低原材料成本 v本文反映结束！ 实例实例 5 谢谢大家 观看！ 同步糖化发酵工艺 ，能耗下降能耗下降30% 了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力 全过程；全过程；

17、掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面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；承载力的计算方法； 熟悉轴心受力构件的构造要求。熟悉轴心受力构件的构造要求。 本章重点本章重点 v箍筋直径箍筋直径d6mm,间距间距s200mm(腹杆中腹杆中 s 150mm)。 v 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直径直径 较小较小的钢筋。的钢筋。 v钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连接、套筒挤 压连接等多种方式。轴拉构件压连接等多种方式。轴拉构件不得采用不得采用绑扎的搭接接头。绑扎的搭接接头。 v纵筋

18、一侧配筋率纵筋一侧配筋率，且，且。 （为混凝土轴心抗拉强度设计值）为混凝土轴心抗拉强度设计值） 0.2% yt 45. 0ff t f （2 2）构造要求）构造要求 2.轴心受拉轴心受拉 混凝土结构混凝土结构 材料力学材料力学 二、建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算建筑工程配有普通箍筋的轴压构件计算 3.2 3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件 AN 普通压杆：普通压杆： AN）（ 细长压杆：细长压杆： ) syc AfAfN （ 短柱：短柱： 长柱：长柱： ) syc AfAfN （ 0.9 0.9 RS 0 )(9.0 csy AfAfN 稳定系数；稳定系数； 钢筋抗压强度设计值；钢筋抗压强度设计值； y f 混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值； c f 当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长边或直径小于当现浇钢筋混凝土轴压构件截面长