第三章 轴心受力构件正截面承载力计算

1、第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力本章重点本章重点 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。第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3 3.1 .1 概述概述3 3.2 .2 轴心受拉构件正截面承载力计算轴心

2、受拉构件正截面承载力计算3 3.3 .3 轴心受压构件正截面承载力计算轴心受压构件正截面承载力计算3 3.4 .4 小结小结第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3.1 概述 理想的轴心受力构件不存在。(轴压)轴线nn轴线(轴拉)nn图图3-1 轴心受力构件轴心受力构件第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3.2 轴心受拉构件 3.2.1 受力过程及破坏特征第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力 3.2.2 建筑工程中的轴心受拉件正截面承载力计算 1. 计算公式nfysa 0x31syafn n 拉力的组合设计值；拉力的组

3、合设计值；fy 钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值， fy 300 n/mm2 ；as 纵向钢筋面积。纵向钢筋面积。as第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力 2. 构造要求v 箍筋直径箍筋直径 d d6mm, 6mm, 间距间距s s宜宜 200mm ( 200mm (腹杆中腹杆中 s s 150mm)150mm)。 v 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直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。径较小的钢筋。 v 不得采用绑扎的搭接接头。不得采用绑扎的搭接接头。 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

4、计值）为混凝土轴心抗拉强度设计值）%2 . 02s bha yt45. 0fftf第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力 例3-1某钢筋混凝土屋架下弦，其节间最大轴心拉力设计值某钢筋混凝土屋架下弦，其节间最大轴心拉力设计值n n=200kn=200kn，截面尺寸，截面尺寸b bh h=150mm=150mm150mm150mm，混凝土强度等级，混凝土强度等级c30c30，钢筋用，钢筋用hrb335hrb335级钢筋，试求由正截面抗拉承载力确定级钢筋，试求由正截面抗拉承载力确定的纵筋数量的纵筋数量a as s。 解 由参考资料附表由参考资料附表3 3查得查得hrb335h

5、rb335级钢筋级钢筋f fy y=300n/mm=300n/mm2 2，代，代入公式（入公式（3-13-1）n fy as 得得 因此可选用因此可选用4b b 16 （as=804mm2）23mm7 .66630010200ysfntminy1.430.450.450.21%300ffmin80421.75%150 150sab h和最小配筋率和最小配筋率0.20.2比较比较第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力 3.2.2 桥梁工程中的轴拉构件0ndsdfas 0xssddoafn f fsdsd 钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值， f fsdsd 33033

6、0n n/mm/mm2 2 ； 桥涵结构的重要系数；桥涵结构的重要系数；n nd d 拉力的组合设计值；拉力的组合设计值；or第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3.3 轴心受压构件 3.3.1 概述bash, （普通箍筋柱）（普通箍筋柱） （螺旋箍或焊接环箍柱）（螺旋箍或焊接环箍柱）第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3.3.2 配有普通箍筋的轴心受压构件 1. 受力分析及破坏特征短柱：短柱：混凝土压碎，钢筋压屈。混凝土压碎，钢筋压屈。 长柱：构件压屈长柱：构件压屈 l l0 0 / /i i28 (28 (l l0 0 为柱计算长度，为柱

7、计算长度， i i为回转半径。为回转半径。) ) 矩形截面柱，矩形截面柱， l l0 0 / /b b8 8 2. 2. 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32)(9 . 0afafncsyj 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；yf 混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土轴心抗压强度设计值；cf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；全部纵向受压钢筋面积；saa 构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于于scaaa0.030.03时，时，a

8、 a该用该用 。第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3 3. . 构造要求构造要求v 材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用hrb400级。v 截面： b250mm, l0 /b30 。v v 箍筋：封闭式 d6mm , d纵 /4； s400mm , 15d纵 。b400400bb400400b （每边（每边4 4根）根） （每边多于（每边多于4 4根）根） （每边（每边3 3根）根） （每边多于（每边多于3 3根）根） 纵筋：纵筋： d12mm, 圆柱中根数圆柱中根数 6， 5； 50mm 350mm, c25mm。第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面

9、承载力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 当混凝土的轴向压力较大时当混凝土的轴向压力较大时（0.70.7fc左右），混凝土纵向微裂缝左右），混凝土纵向微裂缝开始迅速发展。开始迅速发展。 螺旋箍筋对混凝土变形产生约束，螺旋箍筋对混凝土变形产生约束，使其承载力提高。使其承载力提高。 当荷载逐步加大到混凝土压应变当荷载逐步加大到混凝土压应变超过无约束时的极限压应变时后，超过无约束时的极限压应变时后，箍筋外部的混凝土被压坏开始剥落，箍筋外部的混凝土被压坏开始剥落，而箍筋内部的混凝土则能继续承载。而箍筋内部的混凝土则能继续承载。保护层剥落第三章第三章 轴心受力构件正截面承载

10、力轴心受力构件正截面承载力配有螺旋筋柱的受力分析配有螺旋筋柱的受力分析 1. .配筋形式ssdcordcor第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力配有螺旋筋柱的受力分析配有螺旋筋柱的受力分析 2. .试验研究nc素混凝土柱普通钢筋混凝土柱螺旋箍筋钢筋混凝土柱荷载不大时螺旋箍柱和普通箍柱的性能几乎相同标距ncnc保护层剥落使柱的承载力降低螺旋箍筋的约束使柱的承载力提高第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力2.建筑工程中螺旋箍轴压构件承载力yfass1yfss1adcor2s 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

11、件求得：以（以（4）代入（）代入（3），得：），得：34corssoyaafdsaf222cor2ss1y332cc14 ff第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力corssoycc12aafff根据轴向力平衡条件可得：根据轴向力平衡条件可得：safafnycorc1scorssoycafaaaffycor237syssoycorc2afafaf第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力 间接钢筋的换算面积，间接钢筋的换算面积， ； ssoasadass1corsso 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：38)2(

12、9 . 0ssoysycorcafafafn 间接钢筋的强度；间接钢筋的强度；yf 构件的核心截面面积；构件的核心截面面积；cora 单根间接钢筋的截面面积；单根间接钢筋的截面面积；ss1a 间接钢筋的间距；间接钢筋的间距；s 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。当当c50c50时，时， ; ; c80c80时时, , 。其。其间按线性内插法确定。间按线性内插法确定。0 . 185. 0第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力构造要求v l0 /d12；v按式（9）算得的承载力应大于按式（3）算 得的承载力，但不应超过其1.5倍；v 间接钢筋的

13、换算截面面积asso应大于纵向钢 筋全部截面面积的25。 当遇到上述任意一种情况不满足要求时，不应计入间接钢筋的影响，而应按式3-3进行计算。例3-2某轴心受压柱，轴力设计值 ，计算长度为 ，混凝土c25，纵筋采用hrb400级钢筋。环境类别为一类。试求柱截面尺寸，并配置受力钢筋。 解:初步估算截面尺寸： 由附表1-2查的c25混凝土的 ，由附表 2-3查的， hrb400钢筋的 。取 由式（3-2）可得若采用方柱， 取 ，查表3-1，得 ，由式（3-3）可求得2400knn 06.2lm2c11.9n/mmf 2y360n/mmf=1.0,1%.32172.043 10 mm0.9cynaf

14、f414.78mmhba450 450mmb h06.213.780.45lb=0.923选配8 16 。 规范规定，受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率百分率为0.6%。当采用hrb400级钢筋配筋时可减少0.1%，即为0.5%，因此配筋合适。20.91332mm0.9csynf aaf21608mmsa 21608mm0.794%450mm450mm例3-3 某多层框架结构（框架按无侧移结构考虑），底层门厅为圆形截面，直径d=500mm，按轴心受压柱设计，轴向力设计值n=3900kn，计算长度 ，混凝土强度等级c30，纵向钢筋采用hrb400，螺旋箍筋采用hrb335，环境类别为一类。试求柱配

15、筋。解：柱长细比 ，符合要求。由附表1-2查的c30混凝土的 ，由附表 2-3查的r335钢筋的 ， hrb400钢筋的 先设纵向受压钢筋为钢筋为6 20.柱核心截面直径 (c=30mm)，核心截面面积 ，需配置的螺旋钢筋的换算截面面积 为：06ml 06120.5ld2c14.3kn/mmf 2y300kn/mmf 2y360kn/mmf21884mmsa cor440mmd22corcor152053mm4adssoa cor22sso0.92468mm0.25471mm2cyssynf af aaaf 选螺旋箍筋为 12，取s=60mm，满足40s 80mm(或1/5 ）。验算：满足要求

16、。2ss1113.1mma2corss12sso3.14 440mm 113.1mm63.3mm2468mmdasacord14.3 1/ 4 3.14 5000.90.9 0.92360 18842885.3kncysnf af a3900kn1.5 2885.3kn4327.9kn第三章第三章 轴心受力构件正截面承载力轴心受力构件正截面承载力3.4 小结小结轴心受拉构件的受力过程可分为三个阶段，正截面受拉承载力计算以轴心受拉构件的受力过程可分为三个阶段，正截面受拉承载力计算以第第3 3阶段为基础，拉力全部由纵向钢筋承受。阶段为基础，拉力全部由纵向钢筋承受。轴心受压构件根据配置箍筋的配置不同分为：普通箍筋的轴心受压构轴心受压构件根据配置箍筋的配置不同分为：普通箍筋的轴心受压构件和螺旋式或焊接环式间接箍筋的轴心受压构件。螺旋式或焊接环式件和螺旋式或焊接环式间接箍筋的轴心受压构件。螺旋式或焊接环