给水排水工程结构 教学 张飘 主编钢筋混凝土受压构件承载力计算PPT课件

1、6-16-1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 双双向向偏偏心心受受压压构构件件单单向向偏偏心心受受压压构构件件第1页/共25页6-16-1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C30C40；钢筋通常

2、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 16mm32mm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。 (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 30/25/00blhl、bhAsminbhAsmin第2页/共25页6-16-1受压构件的分类及构造要求

3、二、构造要求 箍筋 柱中箍筋应做成封闭式 复杂截面的箍筋形式受压构件的配筋构造第3页/共25页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（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第4页/共25页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 轴心受压长柱的破坏形态 suluNN /第5页/共25页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 截面设计轴心受压短柱承载力计算简图bhfcNf/yA/sA/s)

4、(9 . 0sycuAfAfNNycsfAfNA9 . 0第6页/共25页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416（如图所示）

5、，As=804mm2， 箍筋选用6200mm，直径大于d/4=16/4=4mm； 间距小于400mm，同时小于b=350mm ， 亦小于15d=1516=240mm。满足各项构造要求。2/210mmNfy2/6 . 9mmNfc%1/21 .9971521001.06 .99 .010500009 .0mmffNAycmmb7 .3151 .99715 mmb350Hl0 . 100l284.5722103503506.99.09.010500009.0mmfAfNAycs%66. 0350350804AAs4166200350350第7页/共25页6-3 偏心受压构件 一、矩形截面偏心受压构

6、件正截面承载力计算NMMNVVN1N2RG1G2（a)(b)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+第8页/共25页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 （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

7、，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”。e0e0e0e0NNNN/sAssAssAsf/yA/sf/yA/sf/yA/sf/yA/sfyAsa)b)c)d)第9页/共25页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。bbb第10页/共25页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；

8、 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 柱轴力和挠度的关系曲线aaiiiffieeeaae1ifea121200140011hlheiNAfc5 . 0110 . 11hl0201. 015. 130150hl15/0hl0 . 12第11页/共25页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。 aieee0 ieNMe

9、0ae30/h03 . 0 hei03 . 0 hei第12页/共25页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 ssAAssAAb（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sysycuAfAfbxfNN1)()2(001ssycuahAfxhbxfeNNeaheei2bbhxxx0或sax 2第13页/共25页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

10、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、弯矩设计值和构件的计算长度 ，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 hb0lsAsAsAsA0hxbbhahfbhfNeAsybbcsmin0201)()5 .01 (bhfNAfbhfAysybcsmin01第14页/共25页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 sAsA)( 211 20100bhfahAfNehxcssysax0hbysycsfNAfbxfA1xsaxsa)(0sysahfNe

11、A5 . 0siahee第15页/共25页 【例】已知某柱截面尺寸bh=300600mm，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：计算初始偏心距ei 设as=as=35mm，h0=600-35=565mm； ，ea=20mm ei=e0+ea=625+20=645mm计算偏心距增大系数 应考虑偏心距增大系数。 故取因 ，故取 于是有：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216，=

12、402mm2，应按第2种情况计算。计算受拉钢筋截面面积 =0.55且 故 选筋、画简图选325，As=1473mm2ssAA和mmNMe62540025000000 . 54 . 860050000hl0 . 116. 2104006003006 . 95 . 05 . 031NAfc0 . 11154 . 860050000hl0 . 1204. 10 . 10 . 16005000565/645140011/140011221200hlheimmaheesi8 .93535260064504. 12sA550. 0b202230201339002.0566.483556530055.05.

13、0156530055.06.90.18.935104005.01mmbhmmahfbhfNeAsybbcsb0l()3 002210240010935.8300402565352()1156511240.1251.09.6300565ysscNef A haxhmmf bha轾轾创创-犏犏臌犏=-=-=犏创犏臌425. 0565125.2400 xh124. 020has20157.1379300400000402300425. 04603006 . 90 . 1mmfNAfbhfAysycs%2 . 0%81. 056530057.1379min0bhAs构造筋600300216325620

14、0图 6-14216第16页/共25页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 bsssycAAfbxfN1ssycahAfxhbxfNe0012（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11bysfysyff第17页/共25页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bsAsA0002. 0bhAseie/eNf/yA/ssAs1fcbxx1fch0-as/as/x/2-as/BAB

15、eNBAhaBAhabss6 . 121200sicbsyssyaehebhfBahfbhahAfA2002. 02011000sycsahfbhfNeA02015 . 01siahee2第18页/共25页例 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，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mmhb500400ml5 . 702/3 .14mmNfc2/300mmNffyymmaass35mmhmmehlhehlhlmmhmmeeemmeN

16、AfmmhmmNMemmahhiiaiacs1403 .07 .1298749.149.10 .1572.015465871400111400110 .11501.015.101.015.1,1550075001404653 .03 .087206720572.01025005004003 .145 .05 .01404653 .03 .0672500/167500/465355000221200020003100020372465400002. 0002. 0mmbhAs1552. 0/3092017504654003 .140 . 155. 08 . 0479880003546537230

17、03 .85357 .1292500255. 0220110BAbhfBahAfAmmaehecbssysibsA第19页/共25页例 题 629. 01552. 06 ..85180000055. 08 . 020799. 00799. 06 . 1221200BABeNBAhaBAhabsssA20220201372002. 02 .254635465300629. 05 . 01629. 04654003 .140 . 17 .34425000005 . 017 .3443525007 .1292mmbhmmahfbhfNeAaheesycssi2402mmAs

18、22454mmAs6200500400316525212构造筋箍筋第20页/共25页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 ， ,ssyyssaaffAAbfNxc10hx0hxbb0hx2sa)()5 . 01 (020sycssahfbhfNeAA2/siahee0hx2sa2sax )(0syssahfNeAAsiahee2/第21页/共25页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 01bcNxhf bbcsbcbcbhfahbhfNebhfN01012010143. 0)()5 . 01 (0201sycssahfbhfNeAA0002. 0bhAAss第22页/共25页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