6钢凝土轴心受力构件

1、第六章第六章 钢筋混凝土轴心拉压构件钢筋混凝土轴心拉压构件本章主要介绍：轴心受拉构件的承本章主要介绍：轴心受拉构件的承载力计算和构造要求；轴心受压构件的载力计算和构造要求；轴心受压构件的承载力计算和构造要求。承载力计算和构造要求。本本 章章 提提 要要n 当轴向力作用线与构件截面形心轴线相重当轴向力作用线与构件截面形心轴线相重合时，该构件即为合时，该构件即为轴心受力构件轴心受力构件。n 承受轴心拉力的构件称为承受轴心拉力的构件称为轴心受拉构件轴心受拉构件n 承受轴心压力的构件称为承受轴心压力的构件称为轴心受压构件轴心受压构件n为了计算方便，一般在设计为了计算方便，一般在设计以恒荷载为主以恒荷载

2、为主的多层房屋的内柱以及桁架的受压、受拉腹的多层房屋的内柱以及桁架的受压、受拉腹杆杆等时，可按轴心受力构件设计计算。等时，可按轴心受力构件设计计算。 引引 入：入：轴心受力构件轴心受力构件 (a) 轴心受拉；轴心受拉； (b) 轴心受压；轴心受压；工工 程程 实实 例例压压压拉拉多层房屋的内柱多层房屋的内柱第一节、轴心受拉构件承载力计算第一节、轴心受拉构件承载力计算 1. 受拉构件的配筋形式受拉构件的配筋形式纵筋纵筋纵筋纵筋bh箍筋箍筋ncrncrnc nc 第一节、轴心受拉构件承载力计算第一节、轴心受拉构件承载力计算 2. 试试 验验 研研 究究箍筋箍筋nnntnt结结 论：论：三个工作阶段

3、：三个工作阶段：开裂前：开裂前：线弹性；线弹性；开裂后：开裂后：开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；破坏阶段：破坏阶段：钢筋屈服后，钢筋屈服后，nt基本不增加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在增加数量后便不在增加注意：极限承载力取决于钢筋的用量和强度注意：极限承载力取决于钢筋的用量和强度第一节、轴心受拉构件承载力计算第一节、轴心受拉构件承载力计算 2. 试试 验验 研研 究究ssdafn 破破 坏坏 阶阶 段段当轴向的拉力使裂缝截面处的钢当轴向的拉力使裂缝截面处的钢筋达到抗拉强度时，构件进入

4、破筋达到抗拉强度时，构件进入破坏阶段，而当钢筋拉应力到达屈坏阶段，而当钢筋拉应力到达屈服强度时，构件也到达其极限承服强度时，构件也到达其极限承载能力。其正截面承载力计算式载能力。其正截面承载力计算式如下且应满足：如下且应满足：第一节、轴心受拉构件承载力计算第一节、轴心受拉构件承载力计算2. 试试 验验 研研 究究 as fsdnn轴心受拉构件中，与纵向受力钢筋垂直放置的轴心受拉构件中，与纵向受力钢筋垂直放置的箍筋主要是固定纵向受力钢筋的位置箍筋主要是固定纵向受力钢筋的位置第一节、轴心受拉构件的承载力计算第一节、轴心受拉构件的承载力计算2. 构构 造造 要要 求求纵向受力钢筋的配置纵向受力钢筋的

5、配置n箍筋直径一般为箍筋直径一般为46mm，间距一般不大于，间距一般不大于200mm（对屋架的腹杆不宜超过（对屋架的腹杆不宜超过150mm）。）。n1） 轴心受拉构件的受力钢筋不得采用绑扎搭接接轴心受拉构件的受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。受力钢筋接头应按规定错开。头。受力钢筋接头应按规定错开。n2） 纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.4%和和（90ft/fy）%中的较大值（全部纵向受拉钢筋）中的较大值（全部纵向受拉钢筋）n3） 纵向受力钢筋应沿截面周边均匀布置，并宜优纵向受力钢筋应沿截面周边均匀布置，并宜优先选用直径较小的钢筋。先选用直径较小的钢筋。第一节、轴

6、心受拉构件的承载力计算第一节、轴心受拉构件的承载力计算2. 构构 造造 要要 求求箍箍 筋筋 的的 配配 置置n【例【例4.1】某钢筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸某钢筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸为为bh=140mm140mm，混凝土强度等级为，混凝土强度等级为c30，钢筋为，钢筋为hrb335级，承受轴向拉力设计值级，承受轴向拉力设计值为为n=200kn，试求纵向钢筋截面面积，试求纵向钢筋截面面积as。n【解【解】由式由式(4-11)得得as=n/fy=666.67mm2n配置配置416(as=806mm2)n=as/bh100%=4.11%0.4%n也大于也大于90ft/fy=0.43%第一节

7、、轴心受拉构件的承载力计算第一节、轴心受拉构件的承载力计算3. 例例 题题受压构件（柱）受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。(a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压第二节第二节 轴心受压构件承载力计算轴心受压构件承载力计算ssdcordcor在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，

8、往往存在一定的初始偏心距。均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆形，箍筋的形状为圆形，且间距较密，且间距较密，其作用其作用？碎而不散碎而不散 约束的混凝土碎约束的混凝土碎块撒开、坠落块撒开、坠落 n纵筋的作用：纵筋的作用：提高受压承载力，减小截面尺寸；提高受压承载力，减小截面

9、尺寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附加弯矩防止因初始偏心或者其它因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力；在构件中产生的拉力；减小砼的徐变；提高柱减小砼的徐变；提高柱的延性。的延性。n 箍筋的作用：箍筋的作用：与纵筋形成骨架，防止纵筋压与纵筋形成骨架，防止纵筋压屈；箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的屈；箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的延性性能。延性性能。n螺旋形箍筋：螺旋形箍筋：可以提高构件的承载力和延性。可以提高构件的承载力和延性。受压构件中钢筋的作用受压构件中钢筋的作用轴心受压构件分类轴心受压构件分类初始偏心产生附加弯矩初始偏心产生附加弯矩在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长在截面

10、尺寸、配筋、强度相同的条件下，长 柱的柱的承载力低于短柱，承载力低于短柱，(采用降低系数采用降低系数 来考虑来考虑)受压构件受压构件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱短柱 长柱长柱 加大初始偏心，最终构件是在加大初始偏心，最终构件是在m，n共同作用下破共同作用下破坏。坏。附加弯矩引起挠度附加弯矩引起挠度轴心受压长柱的破坏形式：轴心受压长柱的破坏形式：在在n作用下失稳破环作用下失稳破环轴心受压短柱的破坏形式：轴心受压短柱的破坏形式：在在n作用下压坏作用下压坏 一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 1. 短柱短柱bhasann混凝土压碎混凝土压碎

11、钢筋凸出钢筋凸出onl混凝土压碎混凝土压碎钢筋屈钢筋屈服服第一阶段：加载至钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎nc cas ssss=essys,hfs 0=0.002o cfc c平衡方程平衡方程ssccaan变形协调方程变形协调方程sc一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 1. 短柱短柱一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 1. 短柱短柱nccas fssscuafafn当当 0=0.002时，混凝土压碎，柱达到最大承载力时，混凝土压碎，柱达到最大承载力s

12、sccuafafn对于高强度钢筋若对于高强度钢筋若 s= 0=0.002，则则2/400200000002. 0002. 0mmness轴心受压短柱中，当轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400n/mm2时，其强度时，其强度得不到充分发挥得不到充分发挥变形协调方程变形协调方程sc平衡方程平衡方程一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 2. 长柱长柱长柱的承载力长柱的承载力短柱的短柱的承载力（相同材料、承载力（相同材料、截面和配筋）截面和配筋）原因：长柱受轴力和原因：长柱受轴力和弯矩（二次弯矩）的弯矩（二次弯矩）的共同作用共同作用一、配置普通箍筋

13、轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 2. 长柱长柱短长cucunn和和长细比长细比直接相关直接相关)(/0矩形截面bl钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数称为轴心受压构件的稳定系数，用符号表示。一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 2. 长柱长柱blblblblbl/012. 087. 05035/021. 0177. 1348/18/00000时，时，时，试验研究表明：混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范中，为安全计，取值小于上述中，为安全计，取值小于上述结果，详见教材附表结果，

14、详见教材附表1-8 p158) (sscafafn稳定系数：稳定系数：查表查表1-8一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 3. 正截面受压承载力计算公式正截面受压承载力计算公式普通箍筋柱的正截面承载力计算分为截面设计和强度复核两普通箍筋柱的正截面承载力计算分为截面设计和强度复核两种情况。种情况。1）截面设计）截面设计已知截面尺寸，计算长度已知截面尺寸，计算长度 ，混凝土轴心抗压强度和钢筋抗，混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值，轴向压力组合设计值压强度设计值，轴向压力组合设计值 ，求纵向钢筋所需，求纵向钢筋所需面积面积 。首先计算长细比，由附表首先计算

15、长细比，由附表1-8查得相应的稳定系数。查得相应的稳定系数。 由由 计算值及构造要求选择并布置钢筋。计算值及构造要求选择并布置钢筋。一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 4. 设计复核设计复核一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 4. 设计复核设计复核1.混凝土混凝土 轴心受压构件的正截面承载力主要由混凝土来提供，故一般多采用轴心受压构件的正截面承载力主要由混凝土来提供，故一般多采用c25c40级混凝土。级混凝土。 2.截面尺寸截面尺寸 构件截面尺寸不宜小于构件截面尺寸不宜小于250mm， 3.纵向钢筋纵向钢筋 直

16、径不宜小于直径不宜小于12mm。在构件截面上，纵向受力钢筋至少应有。在构件截面上，纵向受力钢筋至少应有4根并且在根并且在每一角隅处必须布置一根。每一角隅处必须布置一根。纵向受力钢筋的净距不应小于纵向受力钢筋的净距不应小于50mm，也不应大于，也不应大于350mm。4.配筋率配筋率构件的全部纵向钢筋配筋率不宜超过构件的全部纵向钢筋配筋率不宜超过5%，一般纵向钢筋的配筋率约为，一般纵向钢筋的配筋率约为1%2%。一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 5. 构构 造造 要要 求求一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 一、配

17、置普通箍筋轴心受压构件的受力分析一、配置普通箍筋轴心受压构件的受力分析 二、配置螺旋筋轴心受压构件的受力分析二、配置螺旋筋轴心受压构件的受力分析 1. 配筋形式配筋形式ssdcordcor1 1、受力分析、受力分析 螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束混凝土在螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束混凝土在轴向压力作用下所产生的侧向变形，对混凝土产轴向压力作用下所产生的侧向变形，对混凝土产生间接的生间接的被动侧向压力被动侧向压力，从而提高混凝土的抗压，从而提高混凝土的抗压强度和变形能力强度和变形能力。 箍筋则产生箍筋则产生环向拉力环向拉力。当箍筋外部的混凝当箍筋外部的混凝土被压坏并剥落后，箍筋以内即核心部分的混凝

18、土被压坏并剥落后，箍筋以内即核心部分的混凝土仍能继续承受荷载，当箍筋达到抗拉屈服强度土仍能继续承受荷载，当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束砼侧向变形的能力时，核心砼才会被而失去约束砼侧向变形的能力时，核心砼才会被压碎而导致整个构件破坏。压碎而导致整个构件破坏。 二、配置螺旋筋轴心受压构件的受力分析二、配置螺旋筋轴心受压构件的受力分析 1 受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征 2 2、破坏特征、破坏特征 当承受轴向压力时，螺旋当承受轴向压力时，螺旋箍筋阻止砼的横向变形，使砼箍筋阻止砼的横向变形，使砼处于处于三向受力状态，三向受力状态，轴向力增轴向力增大到一定数值，大到一定数值，砼保护层开始砼保护层开始剥落剥落，随着轴向力增大，螺旋随着轴向力增大，螺旋箍筋应力也增大，最后达到箍筋应力也增大，最后达到屈屈服强度服强度，失去核心砼的约束作失去核心砼的约束作用，使砼压碎而破坏。用，使砼压碎而破坏。 螺旋箍筋柱轴心受压构件破坏情况螺旋箍筋柱轴心受压构件破坏情况二、配置螺