第6章 轴心受压构件的正截面承载能力计算

1、第六章第六章 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 概述概述 一、轴心受压构件一、轴心受压构件轴向力作用线与构件截面重心轴重合。轴向力作用线与构件截面重心轴重合。 (a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压u 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。 由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均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，往往存在一定的初始偏心距。匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 原因：原因：轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压轴心受压 (b)单

2、向偏心受压 (c)双向偏心受压二、轴心受压构件基本形式二、轴心受压构件基本形式 l 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱 钢筋：钢筋：纵向钢筋纵向钢筋、螺旋箍筋螺旋箍筋 截面形式：截面形式：圆形、多边形圆形、多边形 概述概述 实际工程结构中，一般把承受轴向压力的钢筋混凝实际工程结构中，一般把承受轴向压力的钢筋混凝 土柱土柱按照箍筋的作用及配置方式分为两种：按照箍筋的作用及配置方式分为两种： l 普通箍筋柱普通箍筋柱 钢筋：钢筋：纵向钢筋纵向钢筋、普通箍筋普通箍筋 截面形式：截面形式：正方形、矩形、圆形正方形、矩形、圆形 二、轴心受压构件基本形式二、轴心受压构件基本形式 概述概述 二、轴心受压构件基本形式二、轴

3、心受压构件基本形式 u 纵筋的作用：纵筋的作用：u 箍筋的作用：箍筋的作用：l 防止纵向钢筋局部压屈防止纵向钢筋局部压屈l 与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工l 螺旋筋还可提高构件的承载力和延性螺旋筋还可提高构件的承载力和延性 概述概述 l协助混凝土承担压力协助混凝土承担压力，减小截面尺寸，减小截面尺寸l承受可能存在的不大的弯矩承受可能存在的不大的弯矩l防止构件的突然脆性破坏防止构件的突然脆性破坏三、两类轴心受压构件的特点和应用范围三、两类轴心受压构件的特点和应用范围 l 箍筋起套箍作用而提高砼的抗压能力，按照承载力要求计算其数量。箍筋起套箍作用而提高砼的抗压能力

4、，按照承载力要求计算其数量。l 构造复杂构造复杂, , 用钢量多用钢量多, ,但承载力大。但承载力大。l 当构件尺寸受限制且荷载较大时，采用螺旋箍筋柱。当构件尺寸受限制且荷载较大时，采用螺旋箍筋柱。l 一般情况下采用普通箍筋柱。一般情况下采用普通箍筋柱。 （1 1）普通箍筋柱）普通箍筋柱（2 2）螺旋箍筋柱）螺旋箍筋柱（3 3）应用范围）应用范围l 箍筋只起构造作用，不计其受力作用。箍筋只起构造作用，不计其受力作用。l 构造简单构造简单, ,施工方便施工方便, ,用钢量少用钢量少, ,造价低。造价低。 概述概述 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱1 1）短柱）短柱一、破坏形态一、破坏形态NN 6

5、 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱一、破坏形态一、破坏形态2 2）长柱）长柱 受压构件不宜采用高强钢筋受压构件不宜采用高强钢筋短柱短柱-材料破坏，长柱材料破坏，长柱-失稳破坏，长柱的承载力失稳破坏，长柱的承载力 小于短柱的承载力小于短柱的承载力，ulusNN结论：结论： 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱二、稳定系数（纵向弯曲系数）二、稳定系数（纵向弯曲系数） usulNN2121ccdsdEff （6-6） 构件纵向弯曲计算长度构件纵向弯曲计算长度l l0 0值值 杆件杆件构件及其两端固定情况构件及其两端固定情况计算长度计算长度 l0直杆直杆两端固定两端固定0.5 l一端固定，一端为不移一端固定，

6、一端为不移动铰动铰0.7 l两端均为不移动铰两端均为不移动铰1.0 l一端固定，一端自由一端固定，一端自由2.0 l注：注：l l构件支点间长度构件支点间长度il /0AIi/ 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱短柱短柱截面矩形截面圆形截面任意截面长细比长细比l0/b 8l0/d 7l0/i 281.0 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱l0/bl0/dl0/il0/bl0/dl0/r87 281.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.401614550.8738331320.36

7、1815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.7044381530.262421830.6546401600.232622.5900.604841.51670.212824970.5650431740.19钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱u 计算简图计算简图三、正截面承载力三、正截面承载力 1 1计算公式计算公式 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱u 计算简图计算简图三、正截面承载力三、正截面承载力 1 1计算公式计算公式 u 计算公式计算公式 （6-76-7） 00.

8、9 ()ducdsdsNNf Af A 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱四、构造要求四、构造要求 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱NAslNAs s1c1l ic2As s2Nl （i+ cr）NAs s3c3l cr长期荷载下徐变的影响长期荷载下徐变的影响N N施加后瞬施加后瞬时时经历徐变后经历徐变后N N撤去后撤去后 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱复合箍筋复合箍筋图图6-9 柱内复合箍筋布置柱内复合箍筋布置 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱不得采用具有内折角的箍筋不得采用具有内折角的箍筋

9、 6 61 1普通箍筋柱普通箍筋柱作业：作业： 65 66 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱一、使用场合一、使用场合 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱二、受力特点与破坏特性二、受力特点与破坏特性 1 1受力特点受力特点核心区混凝土三轴受压状态的产生核心区混凝土三轴受压状态的产生 图图6-11 轴心受压柱的轴力轴心受压柱的轴力应变曲线应变曲线 2 2破坏特征破坏特征 2kffccc 混凝土：混凝土： 纵向钢筋：纵向钢筋：屈服（普通钢筋）屈服（普通钢筋）箍筋：箍筋： 屈服屈服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 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱三、三、2的确定的确定 cddc

10、or20122sscorAfSdSdAfcorss0122SAAdsscor001010000222222224sssssssssscorcorcorcorcorcorf AfA Sf Af Af AdSdSdAddcorssdSAA001间接箍筋换算面积间接箍筋换算面积 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱四、正截面承载力计算四、正截面承载力计算 达到极限状态时（保护层已剥落，只考虑核心混凝土）达到极限状态时（保护层已剥落，只考虑核心混凝土） 1.1.计算图式计算图式 corssccccAAfkfkff202 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱0ducccorssNN0.9 f Af A（）0

11、09 . 0ssdssdcorcdudAfAkfAfNN)2(kk（6-9） （6-14） l 混凝土强度等级混凝土强度等级C50C50及以下及以下 k=2.0l C50 C50C80C80取取 k=2.01.7 ，中间直线插入取用。，中间直线插入取用。2.2.计算公式计算公式 间接钢筋影响系数间接钢筋影响系数 6 62 2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱3.3.螺旋箍筋柱承载力计算的适用条件螺旋箍筋柱承载力计算的适用条件 公路桥规公路桥规有如下规定条件：有如下规定条件： u 为了保证在使用荷载作用下，螺旋箍筋混凝土保护层不致过早剥为了保证在使用荷载作用下，螺旋箍筋混凝土保护层不致过早剥 落，螺旋箍筋柱的承载力计算值（按式落，螺旋箍筋柱的承载力计算值（按式6-146-14计算），不应比按式计算），不应比按式 （6-76-7）计算的普通箍筋柱承载力大）计算的普通箍筋柱承载力大50%50%，即