混凝土结构上学习教案_第1页
混凝土结构上学习教案_第2页
混凝土结构上学习教案_第3页
混凝土结构上学习教案_第4页
混凝土结构上学习教案_第5页
已阅读5页,还剩96页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、会计学1混凝土结构混凝土结构(jigu)上上第一页,共101页。 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件(gujin)(gujin)在荷载作用下其截面上一般在荷载作用下其截面上一般作用有轴力作用有轴力, ,弯矩和剪力弯矩和剪力. .在计算受压构件在计算受压构件(gujin)(gujin)时时, ,常常作用常常作用在街面上的弯矩化为等效的在街面上的弯矩化为等效的, ,偏离截面重心的轴向力考虑偏离截面重心的轴向力考虑. .轴心受压构件轴心受压构件(gujin):(gujin):当轴向力作用线与构件当轴向力作用线与构件(gujin)(gujin)截面截面重心重合时重心重合时; ;偏心受压构件偏心受压构

2、件(gujin):(gujin):当弯矩和轴力共同作用与构件当弯矩和轴力共同作用与构件(gujin)(gujin)上或当轴向力作用线与构件上或当轴向力作用线与构件(gujin)(gujin)截面重心轴不重截面重心轴不重合时合时. .第1页/共101页第二页,共101页。偏心受压构件又分为:单向偏心受压构件(图6-1a)及双向偏心受压构件(图6-1b)。 偏心受拉构件在偏心拉力的作用下 是一种介于轴心受拉构件与受弯构件之间的受力构件。承受节间荷载的悬臂式桁架上弦(图6-2a)一般(ybn)建筑工程及桥梁工程中的双肢柱的受拉肢属于偏心受拉构件(图6-2b)。此外,如图6-2c所示的矩形水池的池壁

3、其竖向截面同时承受轴心拉力及平面外弯矩的作用故也属于偏心受拉构件。第2页/共101页第三页,共101页。图6-1偏心(pinxn)受压构件的力的作用位置钢筋混凝土偏心(pinxn)受压构件多采用矩形截面,截面尺寸较大的预制柱可采用工字形截面和箱形截面(图6-3)。偏心(pinxn)受拉构件多采用矩形截面。 第3页/共101页第四页,共101页。第4页/共101页第五页,共101页。第5页/共101页第六页,共101页。受压构件除满足承载力计算要求外受压构件除满足承载力计算要求外, ,还应满足相应还应满足相应(xingyng)(xingyng)的构造要求的构造要求. .(1)(1)材料强度等级材

4、料强度等级混凝土强度对受压构件的承载力影响较大,故宜采用强度等级较高的混凝土,如混凝土强度对受压构件的承载力影响较大,故宜采用强度等级较高的混凝土,如C25C25,C30C30,C40C40等。在高层建筑和重要结构中,尚应选择强度等级更高的混凝土。等。在高层建筑和重要结构中,尚应选择强度等级更高的混凝土。钢筋与混凝土共同受压时,若钢筋强度过高钢筋与混凝土共同受压时,若钢筋强度过高( (如高于如高于0.002Es)0.002Es),则不能充分发挥其作用,故不宜用高强度钢筋作为受压钢筋。同时,也不得用冷拉钢筋作为受压钢筋。,则不能充分发挥其作用,故不宜用高强度钢筋作为受压钢筋。同时,也不得用冷拉钢

5、筋作为受压钢筋。6.26.2受压构件的一般应用受压构件的一般应用(yngyng)(yngyng) 和基本构造要求和基本构造要求 第6页/共101页第七页,共101页。(2)截面形式和尺寸轴心受压构件(gujin)以方形为主,根据需要也可采用矩形截面、圆形截面或正多边形截面;截面最小边长不宜小于250mm,构件(gujin)长细比l0/b一般为15左右,不宜大于30。(3)纵向钢筋纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm,为便于施工宜选用较大直径钢筋,以减少纵向弯曲,并防止在临近破坏时钢筋过早压曲。圆柱中纵向钢筋的根数不宜少于8根,且不应少于6根。全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。纵向钢筋应沿截面周边

6、均匀布置,钢筋净距不应小于50mm,钢筋中距亦不应大于350mm,混凝土保护层最小厚度一般为25mm。当钢筋直径d32mm时,可采用绑扎搭接接头,但接头位置应设在受力较小处。第7页/共101页第八页,共101页。 (4)箍筋应当采用封闭式箍筋,以保证钢筋骨架的整体刚度并保证构作在破坏阶段箍筋对混凝土和纵向钢筋的侧向约束作用。箍筋的间距s不应大于横截面短边尺寸,且不大于400mm。同时不应大于15d(d为纵向钢筋的最小直径)。箍筋采用热轧钢筋时,其直径不应小于6mm,且不应小于d/4;采用冷拔低碳钢里时应小于5mm和d/5(为纵向钢筋的最大直径)。当柱每边的纵向受力钢筋不多于3根(或当柱短边尺寸

7、b400mm而纵筋不多于4根)时。可采用单个箍筋,否则(fuz)应设置复合箍筋(图2-9)。第8页/共101页第九页,共101页。当柱中全部纵向受力钢筋配筋率超过3时,箍筋直径不宜小于8mm,且应焊成封闭环式,其间距不应大于10d(为纵向钢筋的最小直径)。且不应大于200mm。在受压纵向钢筋搭接长度范围(fnwi)内的箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍,间距不应小于10d,且不应大于200mm(为受力钢筋最小直径)。第9页/共101页第十页,共101页。1.混凝土强度混凝土强度(qingd)等级、计算长度及截面尺等级、计算长度及截面尺寸寸 (1)混凝土强度混凝土强度(qingd)等级

8、等级受压构件的承载力主要取决于混凝土,因此采用受压构件的承载力主要取决于混凝土,因此采用较高强度较高强度(qingd)等级的混凝土是经济合理的。等级的混凝土是经济合理的。 一般柱的混凝土强度一般柱的混凝土强度(qingd)等级采用等级采用C25及及C30,对多层及高层建筑结构的下层柱必要时可采用,对多层及高层建筑结构的下层柱必要时可采用更高的强度更高的强度(qingd)等级。等级。 桥梁结构中的柱式墩台的墩柱及桩基础的柱也桥梁结构中的柱式墩台的墩柱及桩基础的柱也采用采用C30及以上强度及以上强度(qingd)等级的混凝土。等级的混凝土。第10页/共101页第十一页,共101页。(2)柱的计算长

9、度一般多层房屋(fngw)中梁柱为刚接的框架结构各层柱段,其计算长度可由表6-1中的规定取用。第11页/共101页第十二页,共101页。当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的 75以上时,框架柱的计算长度l0可按下列公式计算,并取其中的较小值 l01+0.15(u+l)H (6-117) l0=(2+0.2min)H (6-118)式中u,l柱的上端(shn dun)、下端节点处交汇的各柱线刚度之 和与交汇的各梁线刚度之和的比值;min比值见u,l中的较小值;H柱的高度,按表6-1的注采用。刚性屋盖单层房屋排架柱的计算长度可按表6-2规定取用。 第12页/共101页第十三页,共101页。注

10、:注:1.1.表中表中H H为从基础顶面算起的柱子全高;为从基础顶面算起的柱子全高;HlHl为从基础项面至装配式吊车梁底面或现浇为从基础项面至装配式吊车梁底面或现浇式吊车梁顶面的柱子下部高度;式吊车梁顶面的柱子下部高度;HuHu为从装配式吊车梁底面或从现浇吊车梁顶面算起的柱为从装配式吊车梁底面或从现浇吊车梁顶面算起的柱子上部高度;子上部高度; 2.2.表中有吊车房屋排架住的计算表中有吊车房屋排架住的计算(j sun)(j sun)长度,当计算长度,当计算(j sun)(j sun)中不考虑吊车荷中不考虑吊车荷载时,可按无吊车房屋的计算载时,可按无吊车房屋的计算(j sun)(j sun)长度采

11、用,但上住的计算长度采用,但上住的计算(j sun)(j sun)长度仍按有长度仍按有吊车房屋采用;吊车房屋采用;3.3.表中有吊车房屋排架住的上柱在排架方向的计算表中有吊车房屋排架住的上柱在排架方向的计算(j sun)(j sun)长度,仅适用于长度,仅适用于HuHuHlHl不小于不小于0.30.3的情况;当的情况;当HuHuHlHl小于小于0.30.3时,计算时,计算(j sun)(j sun)长度宜采用长度宜采用2.5Hu2.5Hu。 第13页/共101页第十四页,共101页。在上述规定中,对底层柱段,H为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度;对其余各层柱段,为上、下两层楼盖顶面之间的高度。按

12、有侧移考虑(kol)的框架结构,当竖向荷载较小或竖向荷载大部分作用在框架节点上或其附近时,各层柱段的计算长度应根据可靠设计经验取用较上述规定更大的数值。桥梁工程中,当构件两端固定时取0.5l;当一端固定一端为不移动的铰时,取0.7l;当两端均为不移动的铰时取l;当一端固定一端自由时取2.0l。l为构件支点间的长度。当有工程经验的可按工程经验取。 (3)截面尺寸为了充分利用材料强度,使构件的承载力不致因长细比过大而降低过多,柱截面尺寸不宜过小,矩形截面的最小尺寸不宜小于 300 mm,同时截面的长边 h 与短边 b 的比值常第14页/共101页第十五页,共101页。选用为选用为h/b=1.5h/

13、b=1.53.03.0。一般截面应控制在。一般截面应控制在l0l0b b3030及及l0l0h h25(b25(b为矩为矩形截面的短边,形截面的短边,h h为长边为长边) )。当柱截面的边长在。当柱截面的边长在800 mm800 mm以下时,截面尺寸以下时,截面尺寸以以 50 mm 50 mm为模数;边长在为模数;边长在800 mm800 mm以上时,以以上时,以 100 mm 100 mm为模数。为模数。2.2.纵向钢筋及箍筋纵向钢筋及箍筋纵向钢筋纵向钢筋纵向钢筋配筋率过小时,纵筋对柱的承载力影响很小,接近于素混纵向钢筋配筋率过小时,纵筋对柱的承载力影响很小,接近于素混凝土柱,纵筋将起不到防

14、止跪性破坏的缓冲作用。同时为了承受由于偶凝土柱,纵筋将起不到防止跪性破坏的缓冲作用。同时为了承受由于偶然附加然附加 偏心距偏心距( (垂直于弯距作用平面垂直于弯距作用平面) )、收缩以及温度变化引起的拉应力、收缩以及温度变化引起的拉应力,对受压构件的最小配筋率应有所限制。,对受压构件的最小配筋率应有所限制。 规范规定,轴心受压构件全部纵向钢筋的配筋率规范规定,轴心受压构件全部纵向钢筋的配筋率=As/A=As/A不得不得(bu (bu de)de)小于小于0.0060.006。偏心受压构件中的受拉钢筋的最小配筋率要求与受弯构。偏心受压构件中的受拉钢筋的最小配筋率要求与受弯构件相同,受压钢筋的最小

15、配筋率为件相同,受压钢筋的最小配筋率为0.0020.002。如截面承受变号弯矩作用,则。如截面承受变号弯矩作用,则均应按受压钢筋考虑。均应按受压钢筋考虑。第15页/共101页第十六页,共101页。 从经济和施工方面考虑,为了不使截面配筋过于拥挤,全部纵从经济和施工方面考虑,为了不使截面配筋过于拥挤,全部纵向钢筋配筋率不宜超过向钢筋配筋率不宜超过5 5。纵向受力钢一般选。纵向受力钢一般选HPB235(HPB235(235)235),H HB335B335,H HB400B400及及KL400. KL400. 纵向受力钢筋直径纵向受力钢筋直径d d不宜小于不宜小于 12 mm 12 mm,一般直径

16、为,一般直径为 12 1240 mm40 mm。柱中宜选用根数较少、直径较粗的钢筋,但根数不得少于。柱中宜选用根数较少、直径较粗的钢筋,但根数不得少于4 4根。根。圆柱中纵向钢筋应沿周边均匀布置圆柱中纵向钢筋应沿周边均匀布置 根数不宜少于根数不宜少于8 8根根 且不应少于且不应少于6 6根。根。 纵向钢筋的保护层厚度要求与梁相同不小于纵向钢筋的保护层厚度要求与梁相同不小于25mm25mm或纵筋直径或纵筋直径d d。 当柱为竖向浇注混凝土时纵筋的净距不应小于当柱为竖向浇注混凝土时纵筋的净距不应小于50 mm50 mm也不大于也不大于300 mm300 mm。配置于垂直于弯矩作用平面的纵向受力钢筋

17、的间距不应大。配置于垂直于弯矩作用平面的纵向受力钢筋的间距不应大于于 350 mm 350 mm。对水平浇注的预制。对水平浇注的预制(y zh)(y zh)柱其纵筋距的要求与梁同柱其纵筋距的要求与梁同。 当偏心受压柱的当偏心受压柱的 h600mm h600mm时时 在侧面应设置直径为在侧面应设置直径为 10 1016 mm16 mm的纵向构造钢筋的纵向构造钢筋 并相应地设置复合箍筋或拉筋。并相应地设置复合箍筋或拉筋。 第16页/共101页第十七页,共101页。(2)箍筋受压构造中的箍筋应为封闭式的。箍筋一般采用HB235级钢筋其直径不应小于d/4。且不应小于6 mm此处,d为纵向钢筋的最大直径

18、。箍筋间距不应大于400 mm,不应大于构件截面的短边尺寸 ,同时 在绑扎骨架(gji)中 不应大于15d,在焊接骨架(gji)中 不应大于20d,d为纵向钢筋的最小直径。当柱中全部纵向钢筋的配筋率超过3时,箍筋直径不宜小于8mm,并应焊成封闭式 或在箍筋末端做不小于135的弯钩 ,弯钩末端平直段的长度不应小于10倍箍筋直径 其间距不应大于10(d为纵向钢筋的最小直径),且不应大干 200 mm。当柱截面每边纵筋根数超过3根时。应设置复合箍筋 当柱的短边不大于400 mm,且纵向钢筋不多于4根时 可不设置复合箍筋(图6-35)。 第17页/共101页第十八页,共101页。第18页/共101页第

19、十九页,共101页。柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距应符合梁中搭接长度范围内的相应规定。工字形柱的翼缘厚度不宜小于120 mm。腹板厚度不宜小于100mm,当腹板开有孔时 在孔洞周边宜设置 23根直径(zhjng)不小于8 mm的封闭钢筋。腹板开孔的工字形柱 当孔的横向尺寸小于过截面高度的一半孔的竖向尺寸小于相邻两孔之间的净距时 柱的刚度可按实腹工字柱计算 但在计算承载力时应扣除孔洞的削弱部分;当对孔尺寸超过规定时柱的刚度和承载力应按双肢柱计算。 第19页/共101页第二十页,共101页。3、上、下层柱的接头在多层现浇钢筋混凝土结构中,一般在楼盖顶面处设置施工缝,上下柱须做成接头。通常是将

20、下层柱的纵筋伸出楼面一段距离,其长度为纵筋的搭接长度ll,与上层柱纵筋相搭接。纵向受拉钢筋绑扎搭接接头的搭接长度ll,应根据(gnj)位于同一连接区段的钢筋搭接接头的面积百分率,由ll=la计算(为纵向受拉钢筋搭接长度修正系数),且不应小于300mm;对受压钢筋的搭接长度取受拉钢筋搭接长度的0.7倍,且不应小于200 mm。la见附录8。 在搭接长度范围内箍筋应加密,当搭接钢筋为受拉时,其箍筋间距不应大于5d,且不应大于 100 mm;当搭接钢筋为受压时,其箍筋间距不应大于 10d,且不应大于200 mm。d为受力钢筋中的最小直径。 当上、下层柱截面尺寸不同时,可在梁高范围内将下层柱的纵筋弯折

21、一倾斜角,然后伸人上层柱,也可采用附加短筋与上层柱纵筋搭接。 第20页/共101页第二十一页,共101页。轴心受压构件内配有纵向钢筋和箍筋。根据箍筋的配置方式不同,轴心受压构件可分为配置普通(ptng)钢筋和配置间距较密的的螺旋箍筋(或环式焊接钢筋)两大类(图2-4),后者又称为螺旋式或焊接环式间接钢筋。轴心受压构件的纵向钢筋除了与混凝土共同承担轴6.36.3配有普通箍筋的轴心配有普通箍筋的轴心受压构件受压构件(gujin)(gujin)正截面承正截面承载力计算载力计算 第21页/共101页第二十二页,共101页。向用由外,还能承担由于初始偏心或其他偶然因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力、在

22、配置普通箍筋的轴心受压的件中,箍筋可以固定纵向受力钢筋的位置,防止纵向钢筋在混凝土破碎之前压屈,保证纵筋与混凝土共同受压直到构件破坏;螺旋形箍筋对混凝上有较强的环向约束用而能够提高向用由外,还能承担由于初始偏心或其他偶然因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力、在配置普通箍筋的轴心受压的件中,箍筋可以固定纵向受力钢筋的位置,防止纵向钢筋在混凝土破碎之前压屈,保证纵筋与混凝土共同受压直到构件破坏;螺旋形箍筋对混凝上有较强的环向约束用而能够提高(t go)(t go)构件的承载力和延性。构件的承载力和延性。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.受力分析及破坏特征受力分析及破坏特征

23、根据构件的长细比根据构件的长细比( (构件的计算长度构件的计算长度l0l0与构件的截面回转半径与构件的截面回转半径i i之比之比) )的不同,轴心受压构件可分为短构件的不同,轴心受压构件可分为短构件( (对一般截面对一般截面l0/i28l0/i28;对矩形截面;对矩形截面l0/i8l0/i8,b b为截面宽度为截面宽度) )和中长构件。习惯上将前者称为短柱后者称为长柱。和中长构件。习惯上将前者称为短柱后者称为长柱。 第22页/共101页第二十三页,共101页。钢筋混凝土轴心受压短柱的试验表明,在整个加载过程(guchng)中可能的初始偏心对构件承载力无明显影响;由于钢筋和混凝土之间存在着粘结力

24、、两者的压应变相等。当达到极限荷载时,钢筋混凝上短柱的极限压应变大致与混凝土棱柱体受压破坏时的压应变相同混凝土的应力达到棱柱体抗压强度fck。若钢筋的屈服压应变小于混凝土破坏时的压应变则钢筋将首先达到抗压屈服强度fyk,钢筋承担的压力维持不变,而继续增加的荷载全部由混凝土承担,直至混凝土被压碎,在这类构件中钢筋和混凝土的抗压强度都得到充分利用。 对于高强度钢筋在构件破坏时可能达不到屈服,当混凝土的强度等级不大于C50,向钢筋应力为s=0.002Es=0.002210N/2=400N/2,钢材的强第23页/共101页第二十四页,共101页。度不能被充分利用。总之,在轴心受压短柱中,不论受压钢筋在

25、构件破坏时是否屈服,构件的最终承载力都是由混凝土压碎来控制。在临近破坏时,短柱四周出现明显的纵向裂缝,箍筋间的纵向钢筋发生压曲外鼓,呈灯笼度不能被充分利用。总之,在轴心受压短柱中,不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服,构件的最终承载力都是由混凝土压碎来控制。在临近破坏时,短柱四周出现明显的纵向裂缝,箍筋间的纵向钢筋发生压曲外鼓,呈灯笼(dng long)(dng long)状状( (图图2-5)2-5),以混凝土压碎而告破坏。,以混凝土压碎而告破坏。对于钢筋混凝土轴心受压长柱:试验表明,加荷时由于种种因素形成的初始偏心距对试验结果影响较大,它将使构件产生附加弯矩和增加变形如图对于钢筋混凝土轴心受压

26、长柱:试验表明,加荷时由于种种因素形成的初始偏心距对试验结果影响较大,它将使构件产生附加弯矩和增加变形如图2-62-6所示所示. .对长细比很大的构件来说,则有可能在材料强度尚未达到以前,即由于构件丧失稳定而引起破坏对长细比很大的构件来说,则有可能在材料强度尚未达到以前,即由于构件丧失稳定而引起破坏( (图图2-7)2-7)。 第24页/共101页第二十五页,共101页。试验结果表明长往的承载力低于相同条件短柱的承载力,目前采用引入稳定系数试验结果表明长往的承载力低于相同条件短柱的承载力,目前采用引入稳定系数的方法来考虑长柱纵向挠曲的不利影响的方法来考虑长柱纵向挠曲的不利影响(yngxing)

27、(yngxing),值小于值小于1.01.0,且随着长细比的增大,且随着长细比的增大第25页/共101页第二十六页,共101页。表表2-12-1钢筋混凝土轴心受压构件钢筋混凝土轴心受压构件(gujin)(gujin)的稳定系数的稳定系数 第26页/共101页第二十七页,共101页。2. 配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算(j sun)方法在轴向设计值N作用下,轴心受压构件的计算(j sun)简图如图2-8所示。由静力平衡条件并考虑长细比等因素的影响后,承载力可按下式计算(j sun)(6-1)(9.0AfAfNcy式中式中钢筋混凝土构件的稳定系数按表钢筋混凝土构件的稳定系数按表2-12

28、-1取用;取用;NN轴向力设计值;轴向力设计值;fyfy钢筋抗压强度设计值,见附表钢筋抗压强度设计值,见附表2-32-3;fcfc混凝土轴心抗压强度设计值,见附表混凝土轴心抗压强度设计值,见附表1-21-2;AsAs全部纵向受压钢筋截面面积;全部纵向受压钢筋截面面积;AA构件截面面积构件截面面积, ,当纵向钢筋配筋率大于当纵向钢筋配筋率大于0.030.03时,时,A A改用改用Ac=A-AsAc=A-As;0.90.9为了保持为了保持(boch)(boch)与偏心受压构件正截面承载力计算具有相近与偏心受压构件正截面承载力计算具有相近的可靠度而引人的系数。的可靠度而引人的系数。 第27页/共10

29、1页第二十八页,共101页。当现浇钢筋混凝土轴心受压构件截面长边或直径小于300时,式(6-1)中混凝土强度设计值应乘以系数0.8构件质量(zhling)确有保障时不受此限)。 第28页/共101页第二十九页,共101页。1.受力分析及破坏特征混凝土三向受压强度试验表明,由于侧向压应力的作用,有效地阻止混凝土在轴向压力作用下所产生的侧向变形和内部微裂缝的发展,从而使混凝土的抗压强度有较大地提高。配置螺旋螺旋箍筋(或焊接环箍)就能起到这种作用。试验表明,当混凝土的轴向压力较大时(0.7fc左右)。混凝土纵向微裂缝开始迅速发展,导致混凝土出向变形明显增大。而配置足量的螺旋箍筋或焊接圆环箍筋就能约束

30、其侧向变形,对混凝土产生间接的被动侧向压力,箍筋则产生环向拉力。当荷载逐步加大到混凝上压应变(yngbin)超过无约束时的极限压应变(yngbin)后,箍筋外部的混凝土将被压坏开始剥落,而6.46.4配有螺旋式配有螺旋式( (或焊环式或焊环式) )箍筋的轴心箍筋的轴心受压构件受压构件(gujin)(gujin)正截面承载力计算正截面承载力计算第29页/共101页第三十页,共101页。箍筋以内即核心部分的混凝土则能继续承载,只有当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束混凝土侧向变形的能力时,核心混凝土才会被压碎而导致整个构件箍筋以内即核心部分的混凝土则能继续承载,只有当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束混凝

31、土侧向变形的能力时,核心混凝土才会被压碎而导致整个构件(gujin)(gujin)破坏,其破坏形态如图破坏,其破坏形态如图2-102-10所示。所示。2. 2. 配有螺旋式或焊接环式间接钢筋轴心受压构件配有螺旋式或焊接环式间接钢筋轴心受压构件(gujin)(gujin)正截面抗压承载力计算方法正截面抗压承载力计算方法配置了间距较密的螺旋箍筋或焊接圆环箍的轴心受压柱,其核心混凝土的抗压强度可按三向受压时的强度考虑可取配置了间距较密的螺旋箍筋或焊接圆环箍的轴心受压柱,其核心混凝土的抗压强度可按三向受压时的强度考虑可取 第30页/共101页第三十一页,共101页。fc1=fc+42 (6-8)式中,

32、式中,2是指间接钢筋是指间接钢筋(例螺旋箍筋或焊接环筋例螺旋箍筋或焊接环筋)对核心混凝土产生的被动侧向压内力对核心混凝土产生的被动侧向压内力(即径向压应力即径向压应力)。假设箍筋拉应力达到。假设箍筋拉应力达到(d do)屈服强度则从图屈服强度则从图2-11的平衡条件可得的平衡条件可得 sdsddAfcorcorssly22022cos22sddAfsdAfcorcorsslycorssly442222故第31页/共101页第三十二页,共101页。式中式中 fy箍筋抗拉强度设计值;Acor核心(hxn)混凝土面积Acord2cor/4;Asso箍筋的换算面积Asso(dcor/s) Assl;A

33、ssl螺旋箍筋的截面面积;dcor核心(hxn)混凝土直径; s螺旋箍筋的间距。构件的承载力应按下列公式构件的承载力应按下列公式(gngsh)(gngsh)计算计算 (6-10)21)4(sycorcsycorcAfAfAfAfN将式将式(6-9)(6-9)代入,得代入,得 (6-9)ssocoryAAf22即第32页/共101页第三十三页,共101页。(6-12)2syssoycorcAfAfAfN即即设计时,为了保持与偏心受压构件正截面受民承载力具有相近的可靠度,并且考虑间接钢筋对不同(b tn)强度等级混凝土约束效应影响差异。按下列公式近似计算 (6-13)2(9 . 0ssoysyco

34、rcAfAfAfNsAdAsscorsso1 (6-14)24(sycorssocorycAfAAAffN(6-11)第33页/共101页第三十四页,共101页。 fy间接钢筋的抗拉强度设计值,按附表2-3采用(ciyng);Acor构件的核心成面面积;间接钢筋内表面范围 的混凝土面积;Asso螺旋式或焊接环式间接钢筋的换算截面面积;dcor构件的核心负面直径;间接钢筋内表面之间 的距离;Ass1螺旋式或焊接环式单根间接钢筋的截面面积;s间接钢筋沿构件轴线方向的间距; 间接钢筋对混凝土约束的折减系数;当混凝 土强度等级不超过C50时,取0.85;当混凝土 强度等级为C80时,取0.85;其间按

35、线性内插 法确定。式中式中 第34页/共101页第三十五页,共101页。按式(6-13)算得的构件受件承载力设计值不应大于按式(6-6)算得的构件受压承载力设计值的1.5倍此外当通到下列任意一种情况时,不应计人间接钢筋的影响,而应按式(6-6)进行计算 (1)当l0/d12时;(2)当按式(6-13)算得的受压承载力小于按式(6-6)算得的受压承载力时; (3)当间接钢筋的换算(hun sun)截面面积Asso小于纵向钢筋的全部截面面积的25时。 第35页/共101页第三十六页,共101页。钢筋混凝土偏心受压构件是实际工程中广泛应用的受力构件之一。 构件同时受到轴向压力N及弯矩M的作用(zuy

36、ng),等效于对截面形心的偏心距为e0=MN的偏心压力的作用(zuyng)(图6-4)。 钢筋混凝士偏心受压构件的受力性能、破坏形态介于受弯构件与轴心受压构件之间。当N=0,Ne0=M时为受弯构件;当M=0,e0=0时为轴心受压构件。 故受弯构件和轴心受压构件相当于偏心受压构件的特殊情况。 第36页/共101页第三十七页,共101页。偏心受压构件的破坏形态和机理 钢筋(gngjn)混凝土偏心受压构件也有长柱和短柱之分。现以工程中常用的截面两侧纵向受力钢筋(gngjn)为对称配置的(As=As)偏心受压短柱为例,说明其破坏形态和破坏特征。随轴向力N在截面上的偏心距e0大小的不同和纵向钢筋(gng

37、jn)配筋率(=Asbh0)的不同,偏心受压构件的破坏特征有两种:第37页/共101页第三十八页,共101页。 受拉破杯受拉破杯大偏心受压情况大偏心受压情况轴向力轴向力N N的偏心距的偏心距(e0(e0)较大且纵向受拉钢筋的配)较大且纵向受拉钢筋的配筋率不高时,受荷后部分截面受压,部分受拉。受拉筋率不高时,受荷后部分截面受压,部分受拉。受拉区混凝土较早地出现横向裂缝,由于配筋率不高,受区混凝土较早地出现横向裂缝,由于配筋率不高,受拉钢筋拉钢筋(As)(As)应力增长较快,首先到达屈服。随着裂缝应力增长较快,首先到达屈服。随着裂缝的开展。受压区高度减小成后受压钢筋的开展。受压区高度减小成后受压钢

38、筋(As)(As)屈服,屈服,压区混凝土压碎。其破坏形态与配有受压钢筋的适梁压区混凝土压碎。其破坏形态与配有受压钢筋的适梁筋相似筋相似( (图图6-5a)6-5a)。因为这种偏心受区构件的破坏是由于受拉钢筋首因为这种偏心受区构件的破坏是由于受拉钢筋首先达到屈服,而导致的压区混凝土压坏,其承载力主先达到屈服,而导致的压区混凝土压坏,其承载力主要取决于受拉钢筋,故称为受拉破坏,这种破坏有明要取决于受拉钢筋,故称为受拉破坏,这种破坏有明显的预兆,横向裂缝显着开展,变形急剧显的预兆,横向裂缝显着开展,变形急剧(jj)(jj)增大增大。具有塑性破坏的性质。具有塑性破坏的性质。第38页/共101页第三十九

39、页,共101页。第39页/共101页第四十页,共101页。(2)受压破坏小偏心受压情况当轴向力N的偏心距较小,或当偏心距较大但纵向受拉钢筋配筋率很高时,截面可能部分受压、部分受拉,图6-5b,也可能全截面受压(图6-5c),它们的共同特点是 构件的破坏是由于受压区混凝土到达(dod)其抗压强度,距轴力较远一侧的钢筋,无论受拉或受压,一般均未到屈服,其承载力主要取决于受压区混凝土及受压钢筋,故称为受压破坏。这种破坏缺乏明显的预兆,具有脆性破坏的性质。2 .两类偏心受压破坏的界限两类破坏的本质区别就在于破坏时受拉钢筋能否达到屈服。若受拉钢筋先屈服,然后是受压区混凝土压碎即为受拉破坏,若受拉钢筋或远

40、离轴力一侧钢筋无论受拉还是受压均未屈服,受压混凝土先压碎,则为受压破坏。第40页/共101页第四十一页,共101页。 那么两类破坏那么两类破坏(phui)(phui)的界限应该是当受拉钢筋开始的界限应该是当受拉钢筋开始屈服的同时受压区混凝土达到极限压应变。屈服的同时受压区混凝土达到极限压应变。 用截面应变表示用截面应变表示( (图图6-6)6-6)这种特性这种特性 可以看出其界限可以看出其界限与受弯构件中的适筋破坏与受弯构件中的适筋破坏(phui)(phui)与超筋破坏与超筋破坏(phui)(phui)的的界限完全相同。当采用热轧钢筋配筋时,当界限完全相同。当采用热轧钢筋配筋时,当bb受拉受拉

41、钢筋先屈服,然后混凝土压碎,肯定为受拉破坏钢筋先屈服,然后混凝土压碎,肯定为受拉破坏(phui)(phui)大偏心受压破坏大偏心受压破坏(phui)(phui);否则为受压破坏;否则为受压破坏(phui)(phui)小偏心受压破坏小偏心受压破坏(phui)(phui)。第41页/共101页第四十二页,共101页。偏心受压构件的纵向弯曲影响偏心受压构件的纵向弯曲影响 钢筋混凝士偏心受压构件中的轴向力在结构钢筋混凝士偏心受压构件中的轴向力在结构发生层间位移和挠曲变形时会引起附加内力,即发生层间位移和挠曲变形时会引起附加内力,即二阶效应。如在有侧移框架中,二阶效应主要二阶效应。如在有侧移框架中,二阶

42、效应主要(zhyo)(zhyo)是指竖向荷载在产生了侧移的框架中引是指竖向荷载在产生了侧移的框架中引起的附加内力起的附加内力 即通常称为即通常称为- -效应,在无侧移效应,在无侧移框架中,二阶效应是指轴向力在产生了挠曲变形框架中,二阶效应是指轴向力在产生了挠曲变形的柱段中引起的附加内力,通常称为的柱段中引起的附加内力,通常称为-效应效应。第42页/共101页第四十三页,共101页。下面介绍两种考虑二阶效应的方法。下面介绍两种考虑二阶效应的方法。 (1)无侧移钢筋混凝土柱:无侧移钢筋混凝土柱:-l0法法对于无侧移钢筋混凝土柱在偏心压力作用下将产生挠曲变对于无侧移钢筋混凝土柱在偏心压力作用下将产生

43、挠曲变形,即侧向挠度形,即侧向挠度af(图图6-8)。侧向挠度引起附加。侧向挠度引起附加(fji)弯矩弯矩Naf。当柱的长细比较大时,挠曲的影响不容忽视,计算中须考虑侧当柱的长细比较大时,挠曲的影响不容忽视,计算中须考虑侧向挠度引起的附加向挠度引起的附加(fji)弯矩对构件承载力的影响按长细比的不弯矩对构件承载力的影响按长细比的不同,钢筋混凝土偏心受压柱可分为短柱、长柱和细长柱。同,钢筋混凝土偏心受压柱可分为短柱、长柱和细长柱。第43页/共101页第四十四页,共101页。短柱当柱的长细比较小时,侧向挠度af与初始偏心距ei相比很小,可略去(l q)不计,这种柱称为短柱。规范规定当构件长细l0h

44、5或l0/d5或l0/i17.5时,l0为构件计算长度,h为截面高度,d为圆形我面直径,i为截面的回转半径。),可不考虑挠度对偏心距的影响。短柱的N与M为线性关系(图6-9中直线OB),随荷的增大直线与NM相关曲线交于B点,到达承载能力极限态,属于材料破坏。 第44页/共101页第四十五页,共101页。长柱矩形截面柱8l0h30时,T形及工形截面柱28l0/i104时,环形及圆形截面柱7b时,属于小偏心受压构件;第54页/共101页第五十五页,共101页。偏心受压构件常用的截面偏心受压构件常用的截面(jimin)形式有矩形截面形式有矩形截面(jimin)和工字和工字形截面形截面(jimin)两

45、种;两种;其截面其截面(jimin)的配筋方式有不对称配筋和对称配筋两种;的配筋方式有不对称配筋和对称配筋两种;截面截面(jimin)受力的破坏形式有受拉破坏和受压破坏两种类型、从受力的破坏形式有受拉破坏和受压破坏两种类型、从承载力的计算又可分为截面承载力的计算又可分为截面(jimin)设计和截面设计和截面(jimin)复核两种复核两种情况。情况。1.矩形截面矩形截面(jimin)偏心受压构件计算偏心受压构件计算(1)基本计算公式基本计算公式偏心受压构件采用与受弯构件相同的基本假定,根据偏心受压偏心受压构件采用与受弯构件相同的基本假定,根据偏心受压构件破坏时的极限状态和基本假定,可绘出矩形截面

46、构件破坏时的极限状态和基本假定,可绘出矩形截面(jimin)偏心偏心受压构件正截面受压构件正截面(jimin)承载力计算图式如图承载力计算图式如图(6-10)。 6.6 不对称配筋矩形截面不对称配筋矩形截面(jimin)偏心受压构件偏心受压构件 正截面正截面(jimin)承载力计算承载力计算第55页/共101页第五十六页,共101页。第56页/共101页第五十七页,共101页。sysycAfAfbxfN 1 )2()(010 xhbxfahAfMcssy (6-6)(6-7)大偏心受压构件的截面计算(b)大偏心受压时受拉钢筋应力s=fy,根据(gnj)轴力和对受拉钢筋合力中心取矩的平衡(图6-

47、10a)有 式中,式中,e为轴向力为轴向力N至钢筋至钢筋As合中心的距离合中心的距离 e=ei+h/2-as (6-8) 为了为了(wi le)保证受压钢筋保证受压钢筋(As)应力到力到达应力到力到达fy及受拉钢筋及受拉钢筋应力到力到达应力到力到达fy,上式需符合下列条件,上式需符合下列条件Ne第57页/共101页第五十八页,共101页。x2as (6-9)xbh0 (6-10)当当x=bh0时,为大小时,为大小(dxio)偏心受压的界限情况,偏心受压的界限情况,在式在式(6-6)中取中取x=bh0,可写出界限情况下的轴向力,可写出界限情况下的轴向力Nb的表的表达式达式Nb=1fc bbh0+

48、fyAs-fyAs (6-11) 当截面尺寸、配筋面积及材料的强度为以知时,当截面尺寸、配筋面积及材料的强度为以知时,Nb为为定植,可按式定植,可按式(6-11)确定。如作用在该截面上的轴向力的设确定。如作用在该截面上的轴向力的设计值计值(NNb),则为大偏心受压的情况;若,则为大偏心受压的情况;若 NNb,则为小,则为小偏心受压的情况。偏心受压的情况。 第58页/共101页第五十九页,共101页。小偏心小偏心(pinxn)受压构件的截面计算受压构件的截面计算(b)距轴力较远一侧纵筋距轴力较远一侧纵筋(As)中应力中应力sfy(图图6-10c),这时,这时 sssycAAfbxfN 1)()2

49、(001ssycahAfxhbxfNe (6-12)(6-13)式中,式中,ss在理论上可按应变的平截面假定确定在理论上可按应变的平截面假定确定ss,再由,再由s=sEss=sEs确定,但计算过于确定,但计算过于(guy)(guy)复杂。由于复杂。由于ss与与有关,根据实测结果可近似按下式计算,即有关,根据实测结果可近似按下式计算,即 11 bySf(6-14)按上式算得的钢筋应力符合下列(xili)条件 ysyff (6-15)当当b21-b时,取时,取s=-fy。第59页/共101页第六十页,共101页。(2)截面配筋计算当截面尺寸、材料强度及荷载产生的内力设计值N和M均为已知,要求计算需

50、配置的纵向钢筋以As及As时,需首先判断是哪一类偏心受压情况,才能采用相应的公式进行(jnxng)计算。 两种偏心受压情况的判别 先近似按下面方法进行(jnxng)判别当ei0.3h0时,为小偏心受压情况;当ei0.3h0时,可按大偏心受压计算 判别两种偏心受压情况的实质条件是:b为大偏心受压;b为小偏心受压。但在开始截面配筋计算时,As及As为未知,将无从计算相对受压区高度,因此也就不能利用来判别。第60页/共101页第六十一页,共101页。)()()5 . 01(0201max,0201sycssybbcsahfbhfNeahfbhfNeA (6-16)上式中上式中e=ei+h/2-ase

51、=ei+h/2-as按上式算得的按上式算得的AsAs应不小于应不小于0.002bh0.002bh,否则,否则(fuz)(fuz)应取应取As As =0.002bh =0.002bh 关于以0.3 h0作为大小偏心受压近似分界界限的推导,可见参考文献8。大偏心受压构件(gujin)的配筋计算A受压钢筋人及受拉钢筋均未知情况1两个基本公式(6-10)及(6-11)中有三个未知数:As,As及x ,故不能得出唯一的解。为了使总的配筋面积(As+As)为最小,和双筋受弯构件(gujin)一样,可取x=bh0,则由式(6-11)可得 第61页/共101页第六十二页,共101页。将式(616)算得的As

52、代入 式(610)可得:按上式算得的As应不小于minbh,否则应取(yn q)As =minbhB受压钢筋As已知,求As情况2 设计方法与双筋截面相似由式(66)有 ysybcsfNAfbhfA01scssysbhfahAfNe211)(2010再求得:判断一下,有如下判断一下,有如下(rxi)三种情况:三种情况:bhfNAfhbfAhaysycbsmin01s02. 1则有:若第62页/共101页第六十三页,共101页。002)(,2,2. 31(. 2sisyssssssssbaheeahfNeAAaxAhaAAA大大其中:合力点取矩,则有:对取不能屈服表明若设计)即按情况和配置不足,

53、应重新设计表明若第63页/共101页第六十四页,共101页。小偏心受压构件的配筋计算I.受弯平面内的计算:将s的公式(gngsh)(6-14)代人式(6-12)及式(6-13),并将x代换为x=h0,则小偏心受压的基本公式(gngsh)为 (6-22)(6-23)(6-24)式式(6-22)(6-22)及式及式(6-23)(6-23)中有三个未知数中有三个未知数,AsAs及及AsAs故不能得出唯一的解、一般情况故不能得出唯一的解、一般情况(qngkung)(qngkung)下下AsAs无论拉压其应力都达不到强度无论拉压其应力都达不到强度设计值,故配置数量很多的钢筋是无意义的。故可设计值,故配置

54、数量很多的钢筋是无意义的。故可取取AsAs0.002bh0.002bh,但考虑到在,但考虑到在N N较大而较大而e0e0较小的全较小的全截面受压情况截面受压情况(qngkung)(qngkung)下如附加偏心下如附加偏心第64页/共101页第六十五页,共101页。(6-25)式中式中ee为轴向力为轴向力N N至至AsAs合力中心的距离合力中心的距离(jl)(jl),这时取,这时取=1.0=1.0对对AsAs最不利,故最不利,故 (6-26)距距eaea与荷载偏心与荷载偏心(pinxn)(pinxn)距距e0e0方向相反,即方向相反,即eaea使使e0e0减小。对减小。对距轴力较远一侧受压钢筋距

55、轴力较远一侧受压钢筋AsAs将更不利将更不利( (图图6-11)6-11)。对。对AsAs合力中合力中心取矩心取矩 按式按式(6-25)求得的求得的As,应不小于,应不小于0.002bh,否则,否则(fuz)应取应取As=0.002bh。第65页/共101页第六十六页,共101页。为了说明式(6-25)的控制范围,令式(6-25)等于0.002bh,对常用(chn yn)的材料强度及as/h0比值进行数值分析的结果表明当 N1fcbh时,按式(6-25)求得的As,才有可能大于0.002bh; 当N1fcbh时,按式(6-25)求得As将小于0.002bh,应取As=0.002bh。在小偏心受

56、压情况下,As可直接由式(6-25)或0.002bh中的较大值确定,当As确定后,小偏心受压的基本公式(6-22)及式(6-23)中只有两个未知数及As,故可求得唯一的解。将式(6-25)或0.002bh中的As较大值代入基本公式消去As求解(6-27)第66页/共101页第六十七页,共101页。 判断一下(yxi)可能出现四种情形: A. 如b表明s=fy,按大偏心受压构件计算B如b 21-b,将代人式(6-23)可求得As,显然As应不小于0.002bh;否则取As=0.002bh;C如21-b h/h0,这时s=-fy,基本公式转化为 将As代人上式,需按下式重新(chngxn)求解及A

57、s (6-28) 同样(tngyng) As应不小于 0002bh,否则取As=0.002bh。 第67页/共101页第六十八页,共101页。D.如 h/h0 ,表明s=fy且h/h0,代入式(612)和(613),可求得AS和AS II.受弯平面外的验算对矩形截面小偏心受压构件,除进行弯矩作用平面内的偏心受力计算外,还应对(yngdu)垂直于弯矩作用平面按轴心受压构件进行验算。 由l0/b查表21得,验算: 矩形截面偏心受压构件截面配筋计算流程见图6-12。现将非对称配筋偏心受压构件截面设计计算步骤归结如下:由结构功能要求及刚度条件初步确定截面尺寸b、h;由混凝土保护层厚度及预估钢筋的直径确

58、定as,as计算h0及0.3h0。AffAANcyss9 . 0第68页/共101页第六十九页,共101页。 由截面上的设计内力,计算偏心距 e。=MN,确定附加偏心距 ea(20 mm或 h30的较大值),进而计算初始偏心距ei=e。+ea。 由构件的长细比 l0/h 确定是否考虑偏心距增大系数进而计算。若弹性分析中已考虑二阶效应者,不计算此项。将ei(或MNea)与0.3h0比较来初步判别(pnbi)大小偏心。当ei(或MNea)0.3h0时,按大偏心受压考虑。根据As和As状况可分为:As和As均为未知,引入x=bhb,由式(6-16),(6-17)确定As和As。As已知求As,由式(

59、6-6)、(6-7)两方程可直接求As;As已知求 As,但xas,按式(6-21)求As;第69页/共101页第七十页,共101页。当ei(或MNea)0.3h0时,按小偏心受压考虑。由式(6-25)或0.002bh中取较大值确定As,由基本公式(6-14)与式(6-12)或式(6-13)求及As。求时,采用式(6-27)或式(6-28),As由式(6-22)确定。此外,还应对垂直于弯矩作用平面按轴心受压构件进行验算。将计算所得的As和As,根据截面构造(guzo)要求确定钢筋的直径和根数,并绘出截面配筋图。 截面承载力复核当构件的截面尺寸、配筋面积As及As,材料强度及计算长度均为已知。要

60、求根据给定轴力设计值N或(偏心距e0)确定构件所能承受的弯矩设计值M(或轴向力N)时属于截面承载力复核问题。一般情况下。 单向偏心受压构件应进行两个平面内的承载力汁算,弯矩作用平面内承载力计算及垂直于弯矩作用平面的承载力计算。 第70页/共101页第七十一页,共101页。第71页/共101页第七十二页,共101页。B. 给定荷载的偏心距e0,求轴向力设计值N由于截面(jimin)尺寸、配筋及e0为已知 1.ea=20mm或h/30, ei=e0+ea, 2.当 ei0.3h0时,按大偏心受压情况进行截面(jimin)复核 3.取 1=1.0按已知的l0/h由式(6-3)计算偏心距增大系数; 4

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论