ch10-轴心受力构件承载力计算解读课件

第10章轴心受力构件承载力计算10.1轴心受拉构件10.2轴心受压构件10.2.1普通箍筋轴心受压构件的承载力计算10.2.2螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算第10章轴心受力构件承载力计算10.1轴心受拉构件10.

定义作用在构件上的纵向拉力与构件截面形心线重合的构件

实例只有少数构件设计成钢筋混凝土轴心受拉构件。混凝土的抗拉强度很低（约为混凝土立方体抗压强度的1/12～1/20），在较小的拉力作用下就会开裂，因此，采用钢筋混凝土轴心受拉构件是很不经济的常见：拱和桁架中的拉杆、桁架的受拉腹杆、圆形水池壁§10.1钢筋混凝土轴心受拉构件定义作用在构件上的纵向拉力与构件截面形心线重合的构件实10.1轴心受拉构件正截面承载力计算

轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通，纵向受拉钢筋达到其受拉屈服强度，正截面承载力公式如下：

——纵向钢筋抗拉强度设计值；N——轴心受拉承载力设计值。

轴心受拉构件从加载到破坏，其受力过程分为三个阶段：从加载到砼受拉开裂前，砼开裂后到钢筋即将屈服，受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。10.1轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉破坏

受力过程§10.2钢筋混凝土轴心受拉构件受力过程§10.2钢筋混凝土轴心受拉构件10.2轴心受压构件承载力计算受压构件的三种形态1）纵向钢筋与横向箍筋构件2）纵向钢筋与连续螺旋箍筋构件3）组合受压构件，纵向配置型钢、圆钢管，甚至附加纵筋钢管10.2轴心受压构件承载力计算受压构件的三种形态钢管10.2.1普通箍筋轴心受压构件的承载力计算◆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、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，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：纵筋的作用？

箍筋的作用？10.2.1普通箍筋轴心受压构件的承载力计算◆在实际结构一、轴心受压短柱的受力分析及破坏轴心受压短柱轴心受压短柱的正截面承载力：轴心受压短柱的破坏为材料破坏。一、轴心受压短柱的受力分析及破坏轴心受压短柱轴心受压短柱的正ch10-轴心受力构件承载力计算解读课件二、轴心受压长柱的受力及破坏轴心受压长柱稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关注意：如果柱在两个方向支承条件不同，应取两个方向l0’和l0分别计算长细比，取较大值查表确定稳定系数j

。二、轴心受压长柱的受力及破坏轴心受压长柱稳定系数稳定系数j可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。轴心受压长柱的正截面承载力：用于截面设计与截面校核时，只需计算出长细比，查表确定j

，然后代入基本数据计算即可。二、轴心受压长柱的受力及破坏可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载三、受压构件一般构造要求1.材料强度：混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25~C40，在高层建筑中，C50~C60级混凝土也经常使用。钢筋：通常采用HRB335级和HRB400级钢筋，不宜过高。2.截面形状和尺寸：◆采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。◆圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。◆柱的截面尺寸不宜小于250mm×250mm，且一般应控制在l0/b≤30及l0/h≤25范围内。◆当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。三、受压构件一般构造要求1.材料强度：2.截面形状和尺寸：3.纵向钢筋：

1)直径及根数◆柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于8根，不应少于6根，且应沿周边均匀布置。

2)配筋率◆

《规范》规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%；当混凝土强度等级大于C60时不应小于0.7%；当纵向钢筋等级为HRB400或RRB400时，不应小于0.5％。一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%。◆另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超过5%。◆全部纵向钢筋的配筋率按r=(A's+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按r'=A's/A计算，其中A为构件全截面面积。3.纵向钢筋：3)纵筋间距◆当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于50mm。◆对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小间距应按梁的规定取值(上层30mm&1.5d)。截面各边纵筋的中距不宜大于300mm。4.箍筋：◆受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不小于6mm，此处d为纵筋的最大直径。◆箍筋间距不应大于400mm及构件截面短边尺寸，且不应大于15d，此处d为纵筋的最小直径。◆当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不应小于8mm，箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于200mm；箍筋末端应做成135°的弯钩，且弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径，或焊成封闭式。3)纵筋间距4.箍筋：◆当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过4根时，应设置复合箍筋。◆对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时产生向外的拉力，使折角处混凝土破损。◆当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过3根时例题讲解:例10-1：某多层现浇框架结构房屋，底层中间柱按轴心受压构件计算。该柱以承受恒荷载为主，安全等级二级。轴力设计值N＝2160kN，从基础顶面到一层楼盖顶面的高度H＝5.6m，混凝土强度等级C25，钢筋采用HRB400。求：该柱截面尺寸及纵筋面积5600N=2160kN例题讲解:例10-1：某多层现浇框架结构房屋，底层中间柱按轴【解】基本设计参数：fc=11.9N/mm2，fy=360N/mm21）初定截面尺寸轴心受压构件，采用正方形截面。轴力值较大，取b＝h＝400mm。2）确定稳定系数取计算长度l0=1.0H=5600mm则3）计算纵筋面积4255600N=2160kN【解】基本设计参数：fc=11.9N/mm2，fy=360N10.2.2螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算10.2.2螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度ch10-轴心受力构件承载力计算解读课件达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k≤50N/mm2时，取a=1.0；当fcu,k=80N/mm2时，取a=0.85，其间直线插值。《规范》公式螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k≤50N/mm2时采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。◆如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。《规范》规定：●按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。◆对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。《规范》规定：●对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。◆螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证有一定约束效果，《规范》规定：●

螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋A's

面积的25%●螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，s也不宜小于40mm。采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。【例10-2】某现浇框架结构体系宾馆，其门厅现浇的圆形钢筋混凝土柱直径450mm，承受轴向压力设计值N＝4680kN，从基础顶面到一层楼盖顶面的距离H＝4.5m，混凝土强度等级C30，柱中纵向钢筋HRB400，箍筋HPB235。试进行该柱的配筋计算。【解】基本参数：fc＝14.3N/mm2；HRB400级钢筋，fy＝fy’＝360N/mm2；HPB235级钢筋，fyv＝210N/mm2。1）按普通箍筋柱计算取计算长度l0=1.0H=4500mm，则【例10-2】某现浇框架结构体系宾馆，其门厅现浇的圆形钢筋混dcor＝450－2×30＝390mm2）按螺旋式箍筋柱计算dcor＝450－2×30＝390mm2）按螺旋式箍筋柱计算1025S＝45mm14@451025S＝45mm14@453）承载力复核3）承载力复核一、轴心受压短柱的受力及破坏轴心受压短柱轴心受压短柱的正截面承载力：轴心受压短柱的破坏为材料破坏。本节内容一、轴心受压短柱的受力及破坏轴心受压短柱轴心受压短柱的正截面二、轴心受压长柱的受力及破坏轴心受压长柱稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。二、轴心受压长柱的受力及破坏轴心受压长柱稳定系数稳定系数j螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k≤50N/mm2时，取a=1.0；当fcu,k=80N/mm2时，取a=0.85，其间直线插值。三、轴心受压螺旋箍筋柱的承载力螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k≤50N/mm2时本节结束谢谢本节结束第10章轴心受力构件承载力计算10.1轴心受拉构件10.2轴心受压构件10.2.1普通箍筋轴心受压构件的承载力计算10.2.2螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算第10章轴心受力构件承载力计算10.1轴心受拉构件10.

定义作用在构件上的纵向拉力与构件截面形心线重合的构件

实例只有少数构件设计成钢筋混凝土轴心受拉构件。混凝土的抗拉强度很低（约为混凝土立方体抗压强度的1/12～1/20），在较小的拉力作用下就会开裂，因此，采用钢筋混凝土轴心受拉构件是很不经济的常见：拱和桁架中的拉杆、桁架的受拉腹杆、圆形水池壁§10.1钢筋混凝土轴心受拉构件定义作用在构件上的纵向拉力与构件截面形心线重合的构件实10.1轴心受拉构件正截面承载力计算

轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通，纵向受拉钢筋达到其受拉屈服强度，正截面承载力公式如下：

——纵向钢筋抗拉强度设计值；N——轴心受拉承载力设计值。

轴心受拉构件从加载到破坏，其受力过程分为三个阶段：从加载到砼受拉开裂前，砼开裂后到钢筋即将屈服，受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。10.1轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉破坏

受力过程§10.2钢筋混凝土轴心受拉构件受力过程§10.2钢筋混凝土轴心受拉构件10.2轴心受压构件承载力计算受压构件的三种形态1）纵向钢筋与横向箍筋构件2）纵向钢筋与连续螺旋箍筋构件3）组合受压构件，纵向配置型钢、圆钢管，甚至附加纵筋钢管10.2轴心受压构件承载力计算受压构件的三种形态钢管10.2.1普通箍筋轴心受压构件的承载力计算◆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、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，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：纵筋的作用？

箍筋的作用？10.2.1普通箍筋轴心受压构件的承载力计算◆在实际结构一、轴心受压短柱的受力分析及破坏轴心受压短柱轴心受压短柱的正截面承载力：轴心受压短柱的破坏为材料破坏。一、轴心受压短柱的受力分析及破坏轴心受压短柱轴心受压短柱的正ch10-轴心受力构件承载力计算解读课件二、轴心受压长柱的受力及破坏轴心受压长柱稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关注意：如果柱在两个方向支承条件不同，应取两个方向l0’和l0分别计算长细比，取较大值查表确定稳定系数j

。二、轴心受压长柱的受力及破坏轴心受压长柱稳定系数稳定系数j可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。轴心受压长柱的正截面承载力：用于截面设计与截面校核时，只需计算出长细比，查表确定j

，然后代入基本数据计算即可。二、轴心受压长柱的受力及破坏可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载三、受压构件一般构造要求1.材料强度：混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25~C40，在高层建筑中，C50~C60级混凝土也经常使用。钢筋：通常采用HRB335级和HRB400级钢筋，不宜过高。2.截面形状和尺寸：◆采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。◆圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。◆柱的截面尺寸不宜小于250mm×250mm，且一般应控制在l0/b≤30及l0/h≤25范围内。◆当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。三、受压构件一般构造要求1.材料强度：2.截面形状和尺寸：3.纵向钢筋：

1)直径及根数◆柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于8根，不应少于6根，且应沿周边均匀布置。

2)配筋率◆

《规范》规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%；当混凝土强度等级大于C60时不应小于0.7%；当纵向钢筋等级为HRB400或RRB400时，不应小于0.5％。一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%。◆另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超过5%。◆全部纵向钢筋的配筋率按r=(A's+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按r'=A's/A计算，其中A为构件全截面面积。3.纵向钢筋：3)纵筋间距◆当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于50mm。◆对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小间距应按梁的规定取值(上层30mm&1.5d)。截面各边纵筋的中距不宜大于300mm。4.箍筋：◆受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不小于6mm，此处d为纵筋的最大直径。◆箍筋间距不应大于400mm及构件截面短边尺寸，且不应大于15d，此处d为纵筋的最小直径。◆当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不应小于8mm，箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于200mm；箍筋末端应做成135°的弯钩，且弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径，或焊成封闭式。3)纵筋间距4.箍筋：◆当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过4根时，应设置复合箍筋。◆对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时产生向外的拉力，使折角处混凝土破损。◆当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过3根时例题讲解:例10-1：某多层现浇框架结构房屋，底层中间柱按轴心受压构件计算。该柱以承受恒荷载为主，安全等级二级。轴力设计值N＝2160kN，从基础顶面到一层楼盖顶面的高度H＝5.6m，混凝土强度等级C25，钢筋采用HRB400。求：该柱截面尺寸及纵筋面积5600N=2160kN例题讲解:例10-1：某多层现浇框架结构房屋，底层中间柱按轴【解】基本设计参数：fc=11.9N/mm2，fy=360N/mm21）初定截面尺寸轴心受压构件，采用正方形截面。轴力值较大，取b＝h＝400mm。2）确定稳定系数取计算长度l0=1.0H=5600mm则3）计算纵筋面积4255600N=2160kN【解】基本设计参数：fc=11.9N/mm2，fy=360N10.2.2螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算10.2.2螺旋箍筋轴心受压构件的承载力计算混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度ch10-轴心受力构件承载力计算解读课件达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k≤50N/mm2时，取a=1.0；当fcu,k=80N/mm2时，取a=0.85，其间直线插值。《规范》公式螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k≤50N/mm2时采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。◆如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。《规范》规定：●按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。◆对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。《规范》规定：●对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。◆螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证有一定约束效果，《规范》规定：●

螺旋箍筋的换算面积As