1、钢筋砼受压构件/第5章 钢筋砼受压构件承载力计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/概 述/水电站厂房柱/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/概 述/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/概 述/受压构件分为轴心受压和偏心受压/实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范 对偏心很小可略去不计，构件按轴心受压计算/偏心受压构件：柱、墙 大偏心受压：(受拉破坏） 小偏心受压：(受压破坏） 实际构件：轴力、弯矩、剪力同时作用 单向偏心受压构件：框架边柱 双向偏心受压构件：框架角柱/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求

2、/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求/一、截面形式和尺寸 采用方形或矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，长短边比值1/52/5。也可采用T形、工字形截面。 桩常用圆形截面。 截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长300mm。 截面边长 800mm，50mm为模数，边长800mm，以100mm为模数。 二、砼 受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强度较高的砼，如C20、C25 、C30或更高/5/1 受压构件的构造要求/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求/三、纵向钢筋 作用：协助砼受压；承担弯矩。 常用HRB335、 HRB400级。 不宜用

3、高强钢筋(为什么？) 。 直径12mm，常用直径1232mm。 现浇时纵筋净距50mm，最大间距300mm。 长边600mm，中间设1016mm纵向构造钢 筋，间距500mm/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求/受压钢筋数量不能过少。规范规定： HPB235 ： 偏压构件受压或受拉筋配筋率0/25(柱)或0/20(墙)； HRB335 、 HRB400 、 RRB400级钢： 偏压构件受压或受拉筋配筋率0/20(柱)或0/15(墙)； 轴心受压构件：全部纵筋配筋率 0/6。 纵筋不宜过多，合适配筋率0/82/0/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造

4、要求/四、箍筋 作用： 阻止纵筋受压向外凸，防止砼保护层剥落； 约束砼； 抗剪。 箍筋应为封闭式。 纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求/箍筋直径和间距/直径： 不应小于0/25倍纵向钢筋的最大直径，亦不应小于6mm； 间距： （绑扎骨架） （***骨架）/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/1 受压构件的构造要求/截面有内折角时箍筋的布置/基本箍筋和附加箍筋/1-基本箍筋 2-附加箍筋/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/短柱 应变 柱全截面受压，压应变均匀。 钢筋与砼共同变形，压应变保持一样/一、试验

5、结果/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/受力过程（图5-5） 荷载较小，砼和钢筋应力比符合弹模比。 荷载加大，应力比不再符合弹模比。 荷载长期持续作用，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起 应力重分配。钢筋受力比例增大，砼受力比例减小。 破坏时，砼的应力达到 fc ，钢筋应力达到fy/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/不同箍筋短柱的荷载应变图/A不配筋的素砼短柱； B配置普通箍筋的钢筋砼短柱； C配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱/箍筋形式和间距对受力有较大影响/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/不同箍筋短柱的荷载应变图/钢筋混凝土

6、短柱与素混凝土短柱比： 承载力高 延性好 螺旋箍筋对延性的增加更显著/普通箍筋短柱正截面极限承载力由两部分组成/Nu破坏时的极限轴向力； Ac砼截面面积； A s全部纵向受压钢筋截面面积/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/长柱不仅发生压缩变形，还发生纵向弯曲。 （原因： 效应/长柱破坏荷载小于短柱，柱子越细长小得越多/用稳定系数 表示长柱承载力较短柱的降低/2 长柱/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/影响 值的主要因素为长细比l0/b/l0/b8时

7、可根据长细比查表/计算长度 l0/l0=0/5 l/多层房屋中计算长度取值：和楼盖刚度有关 现浇楼盖：底层柱 l01/0H 其余各层柱 l01/25H 装配楼盖：底层柱 l01/25H 其余各层柱 l01/ 5H/l0=0/7 l/l0=1/0 l/l0=2 l/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/2 轴心受压构件正截面承载力计算/二、普通箍筋柱的计算/N 轴力设计值(包括0 和 值在内)； A 构件截面面积； As 全部纵筋的截面面积； 轴压构件的稳定系数/基本公式/截面设计/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/5/

8、3 偏心受压构件正截面承载力计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/一、试验结果/1受拉破坏大偏心受压破坏/破坏性质：延性破坏/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/e0很小，全部受压/e0稍大，小部分受拉/e0较大，拉筋过多/产生条件： （1）偏心距很小，全截面受压。 （2）偏心距稍大，小部分受拉，但受拉钢筋靠近中和轴，应力很小。 （3）偏心距较大，但受拉钢筋配置特别多。（类似超筋梁/2受压破坏小偏心受压破坏/个别情况， e0极小，As配置过少，破坏可能在距轴向力较远一侧发生/破坏特征： 一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先

9、达到极限压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/破坏性质：脆性破坏/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/二、大小偏心的界限/界限破坏：受拉钢筋达到屈服应变时，受压区混凝土也刚好达到极限压应变而压碎/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/三、矩形截面偏心受压构件的计算 基本假定同受弯构件。 承载力计算的基本公式/N轴向力设计值(包括 和 值在内)； 受拉边或受压较小边钢筋的应力； e0轴向力对截面重心的偏心距，e0MN

10、/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/受拉侧钢筋应力ss /根据平截面假定/取/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/即 时，取/为避免采用上式出现 x 的三次方程/考虑：当x =xb，ss=fy/当x =0/8，ss=0/中和轴正好通过As位置/即 时，取/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/四、偏心受压构件纵向弯曲的考虑/二阶效应引起附加弯矩/构件长细比越大，f越大， 越大/对于短柱，可不考虑二阶效应 对于长细比较大的偏心受压构件，二阶效应对承载力的降低不可忽略/考虑二阶效应的计算方法

11、： 非线性有限单元法 偏心距增大系数法/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/纵向弯曲产生附加偏心距f ，实际偏心距增大为 e0 +f/偏心距增大系数/如何求偏心距增大系数/假定其纵向弯曲变形曲线为正弦曲线，其挠度 和曲率 的关系为/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/取 ，其中1/25为徐变系数/取 ，以HRB335钢筋为例/取 ， 代入/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/两个修正系数/考虑小偏压破坏的影响/考虑长细比的影响/大偏压时/时/公式最终形式/公式适用范围/五/矩形截面偏心受

12、压构件的截面设计及承载力复核/大小偏心受压的实用判别准则（近似） 若he00/3h0，按大偏心受压情况计算 若he0 0/3h0，按小偏心受压情况计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/基本公式/一）大偏心受压（受拉破坏/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/令/基本公式可写为/见第三章，P67，式（3-9/1）As和As均未知时/两个基本方程，三个未知数，As、As和 x，无唯一解。 与双筋梁类似，为使总配筋面积（As+As）最小 可取x=xbh0/若Asrmin bh0? 取As= rmin bh0，按As为已知情况计算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计

13、算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/即 ）得/2）As为已知时/当As已知时，两个基本方程有二个未知数As 和 x，有唯一解。 若 2a x xbh0，可得/取x=2a，对As 中心取矩/若x2a /第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/As 和As 均需满足最小配筋率要求/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/二）小偏心受压（受压破坏/三个基本方程，四个未知数，As、As 、 ss和x，无唯一解/小偏心受压，即x xb，ss fy，As未达到受拉屈服/为使用钢量最小，可取/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心

14、受压构件正截面承载力计算/当 时， As一侧砼可能先达到受压破坏。对As取矩，可得/e=0/5h-a-e0/ h0=h-a/小偏压还需验算垂直弯矩作用平面的轴心受压承载力/三）矩形截面偏心受压构件承载力复核/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/1）求x（先按大偏心受压计算/2)当xxbh0时，大偏心受压/x2a/x2a/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/3)当xxbh0时，小偏心受压/按小偏心受压承载力计算方法重新计算/若x 1/6-xb ，取ss= - fy/重新计算x/若x 1/6-xb/偏心受压构件设计步骤/1 求

15、e0 2 用e0和0/3h0比较判断大小偏压 3 判断为大偏压时，用大偏压公式设计 4 判断为小偏压时，假定As用最小配筋 率配筋，用小偏压公式求x，根据x大小进行纵筋用量计算。 5 判断最小配筋率 注意：小偏压尚应验算受拉区纵筋受压验算、短边方向轴压验算/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/3 偏心受压构件正截面承载力计算/实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相差不大，可采用对称配筋。 对称配筋构造简单，施工方便，不会在施工中产生差错。 对称配筋截面，即As=As，fy = fy，a = a/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/4配置对称钢筋的偏心受压构件/复习基本公式/5

16、/4 配置对称钢筋的偏心受压构件/1/2/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/4配置对称钢筋的偏心受压构件/x2a/x2a/一)大偏心受压/As=As，fy = fy/1/2/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/4配置对称钢筋的偏心受压构件/二)小偏心受压/联立求解，需解x 的三次方程，为简化计算，近似取x(1-0/5x)为0/45/1/As=As/2/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/4配置对称钢筋的偏心受压构件/对称配筋同样需要注意： 计算偏心距增大系数 As =rmin bh0 大小偏心的区分 看例题5-5/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/5偏心受压构件截面承载力N与M的关

17、系/5/5 偏心受压构件截面承载力N与M的关系/同样截面尺寸、材料强度和配筋的偏压构件，当轴向压力的偏心距e0不同时，会得到不同的破坏轴向压力/因此在设计中，必须判断哪一种M与N的组合是最危险的，以用来进行配筋设计/如何判断/5/5偏心受压构件截面承载力N与M的关系/以对称配筋大偏压为例/Nu-Mu相关曲线/截面尺寸、材料强度和配筋量一定时，极限承载力 与极限承载弯矩 之间的关系/AB段/小偏压情况同理可得/BC段/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/5偏心受压构件截面承载力N与M的关系/C点为轴压承载力N0 ； A点为纯弯承载力M0； B点为大、小偏心分界。 设计内力组合位于曲线外侧就表示构件承载力已不足。 I区：小偏压；II区：大偏压/图上任一点p的横坐标代表弯矩，纵坐标代表轴力，pO与N轴的夹角代表偏心距e0=M/N/第五章 钢筋砼受压构件承载力计算/5/5偏心受压构件截面承载力N与M的关系/大偏压，M相同，N越小越危险； N相同，M越大越危险。 小偏压，M相同，N越大越危险； N相同，M越大越危险。 （为什么/实际工程中，理论上需要考虑以下组合： Mmax及相应的N； Nmax及相应的M； Nmin及相应的M； 实际上，利用M-N图的规律性具体进行判断，验算最危险情况/5/6 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算/压力的存在 延缓了