第6章轴心受压构件的正截面承载力计算要点解析.ppt

第6章 轴心受压构件的正截面承载力计算 交通学院 吴文清 ◆ 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。 ◆在实际工程中，例如钢筋混凝土桁架拱中的某些杆件（如受压腹杆）可以按轴心受压构件设计。 普通钢箍柱：箍筋的作用？ 纵筋的作用？ 螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用？ 纵筋的作用： ◆ 协助混凝土受压 受压钢筋最小配筋率：0.5% (单侧0.2%) ◆ 承担弯矩作用 ◆ 起到防止混凝土柱脆性破坏的缓冲作用。 箍筋的作用 普通箍筋作用是，防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。 螺旋箍筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的承载能力和延性。 6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 破坏形态 1）短柱 短柱破坏特点 钢筋混凝土短柱破坏时，混凝土的压应变均在2×10-3附近，混凝土已达到其轴心抗压强度； 采用普通热轧的纵向钢筋，均能达到抗压屈服强度。 对于精轧螺纹钢筋等高强度钢筋，混凝土应变到达2×10-3时，钢筋可能尚未达到屈服强度，则它的抗压强度设计值仅为400MPa。 钢筋混凝土短柱的破坏是一种材料破坏，即混凝土压碎破坏。 试件B柱在压力P不大时，也是受压全截面，但随着压力增大，长柱不仅发生压缩变形，同时产生较大的横向挠度，凹侧压应力较大，凸侧较小。 在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致失稳破坏(二类破坏)。 2）长柱 图6-4 轴心受压长柱的破坏形态 长、短柱受力变形比较 图6-5 轴心受压构件的横向挠度 a) 横向挠度沿柱长的变化 b)横向挠度 与轴心压力P的关系 由图6-5及大量的其它试验可知，短柱总是受压破坏，长柱则是失稳破坏；长柱的承载能力要小于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。 6.1.2 稳定系数 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 （附表1-10）。 当长细比 ≤8， =1，构件的承载力没有降低，即为短柱。 构件纵向弯曲计算长度l0值 杆件 构件及其两端固定情况 计算长度l0 直杆 两端固定 0.5l 一端固定，一端为不移动铰 0.7 l 两端均为不移动铰 1.0 l 一端固定，一端自由 2.0 l 注：l—构件支点间长度； 6.1.3 正截面承载力计算 ≤ 6.2 螺旋箍筋柱 6.2.1 受力特点与破坏特性 对于配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压短柱，沿柱高连续缠绕的、间距很密的螺旋箍筋犹如一个套筒，将核心部分的混凝土约束住，有效地限制了核心混凝土的横向变形，从而提高了柱的承载能力，更重要的是提高了构件受力延性。 混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度 s 2 fsAs01 s 2 s d cor ( a) ( b ) ( c ) fsAs01 ≤ 6.2.2 正截面承载力计算 √ √ 螺旋箍筋的换算面积: 采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力，具有很好的延性。 ◆ 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%。，既满足： ◆ 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： ● 当长细比l0/r（r为截面最小回转半径）大于48，对圆形截面柱长细比l0/d（d为圆形截面直径 ）大于12时，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As01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As0不得小于全部纵筋As 面积的25% ◆ 按螺旋箍筋计算的承载力小于按普通箍筋柱受压承载力时，则按普通箍筋柱进行承载力计算。 ≤ 作业 6-1 6-3 6-6 6-7