混凝土设计轴心受力.pdfVIP

3. 3. 33.. 轴心受力构件承载力计算 本章的主要内容： � 钢筋混凝土轴心受拉构件的受力特点，按承载力条件确定截面配筋的方法。 � 轴心受压构件的受力工作特性及承载能力计算方法。掌握配置普通箍筋的轴心受压 构件承载力的计算方法。理解螺旋箍筋对提高构件承载力作用的机理及产生这种作 用的条件。 §3·1概 述 当在结构构件的截面上作用有与其形心相重合的力时，该构件称为轴心受力构件。当其 轴心力为压力时称为轴心受压构件，当其轴心力为拉力时称为轴心受拉构件。如图3-1 所示。 图3-1 轴心受力构件 在钢筋混凝土结构中，真正的轴心受拉构件是罕见的。近似按轴心受拉构件计算的有刚 架、拱及桁架中的拉杆，系杆拱桥中的系杆，以及有高内压力的圆形水管壁、圆形水池壁环 向部分等。如图3-2所示。钢筋混凝土受拉构件需配置纵向钢筋和箍筋，箍筋的直径应不小 于6mm。间距一般为150mm～200mm。由于混凝土抗拉强度很低，所以，钢筋混凝土受拉 构件即使在外力不甚大时，混凝土就会出现裂缝。为此，对轴心受拉构件不仅应进行承载力 的计算，还要根据构件的使用要求对其抗裂度或裂缝宽度进行验算，必要时可对受拉构件施 加一定的预应力而形成预应力混凝土受拉构件，以改善受拉构件的抗裂性能。 图3-2 轴心受拉构件示例 在实际结构中，严格按轴心受压构件计算的也很少，对于承受节点荷载作用的桁架的 受压腹杆可近似按轴心受压构件设计。由于轴心受压构件计算简便，也可作为受压构件初步 估算截面、复核强度的手段。 按照轴心受压构件中箍筋配置方式和作用的不同，轴心受压构件又分为配置普通钢箍受 压构件和配置螺旋钢箍的受压构件（图3-3）。普通箍筋受压构件中，承载力主要由混凝土 承担，其纵向钢筋可协助混凝土抗压以减少截面尺寸，也可承受可能存在的不大的弯矩，还 可防止构件的突然脆性破坏。普通钢箍的作用是防止纵筋压屈，承受可能存在的不大的剪力， 并与纵筋形成钢筋骨架以便于施工。螺旋钢箍是在纵筋外围配置的连续环绕、间距较密的螺 旋筋，或焊接钢环，其作用是使截面核心部分的混凝土形成约束混凝土，提高构件的承载力 和延性。 图3-3 受压构件的配筋方式 a）普通钢箍柱；b）螺旋钢箍柱 3- 1 §3·2轴心受拉构件 3·1·1轴心受拉构的受力特点 轴心受拉构件裂缝的出现和开展过程类似于受弯构件。轴心拉力N与构件伸长变形△l 之间的关系如图3-4 所示。由图可知：当拉力较小，构件截面未出现裂缝时，N-△l曲线的 oa段接近于直线。随着拉力的增大，构件截面裂缝的出现和开展，混凝土承受拉力的作用 逐渐减弱，N-△l曲线的ab段逐渐向纯钢筋的ob段靠近。试验表明，轴心受拉构件的裂缝 间距和宽度也是不均匀的，它们与配筋率的大小和受拉钢筋的直径等因素密切相关。在配筋 率高的构件中，其裂缝“密而细”，反之则“稀而宽”。当配筋率相同时，粗钢筋配筋的构件 裂缝 “稀而宽”，反之则“密而细”。这些特点与受弯构件类似。不同的是轴心受拉构件全 截面受拉，一般裂缝贯穿整个截面。在轴心受拉构件中当拉力使裂缝截面的钢筋应力达到屈 服强度时，构件便进入破坏阶段。 图3-4 轴心受拉构件受力和变形特点 3·2·2 建筑工程轴心受拉构件承载力计算 当轴心受拉构件达到承载力极限状态时，此时裂缝截面的混凝土已完全退出工作，只有 钢筋受力且达到屈服。由截面平衡条件图3-5，可以得到轴心受拉构件的正截面受拉承载力 的公式： N≤ f A （3-1） y s 式中 N—轴心拉力设计值； A—纵向受拉钢筋的截面面积； s f—纵向受拉钢筋的抗拉强度设计值。