水工钢筋混凝土结构学第5章ppt课件

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二 构件承载力计算的基本公式
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第五章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
受压构件分为轴心受压和偏心受压。
(a)轴心受压
(b)单向偏心受压 (c) 双向偏心受压
由于混凝土浇筑不均匀、结构尺寸的施工误差、钢筋的偏位、 装配式构件安装定位的不准确，都会导致轴向压力产生偏心， 因此实际工程中真正的轴心受压构件是不存在的
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水电站厂房柱
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受压破坏-------小偏心 共分为三种情况：
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受压破坏---情况1 1、偏心距很小，截面全部受压； 2、靠近压力的一侧压应力大， 荷载增加到一定程度后，这一侧 混凝土被压碎，受压筋也达到屈 服强度； 3、另一侧混凝土和钢筋在构件 破坏时也未能达到屈服强度
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受压破坏---情况2 1、偏心距稍大，截面出现小部 分受拉区； 2、受拉钢筋靠近中和轴，拉应 力小； 3、受压应变的发展大于受拉应 变的发展，破坏发生在受压一侧 4、破坏无明显征兆，混凝土强 度等级越高，破坏越带突然性； 5、受拉钢筋破坏时达不到屈服 强度
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螺旋钢箍柱
矩形截面轴心受压长柱
长柱在轴向力作用下，不仅发生压缩变形，同 时还发生纵向弯曲，产生横向挠度。破坏时， 凹侧混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯而向外弯 凸，凸侧则由受压突然变为受拉，出现水平受 拉裂缝。原因：钢筋混凝土柱不可能是理想的 轴心受压构件，轴向力多少存在一个初始偏心。
长柱的破坏荷载小于短柱，且柱子越细长则 小得越多。
用稳定系数φ表示长柱承载力较短柱降低的程 度。 φ =Nu长/Nu短，
影响因素：柱子的长细比l0/b，混凝土强度等 级和配筋率影响很小。 l0/b<8时，不考虑纵向 弯曲的影响， φ =1，称为短柱。
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❖l0/b<8的称为短柱。 ❖实际工程构件计算长度l0取值可参考规范。 ❖长细比限制在l0/b 30，l0/h25。
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3.2 矩形截面偏心受压构件的计算 一、基本假定 ◆ 平面假设，即构件的正截面在构件受力变形后仍保持平面。 与受弯情况是相同的。 ◆ 不考虑受拉区混凝土参加工作。 ◆ 对于非均匀受压区的压应力图形可简化为等效的矩形应力图 形，其高度等于按平面假定所确定的中和轴高度乘以0.8，矩形 应力图形的应力值取为 fc 。
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第五章 钢筋砼受压构件承载力计算
❖基本箍筋和附加箍筋
❖截面有内折角时箍筋的布置
不应采用有内折角的箍筋，内折角 箍筋受力后有拉直趋势，易使转角 处.混凝土崩裂。
第五章 钢筋砼受压构件承载力计算
第二节 轴心受压构件正截面承载力计算
一、试验结果
试件为配有纵筋和箍筋的短柱。 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。
纵向钢筋的用量不能过少：1、用量过少，破坏时呈脆性，对抗 震不利；2、用量过少，在荷载长期作用下，由于混凝土的徐变， 容易引起钢筋的过早屈服 纵向钢筋配筋率不宜过多，不经济，不方便。一般在0.8-2.0%
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四、箍筋
箍筋的作用：1、阻止纵向钢筋受压时向外弯凸，从而防止混凝 土保护层横向胀裂剥落；2、抵抗剪力，增加受压构件的延性； 3、间距紧密的螺旋箍筋和焊环筋，对提高混凝土的抗压强度和 延性有很大作用，常用于抗震结构中
箍筋应做成封闭式，间距在绑扎骨架中不大于15d，在焊接骨架 中不大于20d，且不大于400mm，也不大于构件截面的短边尺寸。 箍筋直径不小于d/4，且不小于6mm。纵筋配筋率超过3%时， 直径不小于8mm，间距不大于10d，且不应大于200mm。 当柱子截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时；或 短边尺寸不大于400mm每边多于4根纵筋时，应设复合箍筋。
3.1 实验结果
实验结果表明，偏心受压短柱试件的破坏可分为两类：受拉破 坏、受压破坏
受拉破坏---大偏心受压
1、受拉区先出现横向裂缝，并 随荷载增加开展；
2、受拉钢筋首先达到屈服强度；
3、中和轴不断向受压边移动， 受压区缩小，应变增加，最后破 坏
受拉筋先屈服，随后压区混凝土 压碎
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6.2 偏心受压构件的承载力计算
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二、普通箍筋柱的计算
K N N u(fcA fy A s )
N
A s
A
fc
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• 某现浇的轴心受压柱，柱底固定，顶部 为不移动铰接，柱高6500mm，该柱承受 的轴向力设计值为N=650kN（含自重）， 采用C20混凝土，Ⅱ级钢筋，试设计截面 及配筋。
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第三节 偏心受压构件正截面承载力计算
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第一节 受压构件的构造要求 一、 截面形式及尺寸
1、为了模板制作的方便，受压构件一般都采用方形或矩形、 圆形或多边形； 2、为了减轻自重，预制装配式构件可做成I形或T形； 3、受压构件的截面尺寸不宜太小； 4、为施工方便，截面尺寸一般采用整数
二、 混凝土
受压构件的承载力主要取决于混凝土，因此常采用较高强度等 级的混凝土如C25、C30、C35、C40以减少构件截面尺寸。
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受压破坏---情况3 1、偏心距大，但受拉Fra Baidu bibliotek筋配置 过多，受拉一侧的钢筋应变小， 破坏仍由受拉区混凝土压碎开始； 2、破坏时受拉钢筋应力达不到 屈服强度； 3、破坏性质与超筋梁类似。
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受压破坏---个别情况 偏心距极小，同时距轴向压力较 远的一侧钢筋配置过少时，破坏 也可能在距轴向压力较远的一侧 发生
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。
破坏时，砼的应力达到 f c ，钢筋应力达到
f
y
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. 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
普通钢箍柱
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。
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三、 纵筋
纵筋：采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，不宜采用高强度钢筋。 轴心受压构件纵筋沿截面的四周均匀放置，钢筋根数不得少于4 根，直径不小于12mm，常用12～32mm。。 偏心受压构件纵筋放置在偏心截面的两边，截面高度≥600mm时， 侧面应设置直径10～16mm的纵向构造钢筋，并设附加箍筋或拉 筋。
承重墙内竖向钢筋的直径不应小于10mm，间距不应大于300mm。