建筑结构设计原理(李章政)-06章-混凝土受压构件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一侧纵筋0.2% 最大配筋率：全部纵筋不超过5%
受压钢筋配筋率一般不超过3%
2020/6/14
8
• 对称配筋
构造简单
施工方便
不易出错
用钢量大
• 非对称配筋
构造复杂
容易出错
用钢量小
对称配筋广为流行
2020/6/14
9
《建筑结构设计原理》
➢受压构件箍筋
❖箍筋的作用
❖纵筋构造要求
• 直径d 12mm，常用12 ~ 32 mm
• 矩形截面纵筋不少于 4 根，圆柱不宜少于8
根，不应少于6 根。
2020/6/14
7
《建筑结构设计原理》
• 钢筋净距不应小于50mm，不宜大于300mm • 偏压h>600mm时，设置
10~16mm的构造钢筋， 间距不超过300mm。 • 配筋率 最小配筋率：全纵筋0.6%
教 授
博 士
李 章 政
建筑结构设计原理
第6章 混凝土受压构件
6.1 混凝土受压构件及其构造要求 6.2 混凝土轴心受压构件正截面承载力计算 6.3 混凝土偏心受压构件正截面承载力计算 6.4 混凝土偏心受压构件斜截面承载力计算 6.5 混凝土偏心受压构件裂缝宽度验算
《建筑结构设计原理》
6.1 混凝土受压构件 及其构造要求
• 保证纵筋的正确位置
• 防止纵向钢筋压曲
❖基本构造要求
• 封闭形式。直径纵筋最大直径/4，且 6mm
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2020/6/21400mm。
10
《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
6.2.1 轴心受压构件的破坏特征
➢混凝土轴心受压构件分类
❖箍筋配置方式
• 普通箍筋柱 • 螺旋箍筋柱
螺旋箍筋和 焊接环筋称
• 焊接环筋柱 为间接钢筋
2020/6/14
15
《建筑结构设计原理》
❖按长细比分类
• 构件长细比
l0 ,
i
• 构件分类 短柱
i I A
2020/6/14
l0 28
i
❖截面设计
• 已知：构件截面，轴向力设计值 计算长度，材料强度等级
• 计算：纵筋面积
❖承载力复核
• 全部条件已知
As
N
/(0.9)
f y
fc A
• 先验算配筋率
• 后确定稳定系数
• 最后验算不等式是否成立
2020/6/14
20
《建筑结构设计原理》
❖例题6-1
• 某柱计算长度5 m，截面300mm300mm， HRB335级纵向钢筋， C30混凝土，承受 轴心压力设计值为N=1400 kN。试选配纵 向受力钢筋。
• 异形柱采用较少（有应用）
❖尺寸要求
• 最小边长300mm；800mm以下取50mm为模 数，800mm以上取100mm为模数
• 满足条件
l0 25,
l0 30
2020/6/14
h
b
6
《建筑结构设计原理》
6.1.3 受压构件配筋构造
➢纵向受力钢筋
❖轴心受压纵向受力钢筋的作用
• 协助混凝土受压，减小构件截面尺寸 • 承受可能的弯矩，及收缩、温变拉应力 • 防止脆性破坏
➢材料选择
❖混凝土
• 材料强度等级尽可能高 • C25以上，至C50 或更高
❖钢筋
• f y 400N/mm2，不宜选高强度钢筋作为压筋 • 不得采用冷拉钢筋作压筋 • 常用：HRB335, HRB400
2020/6/14
5
➢构件截面
《建筑结构设计原理》
❖常用截面
• 轴心受压正方形为主 • 偏心受压矩形为主 • 预制柱可采用 I 形截面
较小直径的 5 倍、且不应大于100mm • 纵筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
2020/6/14
14
《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
17
《建筑结构设计原理》
❖长柱破坏
• 不能忽略的影响 荷载初始偏心产生附加弯矩
附加弯矩产生水平挠度加大偏心 • 破坏特点
在轴力和弯矩共同作用下发生破坏
破坏荷载低于同条件下短柱的
破坏荷载
• 稳定系数考虑此影响（表6-1）
近似计
1
算公式
1 0.002 (l0 / b 8)2
2020/6/14
18
长柱
l0 28
i
对于矩形截面
l0 8 b
l0 8 b
16
《建筑结构设计原理》
➢轴心受压构件的破坏特征
❖短柱破坏
• 应变分布
可能存在的初偏心对承载力无明显影响
钢筋和混凝土之间压应变相等
• 钢筋受力
钢筋可能屈服，可能不屈服
• 破坏的控制
短柱四周出现明显的纵向裂缝
纵筋屈曲
混凝土压碎
2020/6/14
6.1.1 混凝土受压构件
➢受压构件分类
❖轴心受压构件
❖偏心受压构件
• 单向偏心受压
• 双向偏心受压
2020/6/14
3
《建筑结构设计原理》
➢受压构件应用实例
❖轴心受压
• 屋架受压腹杆、上弦杆 • 等跨柱网房屋的内柱
❖偏心受压
• 框架柱 • 排架柱
2020/6/14
4
《建筑结构设计原理》
6.1.2 受压构件的材料和截面
❖解
l0 / b 5000 / 300 16.7
1
1 0.002 (l0 / b 8)2
1
1 0.002 (16.7 8)2
2020/6/14
0.869
21
《建筑结构设计原理》
取 N Nu 0.9( fc A fyAs)
As
N
0.9
fc A
f y
1400103 14.3 3002 0.9 0.869
《建筑结构设计原理》
6.2.2 普通箍筋柱正截面
承载力计算
➢基本公式
❖抗压组成
• 混凝土抗压 • 纵筋抗压
❖承载力公式
配筋率大于3% 时，取净面积。
• 考虑稳定系数 • 考虑与偏压柱的可靠性衔接
2020/6/14
N Nu 0.9( fc A fyAs)
19
《建筑结构设计原理》
➢计算方法（公式应用）
• 纵向有构造钢筋，可设复合箍筋或拉筋
2020/6/14
11
《建筑结构设计原理》
2020/6/14
12
❖复杂截面箍筋
• 采用复合箍筋 • 内折角不可采用
箍筋合力向外 砼保护层崩裂
《建筑结构设计原理》
2020/6/14
13
《建筑结构设计原理》
❖纵筋搭接长度范围内的箍筋
• 直径不小于搭接钢筋最大直径的0.25倍 • 纵筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋
受压钢筋配筋率一般不超过3%
2020/6/14
8
• 对称配筋
构造简单
施工方便
不易出错
用钢量大
• 非对称配筋
构造复杂
容易出错
用钢量小
对称配筋广为流行
2020/6/14
9
《建筑结构设计原理》
➢受压构件箍筋
❖箍筋的作用
❖纵筋构造要求
• 直径d 12mm，常用12 ~ 32 mm
• 矩形截面纵筋不少于 4 根，圆柱不宜少于8
根，不应少于6 根。
2020/6/14
7
《建筑结构设计原理》
• 钢筋净距不应小于50mm，不宜大于300mm • 偏压h>600mm时，设置
10~16mm的构造钢筋， 间距不超过300mm。 • 配筋率 最小配筋率：全纵筋0.6%
教 授
博 士
李 章 政
建筑结构设计原理
第6章 混凝土受压构件
6.1 混凝土受压构件及其构造要求 6.2 混凝土轴心受压构件正截面承载力计算 6.3 混凝土偏心受压构件正截面承载力计算 6.4 混凝土偏心受压构件斜截面承载力计算 6.5 混凝土偏心受压构件裂缝宽度验算
《建筑结构设计原理》
6.1 混凝土受压构件 及其构造要求
• 保证纵筋的正确位置
• 防止纵向钢筋压曲
❖基本构造要求
• 封闭形式。直径纵筋最大直径/4，且 6mm
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2020/6/21400mm。
10
《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
6.2.1 轴心受压构件的破坏特征
➢混凝土轴心受压构件分类
❖箍筋配置方式
• 普通箍筋柱 • 螺旋箍筋柱
螺旋箍筋和 焊接环筋称
• 焊接环筋柱 为间接钢筋
2020/6/14
15
《建筑结构设计原理》
❖按长细比分类
• 构件长细比
l0 ,
i
• 构件分类 短柱
i I A
2020/6/14
l0 28
i
❖截面设计
• 已知：构件截面，轴向力设计值 计算长度，材料强度等级
• 计算：纵筋面积
❖承载力复核
• 全部条件已知
As
N
/(0.9)
f y
fc A
• 先验算配筋率
• 后确定稳定系数
• 最后验算不等式是否成立
2020/6/14
20
《建筑结构设计原理》
❖例题6-1
• 某柱计算长度5 m，截面300mm300mm， HRB335级纵向钢筋， C30混凝土，承受 轴心压力设计值为N=1400 kN。试选配纵 向受力钢筋。
• 异形柱采用较少（有应用）
❖尺寸要求
• 最小边长300mm；800mm以下取50mm为模 数，800mm以上取100mm为模数
• 满足条件
l0 25,
l0 30
2020/6/14
h
b
6
《建筑结构设计原理》
6.1.3 受压构件配筋构造
➢纵向受力钢筋
❖轴心受压纵向受力钢筋的作用
• 协助混凝土受压，减小构件截面尺寸 • 承受可能的弯矩，及收缩、温变拉应力 • 防止脆性破坏
➢材料选择
❖混凝土
• 材料强度等级尽可能高 • C25以上，至C50 或更高
❖钢筋
• f y 400N/mm2，不宜选高强度钢筋作为压筋 • 不得采用冷拉钢筋作压筋 • 常用：HRB335, HRB400
2020/6/14
5
➢构件截面
《建筑结构设计原理》
❖常用截面
• 轴心受压正方形为主 • 偏心受压矩形为主 • 预制柱可采用 I 形截面
较小直径的 5 倍、且不应大于100mm • 纵筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
2020/6/14
14
《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
17
《建筑结构设计原理》
❖长柱破坏
• 不能忽略的影响 荷载初始偏心产生附加弯矩
附加弯矩产生水平挠度加大偏心 • 破坏特点
在轴力和弯矩共同作用下发生破坏
破坏荷载低于同条件下短柱的
破坏荷载
• 稳定系数考虑此影响（表6-1）
近似计
1
算公式
1 0.002 (l0 / b 8)2
2020/6/14
18
长柱
l0 28
i
对于矩形截面
l0 8 b
l0 8 b
16
《建筑结构设计原理》
➢轴心受压构件的破坏特征
❖短柱破坏
• 应变分布
可能存在的初偏心对承载力无明显影响
钢筋和混凝土之间压应变相等
• 钢筋受力
钢筋可能屈服，可能不屈服
• 破坏的控制
短柱四周出现明显的纵向裂缝
纵筋屈曲
混凝土压碎
2020/6/14
6.1.1 混凝土受压构件
➢受压构件分类
❖轴心受压构件
❖偏心受压构件
• 单向偏心受压
• 双向偏心受压
2020/6/14
3
《建筑结构设计原理》
➢受压构件应用实例
❖轴心受压
• 屋架受压腹杆、上弦杆 • 等跨柱网房屋的内柱
❖偏心受压
• 框架柱 • 排架柱
2020/6/14
4
《建筑结构设计原理》
6.1.2 受压构件的材料和截面
❖解
l0 / b 5000 / 300 16.7
1
1 0.002 (l0 / b 8)2
1
1 0.002 (16.7 8)2
2020/6/14
0.869
21
《建筑结构设计原理》
取 N Nu 0.9( fc A fyAs)
As
N
0.9
fc A
f y
1400103 14.3 3002 0.9 0.869
《建筑结构设计原理》
6.2.2 普通箍筋柱正截面
承载力计算
➢基本公式
❖抗压组成
• 混凝土抗压 • 纵筋抗压
❖承载力公式
配筋率大于3% 时，取净面积。
• 考虑稳定系数 • 考虑与偏压柱的可靠性衔接
2020/6/14
N Nu 0.9( fc A fyAs)
19
《建筑结构设计原理》
➢计算方法（公式应用）
• 纵向有构造钢筋，可设复合箍筋或拉筋
2020/6/14
11
《建筑结构设计原理》
2020/6/14
12
❖复杂截面箍筋
• 采用复合箍筋 • 内折角不可采用
箍筋合力向外 砼保护层崩裂
《建筑结构设计原理》
2020/6/14
13
《建筑结构设计原理》
❖纵筋搭接长度范围内的箍筋
• 直径不小于搭接钢筋最大直径的0.25倍 • 纵筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋