《【土木建筑】第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【土木建筑】第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件（31頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件(a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓 受壓構(gòu)件（柱）受壓構(gòu)件（柱）往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)往往在結(jié)構(gòu)中具有重要作用，一旦產(chǎn)生破壞，往往導致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。生破壞，往往導致整個結(jié)構(gòu)的損壞，甚至倒塌。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件9.1 9.1 鋼筋砼軸心受壓構(gòu)件的承載力計算鋼筋砼軸心受壓構(gòu)件的承載力計算在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。在實際結(jié)構(gòu)中，理想的軸心受壓構(gòu)件幾乎是不存在的。通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻

2、性等原因，往往存在一定的初始偏心距。等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹但有些構(gòu)件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計算。普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱普通鋼箍柱普通鋼箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？縱筋縱筋的作用的作用？螺旋鋼箍柱螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀為圓：箍筋的形狀為圓形，且間距較密，其作用形，且間距較密，其作用？縱筋的作用：縱筋的作用：協(xié)助混凝土受壓協(xié)助混凝土受壓受壓鋼筋最小配筋率：受壓鋼筋最小配筋率：0.4%(單側(cè)單側(cè)0.2%)承擔彎

3、矩作用承擔彎矩作用減小持續(xù)壓應(yīng)力下混凝土收縮和徐變的影響。減小持續(xù)壓應(yīng)力下混凝土收縮和徐變的影響。實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力由混凝實驗表明，收縮和徐變能把柱截面中的壓力由混凝土向鋼筋轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應(yīng)力不斷增長。壓應(yīng)土向鋼筋轉(zhuǎn)移，從而使鋼筋壓應(yīng)力不斷增長。壓應(yīng)力的增長幅度隨配筋率的減小而增大。如果不給配力的增長幅度隨配筋率的減小而增大。如果不給配筋率規(guī)定一個下限，鋼筋中的壓應(yīng)力就可能在持續(xù)筋率規(guī)定一個下限，鋼筋中的壓應(yīng)力就可能在持續(xù)使用荷載下增長到屈服應(yīng)力水準。使用荷載下增長到屈服應(yīng)力水準。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件普通鋼箍柱普通鋼箍柱軸心受壓軸心受壓短

4、短柱柱sycsuAfAfN軸心受壓軸心受壓長長柱柱suluNN suluNN穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 主要與柱的長細主要與柱的長細比比l0/b有關(guān)有關(guān))(9.0sycuAfAfNN折減系數(shù)折減系數(shù) 0.9是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸壓受壓柱的可靠性。的軸壓受壓柱的可靠性。9.2 偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài) =M=N e0NAssANe0AssA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件AssAh0aab=M=N e0NAssANe0AssA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件偏心距e0=0時當e0時，即N=0偏心受壓構(gòu)件的受力性能和破壞形

5、態(tài)界于軸心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件AssAh0aab偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距偏心距e0和和縱向鋼筋配筋率縱向鋼筋配筋率有關(guān)有關(guān)1.受拉破壞受拉破壞第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件 fyAs fyAsNMM較大，較大，N較小較小偏心距偏心距e0較大較大 fyAs fyAsNAs配筋合適配筋合適第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件截面受拉側(cè)混凝土較早出現(xiàn)裂縫，As的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展較快，首先達到屈服。此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。最后受壓側(cè)鋼筋A(yù)s 受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達到破壞。這種破壞具有明顯預(yù)兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似

6、，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。形成這種破壞的條件是：偏心距e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為大偏心受壓。fyAs fyAsN受拉破壞受拉破壞2.受壓破壞受壓破壞產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：當相對偏心距當相對偏心距e0/h0較小較小第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件 sAs fyAsN或雖然相對偏心距或雖然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時 sAs fyAsNAs太太多多第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件 截面受壓側(cè)混凝土和鋼筋的受力較大。而受拉側(cè)鋼筋應(yīng)力較小。當相對偏心距e0/h0很小時，受拉側(cè)還可能出現(xiàn)受壓情況。截

7、面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達到破壞。承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū)高度較大，受拉側(cè)鋼筋未達到受拉屈服，破壞具有脆性性質(zhì)。第二種情況在設(shè)計應(yīng)予避免，因此受壓破壞一般為偏心距較小的情況，故常稱為小偏心受壓。受壓破壞產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：當相對偏心距e0/h0較小?；螂m然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側(cè)縱向鋼筋配置較多時。sAs fyAsN sAs fyAsNAs太太多多受拉破壞受拉破壞 受壓破壞受壓破壞第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件二、偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算二、偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計算偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，偏心受壓正截面受力分析

8、方法與受彎情況是相同的，即仍采用以即仍采用以平截面假定平截面假定為基礎(chǔ)的計算理論。為基礎(chǔ)的計算理論。根據(jù)混凝土和鋼筋的應(yīng)力根據(jù)混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，即可分析截面應(yīng)變關(guān)系，即可分析截面在壓力和彎矩共同作用下受力全過程。在壓力和彎矩共同作用下受力全過程。對于正截面承載力的計算，同樣可按受彎情況，對對于正截面承載力的計算，同樣可按受彎情況，對受壓區(qū)混凝土采用等效矩形應(yīng)力圖。受壓區(qū)混凝土采用等效矩形應(yīng)力圖。等效矩形應(yīng)力圖等效矩形應(yīng)力圖的強度為的強度為a a fc，等效矩形應(yīng)力圖的高，等效矩形應(yīng)力圖的高度與中和軸高度的比值為度與中和軸高度的比值為b b 。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件1.1.受拉破

9、壞和受壓破壞的界限受拉破壞和受壓破壞的界限即即受拉鋼筋屈服受拉鋼筋屈服與與受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應(yīng)變受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應(yīng)變e ecu同時達到。同時達到。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。因此，因此，相對界限受壓區(qū)高度相對界限受壓區(qū)高度仍為。仍為。scuybEfeb1第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件當當 b時時 sysycuAfAfbxfNa fyAs fyAsNM當當 b時時 sAs fyAsNM sssycuAAfbxfNa第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件)22(xhbxfMcua)2(ahAfsy)2(ahAfsy)22(xhbxfMcua)2(ahAss)2(ahA

10、fsy受受拉拉破壞破壞(大偏心受壓大偏心受壓)受受壓壓破壞破壞(小偏心受壓小偏心受壓)2.受拉一側(cè)的鋼筋應(yīng)力受拉一側(cè)的鋼筋應(yīng)力 s由平截面假定可得ncunsxxhee0ecuesxnh0第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件)1/(0hxEcussbex=b xns=Eses)1(becusE受拉一側(cè)的鋼筋應(yīng)力受拉一側(cè)的鋼筋應(yīng)力 sncunsxxhee0ecuesxnh0)1()1/(0bebecuscussEhxEx=b xns=Eses為避免采用上式出現(xiàn)為避免采用上式出現(xiàn) x 的的三次方程三次方程bbbysfecueyxnbh0考慮：當考慮：當 =b，s=fy；第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件當當 =b b

11、，s=0第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件3.3.附加偏心距和偏心距增大系數(shù)附加偏心距和偏心距增大系數(shù) 由于施工誤差、計算偏差及材料的不均勻等原因，實際工程中不存在由于施工誤差、計算偏差及材料的不均勻等原因，實際工程中不存在理想的軸心受壓構(gòu)件。為考慮這些因素的不利影響，引入理想的軸心受壓構(gòu)件。為考慮這些因素的不利影響，引入附加偏心距附加偏心距，即在正截面壓彎承載力計算中，偏心距取計算偏心距即在正截面壓彎承載力計算中，偏心距取計算偏心距e0=M/N與附加偏心與附加偏心距距ea之和，稱為之和，稱為初始偏心距初始偏心距ei。aieee0 參考以往工程經(jīng)驗和國外規(guī)范，附加偏心距參考以往工程經(jīng)驗和國外規(guī)范，附加

12、偏心距ea取取20mm與與h/30 兩者兩者中的較大值，此處中的較大值，此處h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的截面尺寸。（1）附加偏心距）附加偏心距（2）偏心距增大系數(shù)）偏心距增大系數(shù)由于側(cè)向撓曲變形，軸向力將由于側(cè)向撓曲變形，軸向力將產(chǎn)生產(chǎn)生二階效應(yīng)二階效應(yīng)，引起附加彎矩。，引起附加彎矩。對于長細比較大的構(gòu)件，二階對于長細比較大的構(gòu)件，二階效應(yīng)引起附加彎矩不能忽略。效應(yīng)引起附加彎矩不能忽略。圖示典型偏心受壓柱，跨中側(cè)圖示典型偏心受壓柱，跨中側(cè)向撓度為向撓度為 f。對跨中截面，軸力對跨中截面，軸力N的的偏心距偏心距為為ei+f，即跨中截面的彎矩，即跨中截面的彎矩為為 M=N(ei+f)。

13、在截面和初始偏心距相同的情在截面和初始偏心距相同的情況下，柱的況下，柱的長細比長細比l0/h不同，不同，側(cè)向撓度側(cè)向撓度 f 的大小不同，影響的大小不同，影響程度會有很大差別，將產(chǎn)生不程度會有很大差別，將產(chǎn)生不同的破壞類型。同的破壞類型。elxfysin f y xeieiNNN eiN(ei+f)le第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件MNN0M0NusNuseiNumNumeiNum fmNulNul eiNul fl對于對于長細比長細比l0/h8的的短柱短柱。側(cè)向撓度側(cè)向撓度 f 與初始偏心距與初始偏心距ei相比很小。相比很小。柱跨中彎矩柱跨中彎矩M=N(ei+f)隨軸隨軸力力N的增加基本呈線性增

14、長。的增加基本呈線性增長。直至達到截面承載力極限狀直至達到截面承載力極限狀態(tài)產(chǎn)生破壞。態(tài)產(chǎn)生破壞。對短柱可忽略撓度對短柱可忽略撓度f影響。影響。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件MNN0M0NusNuseiNumNumeiNum fmNulNul eiNul fl長細比長細比l0/h=830的的中長柱中長柱。f 與與ei相比已不能忽略。相比已不能忽略。f 隨軸力增大而增大，柱跨中隨軸力增大而增大，柱跨中彎矩彎矩M=N(ei+f)的增長速的增長速度大于軸力度大于軸力N的增長速度。的增長速度。即即M隨隨N 的增加呈明顯的非線的增加呈明顯的非線性增長。性增長。雖然最終在雖然最終在M和和N的共同作用下達到截面

15、承載力極限狀態(tài)，但軸的共同作用下達到截面承載力極限狀態(tài)，但軸向承載力明顯低于同樣截面和初始偏心距情況下的短柱。向承載力明顯低于同樣截面和初始偏心距情況下的短柱。因此，對于中長柱，在設(shè)計中應(yīng)考慮附加撓度因此，對于中長柱，在設(shè)計中應(yīng)考慮附加撓度 f 對彎矩增大的影對彎矩增大的影響。響。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件MNN0M0NusNuseiNumNumeiNum fmNulNul eiNul fl第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件長細比長細比l0/h 30的長柱的長柱側(cè)向撓度側(cè)向撓度 f 的影響已很大的影響已很大在未達到截面承載力極限狀在未達到截面承載力極限狀態(tài)之前，側(cè)向撓度態(tài)之前，側(cè)向撓度 f 已呈已呈不

16、不穩(wěn)定穩(wěn)定發(fā)展發(fā)展即柱的軸向荷載最大值發(fā)生在即柱的軸向荷載最大值發(fā)生在荷載增長曲線與截面承載力荷載增長曲線與截面承載力Nu-Mu相關(guān)曲線相交之前相關(guān)曲線相交之前這種破壞為失穩(wěn)破壞，應(yīng)進這種破壞為失穩(wěn)破壞，應(yīng)進行專門計算行專門計算偏心距增大系數(shù)偏心距增大系數(shù)iiiefefe1 2/022lxdxyd1020lf 0017.025.10033.00hb0.17.22.01ie0hscee，hl0201.015.1，)140011(21200hlheCim取h=1.1h0第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件elxfysin f y xeieiNNlel0202lf2010lf017.1711h4.對稱配筋截面

17、對稱配筋截面實際工程中，受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相實際工程中，受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相差不大，可采用對稱配筋。差不大，可采用對稱配筋。采用對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，故有時為方便施工或采用對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，故有時為方便施工或?qū)τ谘b配式構(gòu)件，也采用對稱配筋。對于裝配式構(gòu)件，也采用對稱配筋。對稱配筋截面，即對稱配筋截面，即As=As，fy=fy，a=a，其界限破壞狀態(tài)，其界限破壞狀態(tài)時的軸力為時的軸力為Nb=a a fcb bh0。)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件因此，除要考慮偏心距大小外

18、，還要根據(jù)軸力大?。ㄒ虼耍紤]偏心距大小外，還要根據(jù)軸力大小（N Nb）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。(1)當當 eieib.min=0.3h0，且，且N Nb時，為大偏心受壓時，為大偏心受壓 x=N/a a fcb)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa)()5.0(00ahfxhbxfNeAAycssa若若x=N/a a fcbeib.min=0.3h0，但，但N Nb時，時，為小偏心受壓為小偏心受壓)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNNsycsbysycuabbababbcsysyhbfNAfAf

19、)(0由第一式解得由第一式解得)()5.01(0020ahhbfNbhfNecbbcbbabab代入第二式得代入第二式得這是一個這是一個 的三次方程，設(shè)計中計算很麻煩。為簡化計算，如的三次方程，設(shè)計中計算很麻煩。為簡化計算，如前所說，可近似取前所說，可近似取a as=(1-0.5)在小偏壓范圍的平均值，在小偏壓范圍的平均值，2/5.0)5.01(bbsa代入上式代入上式第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件bcbcscbbhfahbhfNebhfNabaaa00200)()()5.01(020ahfbhfNeAAycssa由前述迭代法可知，上式配筋實為第二次迭代的近似值，與精由前述迭代法可知，上式配筋實為

20、第二次迭代的近似值，與精確解的誤差已很小，滿足一般設(shè)計精度要求。確解的誤差已很小，滿足一般設(shè)計精度要求。對稱配筋截面復核的計算與非對稱配筋情況相同。對稱配筋截面復核的計算與非對稱配筋情況相同。第九章 鋼筋砼軸向受力構(gòu)件肚松衯宸&愮鐝D)?$?d悡!餯怉 扈鋹A 嘬貑 d?噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/logo.gif 冟?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦敤.files/logo_compute.gif 冡?疘1/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢

21、噺.files/9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/0830.gif冧塖阇8/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/4-2.gif 冨篰飁/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/imgr_logo.gif 冨杁9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo.gif 冦旿?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo_compute.gif 冧?疘4/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧

22、犲拰ERP.files/0830.gif 冪阇?/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/biaoshi.gif 冭賏?;/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif 冩?=/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif冩?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif 冭聖杁/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/logo.gif 冩碝?D/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.fil

23、es/logo_compute.gif 冭?疘:/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/F/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/astd_oct.gif 冮烜?E/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/biaoshi.gif 凅?C/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/email.gif 冮?G/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-潕肚松衯?雎?lián)]=?牓2d?h糖=M 痞?(瘣滸?(h?棧哐鋃$*?z 3蓚W 傯=%u旄 冏?塧?腦?U ZYY h?鵓?鎂+x脲燴哠K?q

24、梽桃 羀徬?w?錭X?C?e?gei鎃+,nit噈鲃 c?u锳 9 硄 輕儍L8踇縎;W岐?u rH?Wx鵛 8 吷y 兞 戀W 六 堲?-猴w兂.+嬼?墎 娮?嗠鸊GiJ倭r J?侜!?u?唻蕛?凓|?縖鴰嬔r 責|A伾 鼐*?%磣嬓冴 苻 高 Hv霼?m|兪 T?4撠?聝?飌Z0?t蕞筍 訌?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p;8齚 p 蕞驅(qū)_嬝3?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀X _?萄阯K詴qM?x拱曃?鳡?+腰+?艃?U?葭?橗?岶%媗祆?呿祴?峙%Ms?叫 篂?X?$?F笂斚汶弸邏s?苾铏p蔭淥?呉坡Y詢生蓯籀 塡塠=?鬋 昆?SZ?|?匡?(別?鯇Z0 l 慶琶 5艭危?內(nèi)?g?a?J

25、?$孅?0lH 効譱蘑?R?;N?囏a杸)G?t$撈-0?c+僿?v胐顑o 2?刻 N稍嶀?寃?泲?a礙鵠YZF猏虓贋用 拷T,V3 B勵=桽=?ST傄u烶輤 腙鯧0_儖?絅=計裌 巹4飪秞?塀墕銒t隿+廢 榰N 82)撅?uG?儅導鴣 鮁 e 5?O軸C冾:_)5隠瑾.觠0峗E?王?謷呻 u?蓌 X0?艣專?u?V=Zt望?v;3蒛h8#?d?z痣W兠 兯凔?黃T?彄貖?ty?嗥 肻Bu SU?x墊侓?嬎茆=D彎塎 偗aN?婻 鞽咢0v箅 _溹?J)橆1e?c?r?螢G;烹2C?c?炩?婾 U蔙T宆 Q?啪)u 鏗竗?莙 0 釆U$_饎囕 雒 u?w?鍳x?)S tE媭E 鄫P 鲉 S現(xiàn)性?5?E/?H鬢礪啊l鴭?=鄒,?6 蜢?X?逫秼 雎G7?t C?7?嬊儀 鴣b_ G?雨?X?8 y隵蘆挺?k吜W 娫Q Y 簮?嫋g&櫻匵補?銋i罕凂*pl蘘孠嚈鱺獺礻訋?桇挵tzS?N藫弆籽D啶?2 禚艷?g!凲瘬