受压构件混凝土.ppt

第六章 受压构件,受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。,第六章 受压构件Compressive Element or Column,螺旋箍筋柱,第六章 受压构件,6.1 受压构件的一般构造要求,材料强度：混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25C40，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经常使用。钢筋：通常采用级和级钢筋，不宜过高。,截面形状和尺寸：常采用方形、矩形截面，有时也采用工字形和多边形。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及l0/h25。当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。,第六章 受压构件的截面承载力,纵向钢筋：纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。规范规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%；一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%，受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超过5%。全部纵向钢筋的配筋率按r=(As+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按r=As/A计算，其中A为构件全截面面积。,第六章 受压构件的截面承载力,配筋构造：柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于8根，且应沿周边均匀布置。纵向钢筋的保护层厚度要求见表8-3，且不小于钢筋直径d。当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于50mm。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小应按梁的规定取值。截面各边纵筋的中距不应大于350mm。当h600mm时，在柱侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。,第六章 受压构件的截面承载力,第六章 受压构件的截面承载力,箍 筋：受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不小于6mm，此处d为纵筋的最大直径。箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸；对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应大于20d。d为纵筋的最小直径。当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不宜小于8mm，且箍筋末端应应作成135的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于10箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于200mm。当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过多于3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过多于4根时，应设置复合箍筋。对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。,第六章 受压构件,第六章 受压构件承载力,6.2.1 轴心受压构件的受力性能 Behavior of Axial Compressive Member,矩形截面轴心受压短柱,N,箍筋的作用？,变形条件：es=ec=e,物理关系：,平衡条件：,6.2 轴压构件承载力,第六章 受压构件的截面承载力,对于ey=fy/Ese0 的钢筋,当 时,当 时,当 时,第六章 受压构件的截面承载力,第六章 受压构件的截面承载力,第六章 受压构件的截面承载力,第六章 受压构件的截面承载力,钢筋的受压强度,第六章 受压构件的截面承载力,徐变对轴心受压构件的影响,由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变性质，而钢筋在常温情况下没有徐变。因此，当轴心受压构件在恒定荷载的长期作用下，混凝土徐变将使构件中钢筋和混凝土的应力发生变化。下面讨论混凝土初始应力水平较低时，由于混凝土徐变，轴心受压构件中钢筋和混凝土应力的变化情况。由于混凝土初始应力较低（sc0.3fc），混凝土的应力-应变可取sc=n Ecec,0，则轴心受压构件中钢筋和混凝土的初始应力为,第六章 受压构件的截面承载力,第六章 受压构件的截面承载力,t时间后钢筋和混凝土的应力为,徐变系数随时间的增长而增大，钢筋的压应力ss,t不断增大，混凝土中的压应力sc,t则不断减小。这种应力的变化是在外荷载没有变化的情况下产生的，称为徐变引起的应力重分布。因此，徐变产生的应力重分布，对混凝土的压应力起着卸荷作用，配筋率r 越大，ss,t的增长越少，sc,t的卸载越多。,第六章 受压构件的截面承载力,若在持续荷载过程卸载至零，由于混凝土的徐变变形基本不可恢复，在此时钢筋将有残余的压应力，混凝土有残余的拉应力，两者自相平衡。如果徐变变形较大，配筋率又过高，则混凝土的残余拉应力有可能达到混凝土的抗拉强度而引起开裂。,第六章 受压构件的截面承载力,小 结：轴心受压构件反应的RC构件的许多基本受力性能(1)应力重分布(2)最小配筋率(3)钢筋受压强度,轴心受压构件,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、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。,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：0.6%(单侧0.2%)承担弯矩作用 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。,6.2.1 轴心受压构件的承载力计算,轴心受压短柱,轴心受压长柱,折减系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。,稳定系数 主要与柱的长细 比l0/b有关：1、规范给出计算表格；2、矩形截面可用下式计算：两端不动铰支两端固定一端固定，一端不动铰一端固定，一端自由,公式应用,1、截面设计己知：求：2、截面复核己知：求：,例题,例题1 某柱承受轴心压力设计值N=1840KN，楼层高H=5.4m(计算长度为0.7H),砼的强度等级为C30,采用三级受压受压钢筋,试设计该截面?例题2 某现浇框架结构底层中柱的柱高H=3.5m(计算长度为1.0H),截面尺寸b*h=250mm*250mm,柱内配三级受压钢筋,面积为804mm*mm,砼强度等级为C30.柱承受轴心压力设计值N=810KN,试核算该柱是否安全.,6.2.2 螺旋箍筋柱,第六章 受压构件,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,第六章 受压构件,螺旋箍筋对承载力的影响系数a，当fcu,k50N/mm2时，取a=1.0；当fcu,k=80N/mm2时，取a=0.85，其间直线插值。,达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）,第六章 受压构件,采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。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%。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：对长细比l0/d大于12的柱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Ass1和间距s有关，为保证由一定约束效果，规范规定：螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋As 面积的25%螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，s也不应小于40mm。,