水工钢筋混凝土第五章 受压构.ppt
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1、,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,概 述,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,受压构件分为轴心受压和偏心受压。,以承受轴向力为主的构件属于受压构件。如:单厂柱、拱、屋架上弦杆,多、高层框架柱、剪力墙、筒体,烟囱,桥墩、桩,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,概 述,水电站厂房柱,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。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,概 述,工作桥的支承排架,实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。我国规范对偏心很小可略去不计,构件按轴心受压计算。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,概 述,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.1
2、 受压构件的构造要求,一、截面形式和尺寸采用方形或矩形截面,截面长边布在弯矩作用方向,长短边比值1.52.5。也可采用T形、工字形截面。桩常用圆形截面。截面尺寸不宜过小,水工建筑现浇立柱边长300mm。截面边长 800mm,50mm为模数,边长800mm,以100mm为模数。,二、砼受压构件承载力主要取决于砼强度,应采用强度等级较高的砼,如C20、C25、C30或更高。,第一节 受压构件的构造要求,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.1 受压构件的构造要求,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.1 受压构件的构造要求,三、纵向钢筋作用:协助砼受压;承担弯矩。常用II级、III级。不宜用高强钢
3、筋,不宜 用冷拉钢筋。直径12mm,常用直径1232mm。现浇时纵筋净距50mm,最大间距300mm。长边600mm,中间设1016mm纵向构造钢 筋,间距400mm。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.1 受压构件的构造要求,受压钢筋数量不能过少。规范规定:I级钢:偏压构件受压或受拉筋配筋率0.25(柱)或0.20(墙);II、III级、LL550级钢:偏压构件受压或受拉筋配筋率0.20(柱)或0.15(墙);轴心受压构件:全部纵筋配筋率 0.6。纵筋不宜过少,合适配筋率0.82.0。纵筋不宜过多,不宜超过5.0。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.1 受压构件的构造要求,四、箍筋作
4、用:阻止纵筋受压向外凸,防止砼保护层剥落;约束砼;抗剪。箍筋应为封闭式。纵筋绑扎搭接长度内箍筋要加密。,箍筋直径和间距,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.1 受压构件的构造要求,截面有内折角时箍筋的布置,基本箍筋和附加箍筋,识别内折角!,当柱子截面短边尺寸不大于400mm,纵向钢筋多于4根时;或每边多于3根纵筋时,应设复合箍筋。(?),轴压构件:方形、圆形截面;偏压构件:矩形、工形截面。(偏心力应沿长边布置),截面形式与尺寸,受压构件截面尺寸与长度一般控制l0/b30、l0/h25、l0/d25。并满足最小尺寸的要求;截面尺寸应符合模数要求。,受压构件截面形式,第五章 钢筋砼受压构件承载力
5、计算,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,第二节 轴心受压构件正截面承载力计算,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。,一、试验结果,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,钢筋应力达到。,钢筋混凝土之间的应力重分布:初期(荷载小),钢筋与混凝土应力之比等于弹模之比。后期(荷载增加),混凝土塑性变形发展,弹模降低,钢筋应力增长加快,混凝土应力增长变慢。,以上加载过程中钢筋与混凝土应力增量速度的变化称为加载过程的应力重分布。若构件在加载后
6、荷载维持不变,由于混凝土徐变的作用,随着荷载持续时间的增加,混凝土的压应力逐渐变小,钢筋的压应力逐渐变大。,试验表明,混凝土棱柱体cu=0.00150.002,钢筋混凝土短柱cu=0.00250.0035。主要原因:柱中纵筋发挥了调整混凝土应力的作用;箍筋的存在,使混凝土能比较好地发挥其塑性性能,改善了受压脆性破坏性质。延性的好坏取决于箍筋的数量和形式。,破坏时一般是纵筋先达到屈服强度,此时可持续增加一些荷载,直到混凝土达到最大压应变值。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,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,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
7、箍筋的钢筋砼短柱。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,长柱不仅发生压缩变形,还发生纵向弯曲。,长柱破坏荷载小于短柱,柱子越细长小得越多。,用稳定系数 表示长柱承载力较短柱的降低。,普通箍筋短柱正截面极限承载力,Nu破坏时的极限轴向力;Ac砼截面面积;A s全部纵向受压钢筋截面面积。,长柱轴心受压构件的承载力降低现象,长柱破坏形态,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,影响 值的主要因素为长细比l0/b。,l0/b8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。,第五章 钢筋砼
8、受压构件承载力计算,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,二、普通箍筋柱的计算,N轴力设计值(按照组合计算);A构件截面面积;全部纵筋的截面面积;轴压构件的稳定系数。,1、基本公式:,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,二、普通箍筋柱的计算,2、截面设计:,3、承载力复核:,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.2 轴心受压构件正截面承载力计算,若构件在加载后荷载维持不变,由于混凝土徐变的作用,随着荷载持续时间的增加,混凝土的压应力逐渐变小,钢筋的压应力逐渐变大。,互相作用!,钢筋的压应力?,例题5.1,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.3 偏心受压构件
9、正截面承载力计算,(一)第一类破坏情况受拉破坏偏心距较大,As配筋合适。破坏特征是受拉钢筋应力先达到屈服,然后压区砼被压碎,受压筋应力一般也达到屈服,与配筋量适中的双筋受弯构件的破坏相类似。破坏有预兆,属延性破坏。也称为大偏心受压破坏。,第三节 偏心受压构件正截面承载力计算,偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关。,一、试验结果,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,(二)第二类破坏情况受压破坏,破坏特征是受压砼先达到极限应变而压坏,As未达到屈服,破坏具有脆性性质,也称为“小偏心受压破坏”。,e0很小,全部受压,e0稍大,小部分受拉,e0较大
10、,拉筋过多,个别情况,e0极小,As配置过少,破坏可能在距轴向力较远一侧发生。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,二、矩形截面偏心受压构件的计算基本假定同受弯构件。承载力计算的基本公式:,N轴向力设计值;受拉边或受压较小边钢筋的应力;e0轴向力对截面重心的偏心距,e0MN。,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,受拉侧钢筋应力ss计算,根据平截面假定,将x=0.8x0 及s代入s=Ess,第五章 钢筋砼受压构件承载力计算,5.3 偏心受压构件正截面承载力计算,中和轴正好通过As位置,,即 时,取;,即 时,取=。,为避免采
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