受压构件混凝土PPT课件

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1、第六章 受压构件(a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压受压构件（柱）受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破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。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螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱第六章 受压构件 受压构件的一般构造要求材料强度材料强度：混凝土混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采：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用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构

2、中柱的混凝土强度等级常用度等级常用C25C40，在高层建筑中，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经级混凝土也经常使用。常使用。钢筋钢筋：通常采用通常采用级和级和级钢筋，不宜过高。级钢筋，不宜过高。截面形状和尺寸截面形状和尺寸：采用方形、矩形截面，有时也采用工字形和多边形。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。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，一般应控制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及及l0/h25。当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为模数，边为模数，边

3、长在长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。第六章 受压构件的截面承载力纵向钢筋纵向钢筋：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（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。力，规定了受压钢筋的最小配筋率。规范规范规定，

4、轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋规定，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的配筋率不应小于0.6%；一侧受压钢筋的配筋率不应小于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。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，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全部纵筋配筋率不宜超过5%。全部纵向钢筋的配筋率按全部纵向钢筋的配筋率按r r=(As+As)/A计算，一侧受压钢筋计算，一侧受压钢筋的配筋率按的配筋率按r r=As/A计算，其中计算，其中A为构件全截面面积

5、。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：配筋构造：柱中纵向受力钢筋的的直径柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于不宜小于12mm，且选配钢筋时，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根根，圆形截面根数不宜少于数不宜少于8根，且应沿周边均匀布置。根，且应沿周边均匀布置。纵向钢筋的保护层厚度要求见表纵向钢筋的保护层厚度要求见表8-3，且不小于钢筋直径，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。对水平浇

6、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截面各边纵筋的中距不应大于350mm。当。当h600mm时，在柱时，在柱侧面应设置直径侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。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箍 筋筋：受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不，且不小于小于6mm，此处，此处d为纵筋的最大直径。为纵筋的最大直径。箍筋间距不应大于箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸；对绑，也不应大于截面短边尺寸；

7、对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应；对焊接钢筋骨架不应大于大于20d。d为纵筋的最小直径。为纵筋的最小直径。当柱中全部纵筋的配筋率超过当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不宜小于，箍筋直径不宜小于8mm，且箍筋末端应应作成且箍筋末端应应作成135的弯钩，弯钩末端平直段长度不的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于应小于10箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋间距不应大于箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋间距不应大于10倍倍纵筋最小直径，也不应大于纵筋最小直径，也不应大于200mm。当柱截面短边大于当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过多于，且各边

8、纵筋配置根数超过多于3根时，或当柱截面短边不大于根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根，但各边纵筋配置根数超过多于数超过多于4根时，应设置复合箍筋。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。箍筋受拉时使折角处混凝土破损。第六章 受压构件复杂截面的箍筋形式第六章 受压构件承载力6.2.1 6.2.1 轴心受压构件的受力性能轴心受压构件的受力性能 Behavior of Axial Compressive Member矩形截面轴心受压矩形截面轴心受压短柱短柱N箍筋的作用

9、箍筋的作用？变形条件：es=ec=esyyssEfEeee 物理关系：02000 2eeeeeeccf平衡条件：ssccAANyysfee 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ssccuAEAfN0essccAAN第六章 受压构件的截面承载力00.0010.00220040060080010001200N(kN)ebh=200200As=804C30 fy=235MPa fy=540MPa第六章 受压构件的截面承载力0200400600800100010020030040050020406080100cscN(kN)fy=540MPa fy=230MPa第

10、六章 受压构件的截面承载力00.0010.00210020030040050020406080100csec fy=540MPa fy=230MPa第六章 受压构件的截面承载力钢筋的受压强度 0yysyyffEf时，eeMPa400 00eeesysyyEfEf时，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

11、生变化。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，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（始应力较低（cfc），混凝土的应力），混凝土的应力-应变可取应变可取 c=n n Ece ec,0，则轴，则轴心受压构件中钢筋和混凝土的初始应力为心受压构件中钢筋和混凝土的初始应力为 00,ANc 0,0,cEsn)/1(nrEcAN)(rnEcEAN第六章 受压构件的截面承载力N初始受力N混凝土自由徐变c,0NN

12、钢筋施加Nc,0钢筋施加NNcc,0cN0ANcscsAttEN0,0),(ecEssANn第六章 受压构件的截面承载力t t时间后钢筋和混凝土的应力为时间后钢筋和混凝土的应力为cctc0,徐变系数随时间的增长而增大，钢筋的压应力徐变系数随时间的增长而增大，钢筋的压应力 s,t不断增大，混不断增大，混凝土中的压应力凝土中的压应力 c,t则不断减小。这种应力的变化是在外荷载没则不断减小。这种应力的变化是在外荷载没有变化的情况下产生的，称为有变化的情况下产生的，称为徐变引起的应力重分布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因此，徐变产生的应力重分布，对混凝土的

13、压应力起着卸荷作用，配筋率用，配筋率r r 越大，越大，s,t的增长越少，的增长越少，c,t的卸载越多。的卸载越多。)/1(/)(10,nrnrEEctssts0,nr/1)(10,Est第六章 受压构件的截面承载力若在持续荷载过程卸载至若在持续荷载过程卸载至零，零，由于混凝土的徐变变由于混凝土的徐变变形基本不可恢复，形基本不可恢复，在此时在此时钢筋将有残余的压应力，钢筋将有残余的压应力，混凝土有残余的拉应力，混凝土有残余的拉应力，两者自相平衡。如果徐变两者自相平衡。如果徐变变形较大，配筋率又过高，变形较大，配筋率又过高，则混凝土的残余拉应力有则混凝土的残余拉应力有可能达到混凝土的抗拉强可能达

14、到混凝土的抗拉强度而引起开裂。度而引起开裂。第六章 受压构件的截面承载力小小 结：结：轴心受压构件反应的轴心受压构件反应的RC构件的许多基本受力性能构件的许多基本受力性能(1)应力重分布应力重分布(2)最小配筋率最小配筋率(3)钢筋受压强度钢筋受压强度轴心受压构件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。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。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

15、内柱、桁架中的但有些构件，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。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。普通钢箍柱螺旋钢箍柱普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其为圆形，且间距较密，其作用作用？纵筋的作用：纵筋的作用：协助混凝土受压协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率：受压钢筋最小配筋率：0.6%(单侧单侧0.2%)承担弯矩作用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。减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明，收

16、缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝实验表明，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。使用荷载下增长到屈服应力水准。6.2.1 6.2.1 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算轴心受压轴心受压短短柱柱sycsuAfAfN轴心受压轴心受压长长柱柱suluNN)(9.0sycuAfAfN折减系数折减系数 是

17、考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的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。轴压受压柱的可靠性。suluNN稳定系数稳定系数 主要与柱的长细主要与柱的长细 比比l0/b有关：有关：1、规范规范给出计算表格；给出计算表格；2、矩形截面可用下式计算：、矩形截面可用下式计算：两端不动铰支两端不动铰支两端固定两端固定一端固定，一端不动铰一端固定，一端不动铰一端固定，一端自由一端固定，一端自由120)8/(002.01blll20ll0ll5.00ll7.00公式应用公式应用 1、截面设计己知：求：2、截面复核己知：求：SycAAffN、ycffN、SAA、uN)(9.0s

18、ycuAfAfN例题例题 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H),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H),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 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱第六章 受压构件2 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)sAdAsscorss10sycorrcuAfAfN)(sycoruAffAN达到极限状态时（保

19、护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）rcffcorssycorcorssycorssyrAAfsddAfsdAf244220211第六章 受压构件2 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)02ssysycorcuAfAfAfN)2(9.00ssysycorcuAfAfAfNN螺旋箍筋对承载力的影响系数螺旋箍筋对承载力的影响系数，当，当fcu,k50N/mm2时，取时，取 =1.0；当；当fcu,k=80N/mm2时，取时，取 =0.85，其间直线插值。，其间直线插值。sycorcuAfAfN)(2sycoruAffAN达到极限状态时（保护层已剥落，不考

20、虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）sycorcorssycuAfAAAffN)2(04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。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。达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。规范规范规定：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，截面不是全部对长细比过大柱，

21、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。受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规范规定：规定：对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。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螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距和间距s有关，为保证有关，为保证由一定约束效果，由一定约束效果，规范规范规定：规定：螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As 面积的面积的25%螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同时，同时为方便施工，为方便施工，s也不应小于也不应小于40mm。