混凝土结构设计原理第6章受压构件的截面承载力2

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第六章 受压构件的截面承载力

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概述 受压构件：承受轴向压力为主的构件，一般作用有N、M、V。 代表性的受压构件有：柱、墙、拱、桩、桥墩、屋架上弦杆、 烟囱及水塔筒壁等。 受压构件按受力情况分为三类：

轴心受压：轴向压力的作用点与构件截面形心重合。单向偏心受压：力的作用点与截面的一个形心主轴有偏心距。 双向偏心受压：力的作用点与截面的两个形心主轴有偏心距。

与受弯构件一样，受压构件除需满足承载力计算要求外，还应 满足相应的构造要求。

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第六章 受压构件的截面承载力受压构件 Compressive Element or Column

(a)Ö Ð Ê Ñ á Ä Ü ¸

(b)µ Ï Æ Ð Ê Ñ ¤ ò « Ä Ü ¸

(c)Ë Ï Æ Ð Ê Ñ « ò « Ä Ü ¸

受压构件(柱)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。Page 1

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第六章 受压构件的截面承载力

6.1 轴心受压构件的承载力计算◆ 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、荷载作用位置的不确定性、混凝土

质量的不均匀性等原因，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。 普通箍筋柱：箍筋的作用？ 纵筋的作用？ 螺旋箍筋柱：箍筋的形状 为圆形，且间距较密，其 作用？Õ ¨Ö ¿ ù Æ Í · ¸ Ö Ý ý Ö ¿ ù Â Ð · ¸ Ö

6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

纵筋的作用：◆

协助混凝土受压

受压钢筋最小配筋率：全部0.6% 、单侧0.2%,增 减另见表注◆ 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。6.1 轴心受压构件的承载力计算

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一、普通箍筋柱1、受力分析和破坏形态1)短柱： l0/b≤8(矩形)、 l0/d≤7(圆形)、 l0/i≤28(其他截面)轴心荷载作用下：整个截面应变均匀分布，全截面均匀受压； 荷载较小：弹性阶段； 荷载较大：弹性塑阶段，见图6.4; 极限荷载：柱中部四周的细微裂缝发展成明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋压屈， 向外呈灯笼状凸出，混凝土压碎，柱即破坏，见图6.5 破坏时：纵筋先屈服，混凝土后压碎。其ε0=0.0025~0.0035,计算时取0.002,

而ε ’s= ε0,混凝土达到fc,钢筋σ ’s=Esε’s=2×105 ×0.002=400N/mm2,对热轧钢筋已达

屈服强度，对大于者取f’y =400N/mm2

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2) 长柱： l0/b>8(矩形)、 l0/d>7(圆形)、 l0/i>28(其他截面)存在荷载的微小初始偏心距，加荷后产生附加弯矩，由此产生的侧向挠度又 加大了原来的偏心距，相互影响，在M、N共同作用下破坏。 破坏时：先在凹侧中部出现纵向裂缝，随后混凝土压碎，纵筋压屈凸出；凸 侧中部混凝土出现横向裂缝(拉裂)。 试验表明：长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱的破坏荷载，规范用稳 定系数φ来表示长柱承载力的降低程度，见式6.1。

φ主要与长细比有关，长细比越大，φ越小，见图6.7。规范采用的φ值：表6.1,对于短柱φ=1。

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第六章 受压构件的截面承载力

2、承载力计算公式 轴心受压短柱 轴心受压长柱s Nu fc A f y As

N Nl u

s u

稳定系数

N N

l u s u

稳定系数 主要与柱的长细 比l0/b有关

N Nu 0.9 ( fc A f y As )可靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒 载作用的轴心受压柱的可靠性。 应用计算公式时要注意6个方面的问题(板书)。6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

二、螺旋箍筋柱

6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度

1 f c 4 26.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

(a)

(b)

2s(c)

2 sdcor 2 f y Ass1

dcor fyAss1

2 2

2 f y Ass1 s d cor8 f y Ass1 s d cor

s

1 f c 4 2

fyAss1

1 fc

达到极限状态时(保护层已剥落，不考虑)

Nu 1 Acor f y As f c Acor f y As

8 f y Ass1 s d cor

Acor

6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

(a)

(b)

2s(c)

dcor Ass1 s Ass 0Ass 0 fyAss1

dcor

d cor Ass 1s

s

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1 f c 4 2

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达到极限状态时(保护层已剥落，不考虑)

Nu 1 Acor f y As f c Acor f y As

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Acor

6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

(a)

(b)

2s(c)

dcor Ass1 s Ass 0Ass 0 fyAss1

dcor

d cor Ass 1s

s fyAss1

2

Nu f c Acor f y As 2 f y Ass 0

N Nu 0.9( f c Acor 2 f y Ass0 f y As )螺旋箍筋对承载力的影响系数 ,当fcu,k≤50N/mm2时，取 = 1.0;当fcu,k=80N/mm2时，取 =0.85,其间直线插值。6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

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

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。

6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。◆ 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

有一定约束效果，《规范》规定：● ●

螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋A's 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。

例题：【例6.1】、【例6.2】、【例6.3】 习题：6.1:l0 =1.25H 6.2:N=2500KN6.1 轴心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

6.2 偏心受压构件的截面受力性能N M=N e0 As As

e0

N

a As

a'

=

As

Ash0

As

b

压弯构件

偏心受压构件

偏心距e0=0时，轴心受压构件 当e0→∞时，即N=0时，受弯构件 偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯 构件。6.2 偏心受压构件的承载力计算

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第六章 受压构件的截面承载力

一、破坏特征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 1、受拉破坏N M

N

fyAs

f'yA's

fyAs

f'yA's

M较大，N较小

偏心距e0较大6.2 偏心受压构件的承载力计算

As配筋合适

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0rj4.html