受壓構件承載力的計算(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 0 0 m mbh?? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 (2) 配筋計算： ，查表 61確定得 =。 代入式 (612)得 選用 8?20( )，箍筋 ?6@ 0 1 .0 4 .5 mlH??0 / 4 . 8 / 0 . 4 1 2lb ???2cc2sy2600000 1 4 .3 4 0 0 0 .9 0 .9 5 2 5 0 9 .8 m m300N fAAf?? ???? ? ? ??2s 2 5 1 3 m mA ? ? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 當軸心受壓構件承受的軸向荷載設計值較大，而同時其截面尺寸由于建筑上及使用上的要求而受到限制，若按配有縱筋和普通箍筋的柱來計算，即使提高混凝土強度等級和增加了縱筋用量仍不能滿足承受該荷載的計算要求時，可考慮采用配有螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋柱，以提高構件的承載能力。但由于施工比較復雜，造價較高，用鋼量較大，一般不宜普遍采用。不過，在地震區(qū)，配置螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋卻不失為一種提高軸心受壓構件延性的有力措施。圖 式箍筋柱的構造形式。柱的截面形狀一般為圓形或多邊形。 配有縱筋和螺旋式鋼筋柱承載力的計算 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 圖 配螺旋式、焊接環(huán)式箍筋的軸心受壓柱 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 1. 試驗研究分析 混凝土的縱向受壓破壞可以認為是由于橫向變形而發(fā)生拉壞的現象。如果能約束其橫向變形就能間接提高其縱向抗壓強度。對配置螺旋式或焊接環(huán)式箍筋的柱，箍筋所包圍的核芯混凝土，相當于受到一個套箍作用，有效地限制了核芯混凝土的橫向變形，使核芯混凝土在三向壓應力作用下工作，從而提高了軸心受壓構件正截面承載力。 試驗研究表明，在配有螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋的軸心受壓構件中，當混凝土所受的壓應力較低時，箍筋受力并不明顯。當壓應力達到無約束混凝土極限強度的 ，混凝土中沿受力方向的微裂縫就將開始迅速發(fā)展，從而使混凝土的橫向變形明顯增大并對箍筋形成徑向壓力，這時箍筋方開始反過來對混凝土施加被動的徑向均勻約束壓力。當構件的壓應變超過了無約束混凝土的極限應變后，箍筋以外的表層混凝土將逐步剝落。但核芯混凝土在箍筋約束下可以進一步承擔更大的壓應力，其抗壓強度隨著箍筋約束力的增強而提高；而且核芯混凝土的極限壓應變也將隨著箍筋約束力的增強而加大，如圖 。 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 此時螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋中產生了拉應力，當箍筋拉應力逐漸加大到抗拉屈服強度時，就不能再有效地約束混凝土的橫向變形，混凝土的抗壓強度就不能再提高，這時構件達到破壞。圖 的 應變曲線。從中可以看出圓柱體的抗壓強度及極限應變隨著螺旋箍筋用量的增加而相應增長的情況。 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 圖 軸心受壓柱的曲線 Nε 圖 200mm量測標距的平均應變 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 用配置有較多矩形箍筋的混凝土試件所做的試驗表明，矩形箍雖然也能對混凝土起到一定的約束作用，但其效果遠沒有密排螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋那樣顯著，這是因為矩形箍筋水平肢的側向抗彎剛度很弱，無法對核芯混凝土形成有效的約束；只有箍筋的 4個角才能通過向內的起拱作用對一部分核芯混凝土形成有限的約束 (如圖 )。 圖 矩形箍筋對混凝土的約束 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 2. 正截面受壓承載力計算 由于螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋的套箍作用，使核芯混凝土的抗壓強度 由 提高到 ，可采用混凝土圓柱體側向均勻壓應力的三軸受壓試驗所得的近似公式計算，即： (615) 式中， —— 螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋屈服時，柱的核芯混凝土受到的徑向壓應力。 由圖 ，當螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋屈服時，它對混凝土施加的側向壓應力 ，可由在箍筋間距 范圍內 的合力與箍筋拉力相平衡的條件，得： (616) cf c1fc 1 c r4ff ???r?r?sc?y s s 1 r c o r2 f A d s??? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 圖 環(huán)式鋼筋受力圖 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 式中， —— 構件的核芯截面直徑； —— 間接鋼筋沿構件軸線方向的間距； —— 單根間接鋼筋的截面面積； —— 間接鋼筋的抗拉強度設計值； —— 間接鋼筋對混凝土約束的折減系數：當 ≤ 50N/mm2時，取 =；當 =80N/mm2時，取 =；當50N/mm2 80N/mm2時，按線性內插法確定。 則式 (616)可寫成： (617) cordsss1Ayf? cu,kf?cu,kf?cu,kfy s s 1 y s s 1 c o r y s s 0r 2c o rc o r c o r22244f A f A d f Ads d As? ? ???? ? ?? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 式中， —— 間接鋼筋換算截面面積，； —— 混凝土核芯截面面積。 根據縱向內外力平衡條件，受壓縱筋破壞時達到其屈服強度，螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋所約束的核芯混凝土截面面積的強度達 ，則： 整理，得 (618) ss0AcorAc1f? ? y s s 0c 1 c o r y s c c o r y s c o rc o r0 . 9 0 . 9 4 2 fAN f A f A f A f A AA???? ? ? ?? ? ? ? ?????? ?c c o r y s y s s 00 . 9 2N f A f A f A???? ? ? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 當利用式 (618)計算配有縱筋和螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋柱的承載力時，應注意下列事項： (1) 為了保證在使用荷載作用下，箍筋外層混凝土不致過早剝落， GB 50010— 2022規(guī)定配螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋的軸心受壓承載力設計值 (按式 (618)計算 )不應比按普通箍筋的軸心受壓承載力設計值 (按式 (612)計算 )算得的大 50%。 (2) 當遇有下列任意一種情況時，不應計入間接鋼筋的影響，而應按式(612)計算構件的承載力： ① 當 12時，因構件長細比較大，可能由于初始偏心引起的側向彎曲和附加彎矩的影響而使構件的承載力降低，螺旋式 (或焊接環(huán)式 )箍筋不能發(fā)揮其作用。 0 /ld 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 ② 當按式 (618)算得的構件承載力小于按式 (612)算得的承載力時，因式 (618)中只考慮混凝土的核芯截面面積 ，當外圍混凝土較厚時，核芯面積相對較小，就會出現上述 情況。 ③ 當間接鋼筋的換算截面面積 小于縱向鋼筋全部截面面積的 25%時，因可以認為間接鋼筋配置得太少，不能起到套箍的約束作用。 【 例 】 試設計某賓館門廳鋼筋混凝土圓形現澆柱，柱直徑不大于400mm。承受縱向壓力設計值 N=3800kN，從基礎頂面到二層樓面的高度H=，采用 C30級混凝土， HRB335級鋼筋。 corAss0A 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 解 (1) 按正常配有縱筋和普通箍筋柱進行設計： 由表 62知，柱計算長度取 ，則 查表 61得 圓形柱截面面積 代入式 (612)求得 ，不滿足最大配筋率要求，應考慮采用配置螺旋式箍筋的方案。 0 1 .0 3 .6 3 .6 ml ? ? ?0 / 3 6 0 0 / 4 0 0 9ld ??0. 97 25? ? 22 400 125600 m m44dA ??? ? ?c2sy3800000 1 4 .3 1 2 5 6 0 00 .9 0 .9 0 .9 7 2 5 8 4 8 5 .1 m m300N fAAf?? ???? ? ? ??s 8 4 8 5 . 1 0 . 0 6 7 6 0 . 0 5125600AA? ?? ? ? ? ? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 (2) 按配有螺旋式箍筋柱進行設計： 假定按縱筋配筋率 計算，則 ，選用 10 ( )。 代入式 (618) 0. 03?? ? 2s 0 . 0 3 0 . 0 3 1 2 5 6 0 0 3 7 6 8 m mAA? ? ? ? ?22? 2s 3 8 0 1m mA? ?c o r 4 0 0 3 0 2 3 4 0 m md ? ? ? ?2 22c o rc o r3 . 1 4 3 4 0 9 0 7 4 6 m m44dA ? ?? ? ?c c o r y sss0y()0 . 92N f A f AAf?????3 8 0 0 0 0 0 / 0 . 9 ( 1 4 . 3 9 0 7 4 6 3 0 0 3 8 0 1 )2 3 0 0? ? ? ??? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 2 s2 9 7 3 . 8 m m 0 . 2 5 A ???0 .2 5 3 7 6 8??29 4 2 (m m )?2ss1 1 1 3 .1 m mA ?c o r s t1ss03 . 1 4 3 4 0 1 1 3 . 1 4 0 . 6 ( m m )2 9 7 3 . 8dAsA? ??? ? ?滿足構造要求。 設螺旋箍筋直徑為 12mm( )，則 取 s=40mm，滿足間距構造要求。 承載力驗算： 2c o r s s 1s s 03 . 1 4 3 4 0 1 1 3 . 1 3 0 1 8 . 6 4 ( m m )40dAAs? ??? ? ? 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 ? ?c c o r y s y s s 00 . 9 2N f A f A f A???? ? ?0 . 9 ( 1 4 . 3 9 0 7 4 6 3 0 0 3 8 0 1 2 1 . 0 3 0 0 3 0 1 8 . 6 4 ) 3 8 2 4 2 3 6 . 6 N? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?c y s0 . 9 0 . 9 0 . 9 7 2 5 ( 1 4 . 3 1 2 5 6 0 0 3 0 0 3 8 0 1 ) 2 5 7 0 0 6 6 . 9 5NN f A f A? ??? ? ? ? ? ? ? ?按式 (612)計算，得： 1 . 5 2 5 7 0 0 6 6 . 9 5 3 8 5 5 0 9 9 . 9N 3 8 2 4 2 3 6 . 6N? ? ?則該柱能承受 N=，滿足設計要求。 軸心受壓柱正截面承載力計算 第 6章 受壓構件承載力的計算 偏心受壓構件在工程中應用得非常廣泛，例如常用的多層框架柱、單層鋼架柱、單層排架柱；大量的實體剪力墻以及聯(lián)肢剪力墻中的相當一部分墻肢；屋架和托架的上弦桿和某些受壓腹桿；以及水塔、煙囪的筒壁等都屬于偏心受壓構件。 在這類構件的截面中，一般在軸力、彎矩作用的同時還作用有橫向剪力。當橫向剪力值較大時，偏心受力構件也應和受彎構件一樣，除進行正截面承載力計算外還要進行斜截面承載力計算。 工程中的偏心受壓構件大部分都是按單向偏心受壓來進行截面設計的，即如圖 (b)所示只考慮軸向壓力 N沿截面一個主軸方向的偏心作用。在這類構件中，為了充分發(fā)揮截面的承載能力，并使構件具有不同于素混凝土構件的性能，通常都要如圖中所示沿著與偏心軸垂直的截面的兩個邊緣配置縱向鋼筋。離偏心壓力較近一側的縱向鋼筋為受壓鋼筋，其截面面積用表示；另一側的縱