建筑结构设计原理李章政章混凝土受压构件
混凝土结构设计原理(第2版)第6 章
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６.１ 受压构件基本构造要求
• 当偏心受压构件的截面高度h≥６００mm 时,应在侧面设置直径为不 小于１０mm 的纵向构造钢筋,以防止构件因温度和混凝土收缩应力 而产生裂缝,并相应地设置复合箍筋或拉筋.
• (３)纵筋.
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６.１ 受压构件基本构造要求
• 纵向受力钢筋的作用是与混凝土共同承担由外荷载引起的内力,防止 构件脆性破坏,减小混凝土不匀质引起的影响;同时,纵向钢筋还可以承 担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝 土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力等.
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６.１ 受压构件基本构造要求
• 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过３％时,箍筋直径不应小于８ mm,间距不应大于１０d(d 为纵向受力钢筋的最小直径),且不应大于 ２００mm;箍筋末端应做成１３５°弯钩,且弯钩末端平直段长度不 应小于纵向受力钢筋最小直径的１０倍.
• 在纵向钢筋搭接长度范围内,箍筋的直径不宜小于搭接钢筋较大直径 的０.２５倍.箍筋间距不应大于１０d(d 为受力钢筋中最小直径),且不 应大于２００mm.当搭接的受压钢筋直径大于２５mm 时,应在搭接 接头两个端面外１００mm 范围内各设置两根箍筋.
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６.２ 轴心受压构件正截面承载力计算
• 构件的稳定系数φ 主要和构件的长细比l０/i 有关(l０ 为构件的计算长 度,i 为截面的最小回转半径).当为矩形截面时,长细比用l０/b 表示(b 为 截面短边),«规范»中对φ 值制定了计算表,见表６.１.
结构设计原理
结构设计原理《结构设计原理》习题集第⼀部分：现⾏教材习题集第⼆部分：补充习题集第三部分：英⽂原⽂习题第⼀部分：现⾏教材习题集李章政熊峰第1章绪论1.1 思考题1-1 什么是建筑结构？1-2 按照材料的不同，建筑结构可分为哪⼏类？1-3 何谓构件？建筑结构主要有哪些构件？1-4 砌体结构和⽊结构均是古⽼的建筑结构，它们各⾃有何优点和缺点？1-5 什么是钢筋混凝⼟剪⼒墙？1-6 结构设计应遵循的原则是什么？1-7 本门课程有些什么特点？1-8 构造措施的含义是什么？结构设计是否可以不采取构造措施？1.2 选择题1-1 排架结构的杆件连接⽅式是屋⾯横梁与柱顶铰接，（）。
A．柱脚与基础底⾯固接B．柱脚与基础顶⾯固接C．柱脚与基础底⾯铰接D．柱脚与基础顶⾯铰接1-2 下列构件中不属于⽔平构件的是（）。
A．屋架B．框架梁C．框架柱D．⾬篷板1-3 我国现⾏结构设计规范采⽤的设计理论是（）极限状态设计法。
四川⼤学⼟⽊⼯程系A．容许应⼒B．半概率C．全概率D．近似概率1-4 建筑结构必须满⾜的基本要求是：平衡、稳定、承载⼒和（）。
A．适⽤B．经济C．优质D．美观1-5 容许应⼒法由（）建⽴，最早出现在材料⼒学中，这是⼈类⽤科学理论指导结构设计的开始。
A．圣维南B．胡克C．泊松D．纳维1-6 框架结构中，构件之间采取（）。
A．铰接连接B．半铰接连接C．刚性连接D．半刚性连接1-7 结构设计规范条⽂⽤词“必须”表该条要求（）。
A．应该遵守B．要严格遵守C．属于强制性D．可以选择1-8 结构设计规范中应该遵守的条⽂，表⽰在正常情况下均应如此，正⾯词⽤“应”，反⾯词⽤“不应”和（）A．不得B．不宜C．不可D．严禁第2章结构上的荷载及其取值2.1 思考题2-1 什么是永久荷载、可变荷载和偶然荷载？2-2 何谓荷载标准值？它与荷载代表值之间有何关系？2-3 结构的安全等级如何划分？2-4 雪荷载基本值如何确定？其准永久值系数依据什么确定？2-5 如何确定吊车横向⽔平荷载标准值？2-6 建筑结构的设计使⽤年限有什么规定？2.2 选择题2-1 建筑结构设计基准期是（）。
建筑结构设计原理(李章政)02章 结构荷载
组合值系数、频遇值系数、 组合值系数、频遇值系数、准永久值 系数见表2-6 系数见表
2012-4-6 24
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
吊车荷载
吊车竖向荷载
• 标准值：采用最大轮压和最小轮压 标准值： • 以出厂规格为准
吊车水平荷载
• 制动惯性力 • 取重量乘系数 • 横向有左右之分 • 纵向有前后之别 组合值、 组合值、频遇值和准 永久值系数见表2-7 永久值系数见表
2012-4-6
单位面积自重见表2-3 单位体积自重 和 单位面积自重见表
15
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
例题2-1 例题
楼面做法为：硬木地板，20mm厚水泥砂 楼面做法为：硬木地板，20mm厚水泥砂 浆找平层，80mm厚钢筋混凝土现浇楼板 厚钢筋混凝土现浇楼板， 浆找平层，80mm厚钢筋混凝土现浇楼板， 钢丝网抹灰吊顶。 钢丝网抹灰吊顶。试求板的恒载标准值 面积荷载）。 （面积荷载）。
结构设计规定的一个时期。 结构设计规定的一个时期。 在规定时期内只要进行正常的维护而不 需要进行大修就能按预期目的使用
• 1类 5年 • 2类 25年 25年 • 3类 50年 50年 • 4类 100年 100年 临时性结构 易于替换的结构构件 普通房屋和构筑物 纪念性建筑和特别重要的建 筑结构
6
2012-4-6
可变荷载 代表值
可变荷载 标准值 可变荷载 组合值
18
《建筑结构设计原理》 建筑结构设计原理》
可变荷载标准值q 或 可变荷载标准值 k(或Qk)
可变荷载的基本代表值
其他代表值均由标准值计算得到
设计基准期内最大荷载统计分布的特 征值
• 对于有足够资料的可变荷载，取最大荷载 对于有足够资料的可变荷载， 统计分布特征值 • 风、雪荷载，习惯上以平均重现期来定义 雪荷载， 标准值（50年一遇 100年一遇 年一遇、 年一遇） 标准值（50年一遇、100年一遇） • 对于资料不充分的可变荷载，根据工程经 对于资料不充分的可变荷载， 验确定。 验确定。
《混凝土结构设计原理》第六章_课堂笔记
《混凝土结构设计原理》第六章 受压构件正截面承载力计算 课堂笔记 ◆ 主要内容受压构件的构造要求轴心受压构件承载力的计算偏心受压构件正截面的两种破坏形态及其判别偏心受压构件的N u -M u 关系曲线偏心受压构件正截面受压承载力的计算偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算◆ 学习要求1.深入理解轴心受压短柱在受力过程中，截面应力重分布的概念以及螺旋箍筋柱间接配筋的概念。
2.深入理解偏心受压构件正截面的两种破坏形式并熟练掌握其判别方法。
3.深入理解偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线。
4.熟练掌握对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法。
5.掌握受压构件的主要构造要求和规定。
◆ 重点难点偏心受压构件正截面的破坏形态及其判别；偏心受压构件正截面承载力的计算理论；对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法；偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线；偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算。
6.1受压构件的一般构造要求结构中常用的柱子是典型的受压构件。
6.1.1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C30-C40，在高层建筑中，C50-C60级混凝土也经常使用。
6.1.2截面形状和尺寸柱常见截面形式有圆形、环形和方形和矩形。
单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。
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l 0/b ≤30及l 0/h ≤25。
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。
6.1.3纵向钢筋构造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。
建筑结构设计原理(李章政) 14章 钢结构连接
主要缺点
• 焊缝热影响区材质变脆 • 残余应力（应变）使构件受到不利影响 • 焊接结构对裂纹敏感
2013-7-28 11
《建筑结构设计原理》
14.1.2 螺栓连接
连接方法和特点
连接方法
• 螺栓、螺帽通过螺栓孔将钢材连接成整体 • 紧固连接（拧紧螺帽）
螺栓连接的特点
• 施工简单，安装方便 • 进度和质量易于保证 • 开孔对截面有削弱 • 需要辅助连接件，增加用钢量
2013-7-28
33
《建筑结构设计原理》
解答：
未用引弧板
lw l 2t 450 2 10 430 mm
查附表28
f t w 215 N/mm2
900 10 3 N 209 .3 N/mm2 430 10 lw t
f t 215 N/mm2
w
满足要求
• 利用CO2或其他惰性气体作为保护介质 • 防止有害气体侵入，保证焊接过程中稳定性 • 焊缝强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性 好，适用于全位置的焊接 • 不适用于在风较大的地方施焊
2013-7-28
10
《建筑结构设计原理》
焊缝连接的主要优缺点
主要优点
• 不削弱构件截面，节约钢材 • 构造简单，加工方便 • 连接的刚度大，密封性能好 • 易于采用自动化作业
14.3.1 对接焊缝计算
对接焊缝轴心受力
正对接焊缝轴心受力
N f t w 或f cw lw t
未作引弧施焊时，每 条焊缝减去2t 作为lw
2013-7-28
30
《建筑结构设计原理》
斜对接焊缝轴心受力
N sin f t w或f cw lw t N cos f vw lw t
第一章绪论建筑结构设计原理答案详解
第一章绪论建筑结构设计原理答案详解第1章绪论思考题1-1 什么是建筑结构？答：建筑结构是建筑物的简称，是主要供人们生产、生活或从事其他活动的场所。
1-2 结构设计应遵循的原则是什么？答：“技术先进、经济合理、安全使用、确保质量”。
1-3 建筑结构的功能要求(内在特质）是什么？答：建筑结构的功能要求(内在特质）是安全性、适用性和耐久性。
1-4 建筑结构必须满足的基本要求是什么？答：建筑结构必须满足的基本要求是平稳、稳定、承载能力和适用。
1-5 按照材料的不同，建筑结构可分为哪几类？答：按照材料的不同，建筑结构可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、混合结构。
其中，混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构；混合结构包括钢木结构、砖木结构、砖混结构、钢-混凝土混合结构。
1-6 按照受力的不同，建筑结构可分为哪几类？答：按照受力的不同，建筑结构可分平面结构和空间结构两大类。
其中，A、平面构件有排架结构、框架结构、剪力墙结构和筒体结构；B、空间构件有网格结构、悬索结构、膜结构和管桁结构。
1-7 何谓构件？建筑结构主要有哪些构件？答：A、建筑结构是房屋的承重骨架，该骨架的组成部件称为构件。
B、建筑结构按位置和受作用可分为水平构件、竖向构件和基础三类，分别为梁、楼板，墙、柱和基础等构件，还可以分别作为受弯构件、受拉构件、受压构件和受扭构件并承担竖向荷载、水平荷载和上部荷载及支撑的作用。
1-8 建筑结构基本构件按照位置和作用可分为哪几类？答：建筑构件按照位置和作用可分为水平构件、竖向构件和基础三类。
1-9 建筑结构基本构件按照受力可分为哪几类？答：建筑结构基本构件按照受力可分为受弯构件、手拉构件、受压构件和受扭构件。
1-10 砌体结构和木结构均是古老的建筑结构，它们各自有何优点和缺点？答：A、砌体结构的优点是取材方便，造价低；良好的耐火性和耐久性；保温、隔热、隔声，节能效果好；施工简单，技术容易普及。
建筑结构设计原理(李章政)-06章-混凝土受压构件讲课讲稿
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
2020/6/19
13
《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
d2 co r
4
3902
1.1951
05 mm2
间接钢筋换算面积
AssoN/0.92fcA fycor fyAs
29 1 730 /0 0.9 1.3 4 1.19 15 50 36 30041 2 1.0210
1182 mm2
2% 5As0.2 5304716.30 mm2
2020/6/19
33
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2020/6/21900mm。
9
《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
设计值 N=3000 kN，试验算承载力。
❖解
先验算配筋率
2020/6/19
As 3041 1.9%
A 400400
m in 0.6%
3%
满足要求（配筋合理）
22
《建筑结构设计原理》
承载力验算
l0/b450/400011.25
查表6-1（插值法）
0.9 80.9 8 0.9 5 (1.2 1 5 1)0
国家开放大学《混泥土结构设计原理》章节测试参考答案
国家开放大学《混泥土结构设计原理》章节测试参考答案第一章绪论1.通常所说的混凝土结构是指素混凝土结构，而不是指钢筋混凝土结构。
（×）2.混凝土结构是以混凝土为主要材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、型钢等，组成承力构件的结构。
（√）3.钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数相差较大。
（×）4.下列关于钢筋混凝土结构的说法错误的是（ ）。
A. 取材较方便、承载力高、耐久性佳、整体性强B. 耐火性优、可模性好、节约钢材、抗裂性差C. 钢筋混凝土结构自重大，有利于大跨度结构、高层建筑结构及抗震D. 施工需要大量模板、工序复杂、周期较长、受季节气候影响大第二章材料的物理和力学性能1.我国混凝土结构设计规范规定：混凝土强度等级依据（）确定。
A. 圆柱体抗压强度标准B. 棱柱体抗压强度标准值C. 立方体抗压强度标准值D. 轴心抗压强度标准值2.我国混凝土结构设计规范规定：混凝土强度等级依据（）确定。
（×）3.对于延性要求比较高的混凝土结构（如地震区的混凝土结构），优先选用高强度等级的混凝土。
（×）4.我国混凝土结构设计规范规定：对无明显流幅的钢筋，在构件承载力设计时，取极限抗拉强度的（）作为条件屈服点。
A. 75%B. 70%C. 85%D. 80%5.钢筋的伸长率越小，表明钢筋的塑性和变形能力越好。
（×）6.钢筋的疲劳破坏不属于脆性破坏。
（×）7.粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。
（×）第三章混凝土结构设计的基本原则1.结构的功能要求不包括（）。
A. 耐久性B. 经济性C. 适用性D. 安全性2.只存在结构承载能力的极限状态，结构的正常使用不存在极限状态。
（×）3.结构上的作用可分为直接作用和间接作用两种，下列不属于间接作用的是（）A. 地震 B. 风荷载C. 温度变化D. 地基不均匀沉降4.一般来说，设计使用年限长，设计基准期可能短一些；设计使用年限短，设计基准期可能长一些。
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2021/2/27
5
《建筑结构设计原理》
• 钢筋净距不应小于50mm，不宜大于300mm • 偏压h>600mm时，设置
10~16mm的构造钢筋， 间距不超过300mm。 • 配筋率 最小配筋率：全纵筋0.6%
一侧纵筋0.2% 最大配筋率：全部纵筋不超过5%
受压钢筋配筋率一般不超过3%
2021/2/27
❖解
l0 / b 5000 / 300 16.7
1
1 0.002 (l0 / b 8)2
1
1 0.002 (16.7 8)2
2021/2/27
0.869
19
《建筑结构设计原理》
取 N Nu 0.9( fc A fyAs)
As
N
0.9
fc A
f y
1400103 14.3 3002 0.9 0.869
2021/2/27
2
《建筑结构设计原理》
6.1.2 受压构件的材料和截面
➢材料选择
❖混凝土
• 材料强度等级尽可能高 • C25以上，至C50 或更高
❖钢筋
• f y 400N/mm2，不宜选高强度钢筋作为压筋 • 不得采用冷拉钢筋作压筋 • 常用：HRB335, HRB400
2021/2/27
3
长柱
l0 28
i
对于矩形截面
l0 8 b
l0 8 b
14
《建筑结构设计原理》
➢轴心受压构件的破坏特征
❖短柱破坏
• 应变分布
可能存在的初偏心对承载力无明显影响
钢筋和混凝土之间压应变相等
• 钢筋受力
钢筋可能屈服，可能不屈服
• 破坏的控制
短柱四周出现明显的纵向裂缝
纵筋屈曲
混凝土压碎
2021/2/27
15
《建筑结构设计原理》
❖长柱破坏
• 不能忽略的影响 荷载初始偏心产生附加弯矩
附加弯矩产生水平挠度加大偏心 • 破坏特点
在轴力和弯矩共同作用下发生破坏
破坏荷载低于同条件下短柱的
破坏荷载
• 稳定系数考虑此影响（表6-1）
近似计
1
算公式
1 0.002 (l0 / b 8)2
2021/2/27
16
• 间距s400mm，且b、 15倍纵筋最小直径
• 全部纵筋配筋率超过3%时
箍筋直径不应小于8mm
间距不应大于10倍纵筋最小直径、且不应大于
2021/2/22700mm。
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《建筑结构设计原理》
• 设置复合箍筋 （1）b>400mm，各边受力钢筋>3 根 （2）b400mm，各边受力钢筋>4 根 防止中间钢筋压屈
较小直径的 5 倍、且不应大于100mm • 纵筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋
较小直径的 10 倍、且不应大于200mm • 当受压钢筋直径d >25mm时，尚应在搭接
接头两个端面外100mm范围内各设置两 个箍筋。
2021/2/27
12
《建筑结构设计原理》
6.2 混凝土轴心受压构件 正截面承载力计算
6
《建筑结构设计原理》
❖偏心受压纵筋配置方式
• 对称配筋
构造简单
施工方便
不易出错
用钢量大
• 非对称配筋
构造复杂
容易出错
用钢量小
对称配筋广为流行
2021/2/27
7
《建筑结构设计原理》
➢受压构件箍筋
❖箍筋的作用
• 保证纵筋的正确位置
• 防止纵向钢筋压曲
❖基本构造要求
• 封闭形式。直径纵筋最大直径/4，且 6mm
《建筑结构设计原理》
6.1 混凝土受压构件 及其构造要求
6.1.1 混凝土受压构件
➢受压构件分类
❖轴心受压构件
❖偏心受压构件
• 单向偏心受压
• 双向偏心受压
2021/2/27
1
《建筑结构设计原理》
➢受压构件应用实例
❖轴心受压
• 屋架受压腹杆、上弦杆 • 等跨柱网房屋的内柱
❖偏心受压
• 框架柱 • 排架柱
h
b
4
《建筑结构设计原理》
6.1.3 受压构件配筋构造
➢纵向受力钢筋
❖轴心受压纵向受力钢筋的作用
• 协助混凝土受压，减小构件截面尺寸 • 承受可能的弯矩，及收缩、温变拉应力 • 防止脆性破坏
❖纵筋构造要求
• 直径d 12mm，常用12 ~ 32 mm
• 矩形截面纵筋不少于 4 根，圆柱不宜少于8
根，不应少于6 根。
➢构件截面
《建筑结构设计原理》
❖常用截面
• 轴心受压正方形为主 • 偏心受压矩形为主 • 预制柱可采用 I 形截面
• 异形柱采用较少（有应用）
❖尺寸要求
• 最小边长300mm；800mm以下取50mm为模 数，800mm以上取100mm为模数
• 满足条件
l0 25,
l0 30
2021/2/27
300
1677 mm2
选配
4 25 A's = 1 964 mm2
配筋率 As 1964 2.18% m in 0.6%
2021/2/27
A 300300
3%
20
《建筑结构设计原理》
❖例题6-2
• 某混凝土柱，计算长度4.5m，截面尺寸 400mm400mm，C35混凝土，纵向配筋
❖截面设计
• 已知：构件截面，轴向力设计值 计算长度，材料强度等级
• 计算：纵筋面积
❖承载力复核
• 全部条件已知
As
N
/(0.9)
f y
fc A
• 先验算配筋率
• 后确定稳定系数
• 最后验算不等式是否成立
2021/2/27
18
《建筑结构设计原理》
❖例题6-1
• 某柱计算长度5 m，截面300mm300mm， HRB335级纵向钢筋， C30混凝土，承受 轴心压力设计值为N=1400 kN。试选配纵 向受力钢筋。
6.2.1 轴心受压构件的破坏特征
➢混凝土轴心受压构件分类
❖箍筋配置方式
• 普通箍筋柱 • 螺旋箍筋柱
螺旋箍筋和 焊接环筋称
• 焊接环筋柱 为间接钢筋
2021/2/27
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《建筑结构设计原理》
❖按长细比分类
• 构件长细比
l0 ,
i
• 构件分类 短柱
i I A
2021/2/27
l0 28
i
《建筑结构设计原理》
6.2.2 普通箍筋柱正截面
承载力计算
➢基本公式
❖抗压组成
• 混凝土抗压 • 纵筋抗压
❖承载力公式
配筋率大于3% 时，取净面积。
• 考虑稳定系数 • 考虑与偏压柱的可靠性衔接
2021/2/27
N Nu 0.9( fc A fyAs)
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《建筑结构设计原理》
➢计算方法（公式应用）
• 纵向有构造钢筋，可设复合箍筋或拉筋
2021/2/27
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《建筑结构设计原理》
2021/2/27
10
❖复杂截面箍筋
• 采用复合箍筋 • 内折角不可采用
箍筋合力向外 砼保护层崩裂
《建筑结构设计原理》
2021/2/27
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《建筑结构设计原理》
❖纵筋搭接长度范围内的箍筋
• 直径不小于搭接钢筋最大直径的0.25倍 • 纵筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋