4钢筋混凝土轴心受力构件_图文

钢筋混凝土纵向受力构件

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。
◆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。
◆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。整理课件
普通钢箍柱
整理课件
3、普通箍筋柱的正截面承截力计算
（1）基本公式
钢筋混凝土轴心受压柱的正截面承载力由混凝土承载力及钢筋承载力两部分组成，如图所示。
轴心受压短柱 NusfcAfyAs
轴心受压长柱
Nul Nus
稳定系数
N ul N us
整理课件
N N u 0 .9(fcA fy A s )
式中 Nu—轴向压力承载力设计值； N —轴向压力设计值；
（2）构造要求受压构件中的周边箍筋应做成封闭式。
箍筋直径不应小于d/4（d为纵向钢筋的最大直径），且不应小于6mm。箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d（d为纵向受力整钢理筋课件的最小直径）。
在纵筋搭接长度范围内，箍筋的直径不宜小于搭接钢筋直径的0.25倍。箍筋间距，当搭接钢筋为受拉时，不应大于5d （为受力钢筋中最小直径），且不应大于100mm；
1677 300 300
=1.86%
m in＞ =0.6%，且＜3% ，满足最小配筋率要求，且勿
需重算。
整理课件
纵筋选用4 25（As′=1964mm2），箍筋配置φ8@300，
如图所示。
Φ8@300
4 25
300
300
整理课件
② 截面承载力复核
已知：柱截面尺寸b×h，计算长度L0，纵筋数量及级别，混凝土强度等级。

钢筋混凝土轴心受力构件承载力计算

图5.3
5.2.2 轴心受拉构件承载力计算
5.2.2.1 截面形式
轴心受压柱以方形为主，也可选用矩形、圆形或正多边形截面；柱截面尺寸一般不宜小于 250mm×250mm，构件长细比应控制在l0/b≤30、 l0/h≤25、l0/d≤25。
此处l0为柱的计算长度，b为柱的短边，h为柱的长边，d为圆形柱的直径。
l0 垂直排架方向有柱间支撑无柱间支撑
1.2H
1.0H
1.0H
1.2H
有吊车房屋柱
上柱下柱
2.0Hu 1.0Hl
1.25Hu 0.8Hl
1.5Hu 1.0Hl
露天吊车柱和栈桥柱
2.0Hl
1.0Hl
—
表5.3 框架结构各层柱的计算长度
楼盖类型现浇楼盖装配式楼盖
柱的类别底层柱
其余各层柱底层柱
图5.5 柱中箍筋的构造要求
5.2.3 配有普通箍筋轴心受压柱的承载力计算
根据构件的长细比（构件的计算长度l0与构件截面回转半径i之比）的不同，轴心受压构件可分为短柱（对矩形截面l0/b≤8,b为截面宽度）和长柱。
5.2.3.1 试验研究分析
钢筋混凝土短柱经试验表明：在整个加载过程中，由于纵向钢筋与混凝土粘结在一起，两者变形相同，当混凝土的极限压应变达到混凝土棱柱体的极限压应变ε0=0.002时，构件处于承载力极限状态，稍再增加荷载，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋向外凸出，最后中部混凝土被压碎而宣告破坏（图5.6）。因此在轴心受压柱中钢筋的最大压应变为0.002，故不宜采用高强钢筋，对抗压强度高于400N/mm2者，只能取400N/mm2
【例5.2】某现浇多层钢筋混凝土框架结构，底层中柱按轴

第4章轴心受力构件的承载力计算

柱的长细比较大，柱的极限承载力将受侧向变形所引起的附加弯矩影响而降低。
第4章轴心受力构件的承载力计算
1. 受力分析及破坏特征 ⑴受压短柱第Ⅰ阶段——弹性阶段轴向压力与截面钢筋和混凝土的应力基本上呈线性关系
第Ⅱ阶段——弹塑性阶段混凝土进入明显的非线性阶段，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快，出现应力重分布。
Asso
d cor Ass1
s
计算螺旋筋间距s，选螺旋箍筋为
12，Assl=113.1mm2
s
d cor Assl
Asso

3.14 450 113.1 69.4mm 2303
取s=60mm，满足s ≤ 80mm（或1/5dcor）
第4章轴心受力构件的承载力计算
截面验算一
由混凝土压碎所控制，这一阶段是计算轴心受压构件极限强度的依据。
第4章轴心受力构件的承载力计算
⑵受压长柱
初始偏心距
附加弯矩和侧向挠度
加大了原来的初始偏心距
构件承载力降低
破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。
第4章轴心受力构件的承载力计算
2.配有普通箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算方法
f c A) N 0.9 ( f y As
N－轴向力设计值；
N
－钢筋混凝土构件的稳定系数；
f y－钢筋抗压强度设计值； fc f y A s
A s－全部纵向受压钢筋的截面面积；
f c－混凝土轴心抗压强度设计值； A －构件截面面积，当纵向配筋率大于0.03时， A改为Ac， Ac =A- A s； 0.9 －可靠度调整系数。 h

第四章轴心受力构件

§4-6 格构式轴心受压柱的截面设计
§4-6 格构式轴心受压柱的截面设计
一、格构式轴心受压柱的组成分肢
缀板
缀件
缀条
§4-6 格构式轴心受压柱的截面设计
二、格构式轴心受压柱的实轴和虚轴
垂直于分肢腹板平面的主轴--实轴；
垂直于分肢缀件平面的主轴--虚轴；
格构式轴心受压构件的设计应考虑：
§4-3 轴心受压构件的整体稳定
1.0
0.8 d 0.6 c b
a
0.4
0.2
0
50
100
150
200
250
(Q235)
a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕弱轴。
§4-3 轴心受压构件的整体稳定
构件长细比的确定
y x x
截面为双轴对称构件：
§4-2 轴心受力构件的强度和刚度
二、刚度计算（正常使用极限状态）保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。
l0 [ ] i
l0 构件的计算长度；
i
I 截面的回转半径； A
[ ] 构件的容许长细比
§4-3 轴心受压构件的整体稳定
§4-3 轴心受压构件的整体稳定
强度（承载能力极限状态）刚度（正常使用极限状态）强度轴心受压构件
轴心受力构件
稳定
（承载能力极限状态）
刚度（正常使用极限状态）
§4-2 轴心受力构件的强度和刚度
§4-2 轴心受力构件的强度和刚度
一、强度计算（承载能力极限状态）
N f An
其中： N — 轴心拉力或压力设计值； An— 构件的净截面面积； f— 钢材的抗拉强度设计值。轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。

混凝土结构设计原理轴心受力构件-精选文档

104
111 118 125 132 139 146 153 160 167
0.52
0.48 0.44 0.4 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21
28
24
97
0.56
50
43
174
0.19
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章轴心受力构件
4 普通箍筋柱受压承载力的计算
N
计算简图
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章轴心受力构件
轴心受压长柱稳定系数φ 主要与柱的长细比 l0 / b 有关，稳定系数的定义如下：
N ul N us 《规范》给出的稳定系数与长细比的关系
l0/b l0/d l0/i φ l0/b l0/d l0/i φ
≤8
10 12 14 16 18 20 22 24 26

压碎。
柱子发生破坏时，混凝土的应变达到其抗压极限应变，而钢筋的应力一般小于其屈服强度。

3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章轴心受力构件什么是长柱（Slender Columns）我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。在实际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳破坏在长柱计算中必须考虑。

钢筋应力增长
随着荷载的增加，混凝土应力的增加愈来愈慢，而钢筋的应力基本上与其应变成正比增加，柱子变形增加的速度就快于外荷增加的速度。随着荷载的继续增加，柱中开始出现微小的纵向裂缝。

应力
混凝土的应力增长
轴力
3.1
轴心受压构件承载力计算

第4章轴受力构件

N
N
N
N
s0
s max=3s 0
(a)弹性状态应力
fy
(b)极限状态应力
图4.2.1 有孔洞拉杆的截面应力分布
普通螺栓连接时：（1）并列布置——最危险截面为正交截面（Ｉ－Ｉ）
I
N
钢结构
设计原理
I
第四章轴心受力构件
（2）错列布置——可能沿正交截面（Ｉ－Ｉ）破坏，也
可能沿齿状截面（Ⅱ－ Ⅱ）破坏，An取二者较小面积计算。
第四章轴心受力构件
理想轴心受压杆件随N的增加，整个工作状态如下：
N
N
Ncr
Ncr
稳定平衡F 状态
随遇平衡F 状态
临界F 状态
l
钢结构
设计原理
N
N
Ncr
第四章轴心受力构件
l
下面按随遇平衡法推导临界力Ncr
Ncr
y y1 y2
Ncr M=Ncr·y
x
钢结构
设计原理
Ncr Ncr
l0[]
i
(44)
钢结构
设计原理
max——构件的最大长细比
l0——构件计算长度，取决于其两端支承情况 i——截面回转半径
[]——容许长细比
第四章轴心受力构件
轴心受力构件对刚度提出限值要求的原因当构件的长细比太大时，会产生下列不利影响：
（1）在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形；（2）使用过程中因自重而发生挠曲变形；（3）在动力荷载作用下发生较大的振动；（4）压杆的长细比过大时，除具有前述各种不利因素外，还使得构件极限承载力显著降低，同时初弯曲和自重产生的挠度也将对构件的整体稳定带来不利影响。

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混凝土结构设计原理
第3 章
2. 构造要求
❖ 不得采用绑扎的搭接接头。
❖ 纵筋一侧配筋率 0.2%，且 45ft fy。
（ f t为混凝土轴心抗拉强度设计值）
❖ 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直径较小的钢筋。
❖ 箍筋直径 d≥6mm, 间距s ≤200mm (腹杆中 s ≤150mm)。
混凝土结构设计原理
第3 章
§3.1 概述
轴线
N
(轴拉) 轴线
N
(轴压)
主页
N
目录
理想的轴心受力构
件不存在。
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N
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帮助
钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算优秀课件
混凝土结构设计原理
第3 章
§3.2 轴心受拉构件
3.2.1 受力过程及破坏特征
N
N
N
Nu Ncr
o
钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算优秀课件
4. 构造要求
❖ 材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用HRB400级。 ❖ 截面： b≥250mm, l0 /b≤30 。
❖ 纵筋： d≥12mm, 圆柱中根数 ≥6， ≤ 5％；
50mm ≤ @ ≤ 350mm, c≥25mm。
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混凝土结构设计原理
第3 章
3.2.2 桥梁工程中的轴拉构件
0 Nd
} fsd As
X0
oNd fsdAs
…3－2

第5章轴心受力构件

An1 b n1 d0 t
螺栓错列布置可能沿正交截面（Ｉ－Ｉ）破坏，也可能沿齿状截面（Ⅱ－ Ⅱ）破坏，取截面的较小面积计算：
2 An 2c4 n2 1 c12 c2 n2 d 0 t
Steel Structure
对于高强螺栓的摩擦型连接，可以认为连接传力所依靠的摩擦力均匀分 N 布于螺孔四周，故在孔前接触面已传递一半的力。 N
试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。
Steel Structure
【解】查型钢表附表13，2∟100×10角钢：ix＝ 3.05cm，iy＝4.52cm。 f=215N／mm2，角钢的厚度为10mm，在确定危险截面之前先把它按中面展开如图5.8 (b) 所示。（1）容许承受的最大拉力齿状净截面(I—I)的面积为：
缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同
组成，它们与分肢翼缘组成桁架体系；缀板常用钢板，与分肢翼缘组
成刚架体系。
Steel Structure
5.2 轴心受压构件的强度和刚度
◆ 在进行轴心受力构件的设计时，应同时满足第一类极限状态和
第二类极限状态的要求。 ◆ 对于承载能力的极限状态，受拉构件一般以强度控制，而受压构件需同时满足强度和稳定的要求。 ◆ 对于正常使用的极限状态，是通过保证构件的刚度－限制其长细比来达到的。 ◆ 轴心受拉构件的设计需分别进行强度和刚度的计算；而轴心受压构件的设计需分别进行强度、稳定和刚度的计算。
Steel Structure
『关键知识』 1.轴心受压构件的整体稳定计算； 2.轴心受压构件的局部稳定计算；
3.实腹式和格构式轴心受压构件的设计方法；
4.轴心受压柱铰接柱脚的设计。『重点讲解』