钢筋混凝土轴心受力构件受压共40页
钢筋混凝土教学课件—第6章受压构件的截面承载力
N
e0
N N
e0
e0
实际重心轴
s As
f y As
s As
f y As
f y As
s As
h0
(a )
h0
( b)
h0
(c)
10
有三种情况：
（1）如上图(a)所示：相对偏心距稍大且远侧钢筋较多；
A.N较小时，远侧受拉，近侧受压；
B.破坏时，远侧钢筋受拉但不能屈服，近侧钢筋受压屈服，
B.N较小时，全截面受压（远侧和近侧钢筋均受压）；
C.近侧受压程度小于远侧受压程度；
D.破坏时，近侧钢筋受压但不能屈服，远侧钢筋受压屈服，
远侧混凝土压碎； 综合（1）~（3）可知： （1）远侧钢筋均不能受拉且屈服；以混凝土受压破坏为标志，称 为“受压破坏”； （2）相对偏心距较小，称为“小偏心受压”；
1
3.本章重点：单向偏心受压构件（或简称偏心
受压构件） 二.工程应用 1.轴心受压构件：结构的中间柱（近似）； 2.单向偏心受压构件：结构的边柱； 3.双向偏心受压构件：结构的角柱； 如下图所示。
2
3
围范的载恒 受承柱的应相为分部影 阴，置布面平构结架框
柱边
柱角
柱间中
§6.1 受压构件一般构造要求
17
§6.5 矩形截面偏心受压构件正截面
受压承载力基本计算公式
一.区分大、小偏心受压破坏形态的界限
由下图可知：
1.受拉破坏时，远侧钢筋先受拉屈服，然后近侧钢筋受压屈服和近
侧混凝土压坏；
2.受压破坏时，近侧钢筋受压屈服和混凝土压坏时，远侧钢筋不能 受拉屈服； 3.界限破坏时，远侧钢筋受拉屈服和近侧混凝土压坏同时发生； 4.受压区太小（如 x 2a ），远侧钢筋先屈服，然后混凝土压坏， 但近侧钢筋不能受压屈服。
石家庄铁道大学混凝土结构设计原理2010年上半年土木期末试卷AB及答案
石家庄铁道学院2010-2011学年第2学期2008 级本科班期末考试试卷(A)课程名称：混凝土结构设计原理任课教师：考试时间：120 分钟学号：姓名：班级：考试性质(学生填写)：正常考试( )缓考( )补考( )重修( )提前修读( )题号一二三四五六七总分满分20 10 10 30 30 100 得分阅卷人一、单项选择题：(每小题2分，共20分)1.与素混凝土梁相比，适量配筋的钢筋混凝土梁的承载力和抵抗开裂的能力( )A．均提高很多B．承载力提高很多，抗裂能力提高不多C．抗裂能力提高很多，承载力提高不多 D. 均提高不多2．下图为一矩形截面梁正截面的抵抗弯矩图和弯矩包络图，只有纵筋N1提供弯起，则N1的不需要点为( )3．下列选项为结构或构件在使用中出现的几种情况,其中属于超过了正常使用极限状态的为( )A．水池结构因开裂引起渗漏；B．梁因配筋不足造成断裂破坏；C ．施工中过早拆模造成结构倒塌；D ．偏心受压柱失稳破坏。
4．正常使用极限状态设计进行荷载效应的短期效应组合时，对可变荷载应采用( )A ．标准值B ．代表值C ．频遇值D ．准永久值5．对于钢筋混凝土无腹筋梁，当剪跨比m<1时，常发生的斜截面受剪破坏形态为( )A ．弯曲破坏B ．剪压破坏C ．斜拉破坏D ．斜压破坏 6．下列对于钢筋混凝土剪扭构件的承载力，说法不正确的是( )A ．抗剪承载力比不受扭矩时的小；B ．抗扭承载力比纯扭时的小；C ．加大箍筋间距，对两种承载力没有影响；D ．提高混凝土强度，承载力会提高。
7．矩形截面小偏心受压构件截面设计时，离轴向力较远一侧钢筋s A 可按最小配筋率配置，这是为了( )A ．保证构件破坏时，s A 的应力能达到受拉屈服强度B ．保证构件破坏时，s A 的应力能达到受压屈服强度C ．保证构件破坏时，从s A 一侧先被压坏D ．节约钢材用量，因为构件破坏时s A 的应力一般达不到屈服强度。
钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算.pptx
Nu A(N0，0)
B(Nb，Mb)
⑸如截面尺寸和材料强度保持
不变，Nu-Mu相关曲线随配 筋率的增加而向外侧增大。
C(0，M0) Mu
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混凝土结构设计原理
第 7章
§7.4 偏心受压构件的破坏特征
N M=N e0
e0 N
As
As? = As
As?
压弯构件
偏心受压构
件 偏心距e0=0时，轴心受压构件
…7-2
ei e0 ea
…7-3
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混凝土结构设计原理
第 7章
3 偏心距增大系数
二阶效应——轴力在结构变形和位移时产生的附加内力。
无侧移
有侧移
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混凝土结构设计原理
第 7章
y px y f ?sin le
f
ei N
le
xN ei
◆ 由于侧向挠曲变形，轴向力将 N ei 产生二阶效应，引起附加弯矩。
h / 2)
f
' y
As
(h0'
as )
…7-23
As
Ne'
1 fcbh(h0 0.5h)
f
' y
(h0'
as
)
式中：
e' h / 2 as' ei
ei e0 ea
此时不考虑，ei中扣除ea。
…7-24
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混凝土结构设计原理
第 7章
❖矩形截面 对称 配筋偏心受压构件正截面承载力
N
◆在未达到截面承载力极限状态 之前，侧向挠度 f 已呈不稳定
N0
发展 即柱的轴向荷载最大值发生在
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
钢筋混凝土受压构件承载力计算—轴心受压承载力计算
箍筋的作用
1
固定纵筋，形成钢筋骨架；
2
承担剪力；
3
约束混凝土，改善混凝土的性能；
4
给纵筋提供侧向支承，防止纵筋压屈。
钢筋砼柱
轴心受压承载力计算
1、轴心受压短柱的受力性能
（1）短柱的概念： l 0 / b ≤ 8 、 l 0 / i ≤ 2 8
（2）短柱的受力性能
（a）受力时，全截面应变相等，即 es =ec =e 。
N
（1）计算简图
A s
fc
（2）计算公式
f y A s
N 0.9( f A f A)
u
c
ys
—— 当 A s > 0.03A 时，公式中的 A 改用 A- A s 。
—— 0.9是考虑与偏心受压构件具有相同的可靠度。
截面设计
已知轴向设计力N，构件的计算长度，材料强度等级。 设计构件的截面尺寸和配筋。
1.5H
1.0H
1.2H
1.25H
1.0H
1.2H
2.0Hu 1.0HL 2.0HL
1.25Hu 0.8HL 1.0HL
1.5Hu 1.0HL -----
Hu HL H
柱的计算长度 —— l0
（b）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构柱
楼盖类别 现浇楼盖 装配式楼盖
柱的类别 底层柱 其余各层柱 底层柱 其余各层柱
l0 1.0H 1.25H 1.25H 1. 5H
楼盖顶面 H
楼盖顶面
H 基础顶面
轴心受压构件承载力 计算
钢筋砼柱
(a) 轴心受压
(b) 单向偏心受压 (c) 双向偏心受压
钢筋砼柱，按箍筋作用及配置方式分为：普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。
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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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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
钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数表
钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数是一个重要的参数，用于评估构件在受压状态下的稳定性。
在钢筋混凝土结构设计中，轴心受压构件承受的压力会引起构件的变形和破坏，因此需要通过稳定系数来考虑构件的稳定性，确保结构的安全性和可靠性。
在本文中，我将深入探讨钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数表，并分享一些关于这个主题的观点和理解。
1. 稳定系数的定义和意义稳定系数是指构件在受压状态下的稳定性与材料强度之间的比值。
它的值代表了构件抵抗稳定性失效的能力，是判断结构是否满足稳定性要求的关键指标。
稳定系数的计算通常基于一定的假设和理论模型，考虑到材料的弹性模量、几何形状、截面特性以及加载方式等因素。
通过建立稳定系数表，我们可以根据构件的几何形状和受力情况，查找相应的稳定系数值，从而进行结构设计和评估。
2. 稳定系数表的结构和内容稳定系数表包括了各种不同构件和截面形状的稳定系数数值，供工程师和设计人员参考使用。
它通常按照构件的类型和截面形状进行分类，提供了一系列的稳定系数数值。
稳定系数表的结构可以按照以下方式进行组织：2.1 构件类型分类：比如梁、柱、墙等，每种构件类型都有独立的稳定系数表。
2.2 截面形状分类：对于每种构件类型，按照不同的截面形状建立子表，比如矩形截面、圆形截面、T形截面等。
2.3 参数分类：在每个子表中，根据构件的尺寸、材料强度和约束条件等参数，列出相应的稳定系数数值。
3. 稳定系数表的应用和设计原则稳定系数表是钢筋混凝土结构设计中的重要工具，为设计人员提供了参考数值，帮助他们评估和选择合适的构件尺寸和截面形状。
在使用稳定系数表时，设计人员应该遵循以下几个原则：3.1 参考适用范围：稳定系数表通常针对一定的材料强度、构件尺寸范围和约束条件进行编制，设计人员需要根据实际情况选择合适的表格进行参考。
3.2 综合考虑各因素：稳定系数的数值取决于材料的强度、构件的几何形状和加载方式等因素，设计人员需要对这些因素进行综合考虑，以确保稳定系数的准确性和适用性。
4钢筋混凝土轴心受力构件
N 0 ( G N gk Q C Nqk ) 1.1 (1.351851.4 0.7 70) 350.2kN
N 35210 2 As 1173 mm fy 300
3
【解】（3）满足构造要求的配筋
As min 0.4% A 0.4% 200 250 200m m2 As min
在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长 柱的 承载力低于短柱，(采用降低系数来考虑)
三、轴心受压构件的受力分析
1. 短柱
钢筋屈 服
混凝土压碎
h
N
As
N
b
Hale Waihona Puke ANol
混凝土压碎
钢筋凸出
第一阶段：加载至钢筋屈服 第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎
三、轴心受压短柱的受力分析
1. 短柱
平衡方程 变形协调方程
轴心受力构件 (a) 轴心受拉； (b) 轴心受压；
工程实例
压 压 拉 压
拉
多层房屋的内柱
第一节、轴心受拉构件的受力特点
1. 受拉构件的配筋形式
纵筋
h
箍筋
b
纵筋
第一节、轴心受拉构件的受力特点
2. 试 验 研 究
N N
Ncr
箍筋
Ncr
Nc
Nc
第一节、轴心受拉构件的受力特点
2. 试 验 研 究
先选用直径较小的钢筋。
第二节、轴心受拉构件的承载力计算
3. 例 题
【例4.1】某钢筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸 为b×h=140mm×140mm，混凝土强度等级为 C30，钢筋为HRB335级，承受轴向拉力设计值 为N=200kN，试求纵向钢筋截面面积As。 【解】由式(4-11)得 As=N/fy=666.67mm2 配置4Φ16(As=806mm2)
《结构设计原理》总复习题
《结构设计原理》总复习题《结构设计原理》总复习第⼀节名词解释题1. 混凝⼟强度等级2. 钢筋充分利⽤点3. 混凝⼟弹性模量4. 混凝⼟的割线模量5. 混凝⼟徐变6. 混凝⼟的标准强度7. 混凝⼟的切线模量8. 钢筋伸长率9. 弹性系数 10. 徐变系数 11. 钢筋屈服强度（条件屈服强度）12. 钢筋冷加⼯ 13. 配筋率 14. 换算截⾯ 15. 截⾯抵抗矩系数16. 结构极限状态 17. 钢筋的标准强度 18. 极限状态设计法 19. 钢筋的设计强度20. 混凝⼟设计强度 21. 冷拉 22. 梁界限破坏 23. 塑性破坏 24. 净换算截⾯25. 设计弯矩图 26. 剪跨⽐ 27. 钢筋不需要点 28. 斜拉破坏 29. 材料图 30. 斜压破坏 31. 短柱 32. 33. 34. 预应⼒砼 35. 先张法 36.后张法 37. 钢筋预应⼒损失 38. 时效（时效硬化）第⼆节选择题1. 混凝⼟割线模量 E’c 与弹性模量 E c 的关系 E’c=n E c 中的n确值当应⼒增⾼处于弹塑性阶段时，c(a) n >1；(b) n =1；(c) n <12. 我国现⾏规范中，混凝⼟⽴⽅体抗压强度 f cu 与其轴⼼抗压强度 f c 的关系为 d(a)f cu＝0.5 f c 2/3 ；(b)f cu=0.7f c；(c)f cu＝f c；(d)f c=0.7f cu3. 当混凝⼟双向受⼒时，它的抗压强度随另⼀⽅向压应⼒的增⼤⽽ a(a)增加；(b)减⼩；(c)不变4. 在轴向压⼒和剪⼒的共同作⽤下，混凝⼟的抗剪强度 c(a)随压应⼒的增⼤⽽增⼤；(b)随压应⼒的增⼤⽽减⼩；(c)随压应⼒的增⼤⽽增⼤，但压应⼒过⼤，抗剪强度反⽽减⼩5. 只配螺旋筋的钢筋混凝⼟柱体试件的抗压强度，⾼于混凝⼟抗压强度是因为 c(a)螺旋筋参与混凝⼟受压；(b)螺旋筋使混凝⼟密实；(c)螺旋筋约束了混凝⼟横向变形6. ⼀对称配筋的钢筋混凝⼟构件两端固定，由于混凝⼟收缩（未受外荷）b(a)混凝⼟中产⽣拉应⼒，钢筋中产⽣拉应⼒；(b)混凝⼟中产⽣拉应⼒，钢筋中⽆应⼒；(c) 混凝⼟和钢筋均不产⽣应⼒7. 在保持不变的长期荷载作⽤下，钢筋混凝⼟中⼼受压构件中 c(a)徐变使混凝⼟压应⼒减⼩，因为钢筋与混凝⼟共同变形,所以钢筋的压应⼒也减⼩；(b)由于徐变是应⼒不增加⽽变形随时间增长的现象，所以混凝⼟及钢筋的压应⼒均不变；(c)根据平衡，徐变使混凝⼟压应⼒减⼩，钢筋压应⼒增⼤8. 线性徐变不是指a(a)徐变与荷载持续时间 t 为线性关系；(b)徐变系数与初应变（⼒）成线性关系；(c)瞬时变形与徐变变形之和与初应⼒成线性关系9. ⽤对埋⼊混凝⼟中的钢筋施加拉⼒ P 以测定钢筋与混凝⼟之间的粘结⼒，当拉⼒ P ⼩于拔出⼒时，钢筋与混凝⼟之间的粘结⼒沿钢筋长度 l分布为 a(a)平均分布(b)三⾓形分布(c)抛物线分布10. 我国《规范》采⽤的混凝⼟的设计强度是 c(a)平均强度(b)标准强度除以安全系数 K(c)在⼀定保证率下的强度值(d)与安全系数 K 配套使⽤的强度值。
钢筋混凝土受压构件设计
任务4.1 钢筋混凝土轴心受压构件设计
• 实际工程中，真正的轴心受压构件是不存在的。但是为了方便，以恒 载为主的多层建筑的内柱和屋架的受压腹杆等少数构件，常近似按轴 心受压构件进行设计，而框架结构柱、单层工业厂房柱、承受节间荷 载的屋架上弦杆、拱等大量构件，一般按偏心受压构件进行设计。
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任务4.1 钢筋混凝土轴心受压构件设计
• ３． 纵向钢筋 • 柱的全部纵向钢筋的配筋率不应小于表４-１中所规定数值，且不宜
超过５％，以免造成浪费。同时，一侧钢筋的配筋率不应小于０．２ ％（表４-１）。 • 纵向受力钢筋宜采用直径较大的钢筋，直径不宜小于１２ｍｍ，通常 在１６～３２ｍｍ 范围内选用。钢筋应沿截面的四周均匀布置，矩 形截面时，钢筋根数不得少于４根；圆形截面时，不应少于６根，且 不宜少于８根。钢筋的净间距不应小于５０ｍｍ，且不宜大于３００ ｍｍ；对于水平浇筑的预制柱，其净间距可以按梁的有关规定取用。
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任务4.1 钢筋混凝土轴心受压构件设计
• 其他截面形式柱的箍筋见图４-４。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。
• 4.1.3 轴心受压构件承载力计算
• 作为最具有代表性受压构件的柱子，按箍筋配置形式的不同可分为两 种类型：配有纵向钢筋和普通箍筋的柱，称为普通箍筋柱；配有纵向 钢筋和螺旋式或焊接环式箍筋的柱，称为螺旋箍筋柱，如图４-５所 示。
• 根据上述分析可知，螺旋箍筋或焊接环筋所包围的核心截面混凝土的 实际抗压强度，处于三轴受压状态，其纵向抗压强度得到提高，其值 可利用圆柱体混凝土周围加液压所得近似关系进行计算：
• 在间接钢筋间距s范围内，利用στ 的合力与钢筋的拉力平衡（图４-１ ０），可得