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1、第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算1第第3 3章章 钢筋混凝土轴心受力构件钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算正截面承载力计算本章学习要点本章学习要点了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；了解轴心受拉构件和轴心受压构件的受力全过程；掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面承载力的掌握轴心受拉构件和轴心受压构件正截面承载力的计算方法；计算方法；熟悉轴心受力构件的构造要求。熟悉轴心受力构件的构造要求。第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算23 3.1 概述NNcAAs 钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液
2、池的筒壁等，通常按管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心受拉构件轴心受拉构件计算。计算。3.1 概述 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算3屋架中的受压腹杆等跨框架的中柱在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。由于施工误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性由于施工误差、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。等原因，往往存在一定的初始偏心距。以永久荷载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压以永久荷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，可近似按腹杆等，主要承受轴向压力，可
3、近似按轴心受压构件轴心受压构件计算。计算。3.1 概述 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算43 3.2.2 轴心受拉构件轴心受拉构件正截面承载力计算正截面承载力计算 NNcAAs3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算5cE 几何条件几何条件es=ec=e 物理关系物理关系sssEeccssEE 平衡条件平衡条件ssccAAN 开裂前开裂前 NNcrc=0s=sAN3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算9 ft2Eft2Eft+ft/r fys cNcrNuN3.2 轴心受拉构件正截面承载力计
4、算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算10二、轴心受拉构件正截面承载力计算二、轴心受拉构件正截面承载力计算syAfN N 为轴向拉力的设计值；为轴向拉力的设计值；fy 为钢筋抗拉强度设计值；为钢筋抗拉强度设计值；As 为全部受拉钢筋的截面面积。为全部受拉钢筋的截面面积。构造要求：构造要求：1.纵筋：一般由裂宽验算控制；沿截面周边均匀布置。纵筋：一般由裂宽验算控制；沿截面周边均匀布置。2.箍筋：箍筋：6，=150200mm。3.2 轴心受拉构件正截面承载力计算 2300/yfN mm0.2,45/tyff每侧钢筋配筋率第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算111 1、配有纵筋
5、和普通箍筋的柱、配有纵筋和普通箍筋的柱2 2、配有纵筋和螺旋箍筋的柱、配有纵筋和螺旋箍筋的柱 普通钢箍柱螺旋钢箍柱螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱：箍筋的形状为：箍筋的形状为圆形且间距较密，其作用圆形且间距较密，其作用？普通箍筋柱普通箍筋柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 3.3 3.3 轴心受压构件正截面承载力计算第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算12纵筋的作用：纵筋的作用：1、协助混凝土受压、协助混凝土受压,减小截面尺寸，提高承载力；减小截面尺寸，提高承载力；2、承受可能出现的较小弯矩产生的拉力；、承受可能出现的较小弯矩产生的拉力；3、防止
6、构件突然的脆性破坏，提高其变形能力；、防止构件突然的脆性破坏，提高其变形能力；4、减小混凝土的徐变变形。、减小混凝土的徐变变形。箍筋的作用：箍筋的作用：1、防止纵筋受力后压屈，并与纵筋组成钢筋骨架；、防止纵筋受力后压屈，并与纵筋组成钢筋骨架；2、约束混凝土，防止构件突然的脆性破坏。、约束混凝土，防止构件突然的脆性破坏。3、螺旋箍筋还能约束核心内的混凝土横向变形，使之三、螺旋箍筋还能约束核心内的混凝土横向变形，使之三向受压，进一步提高构件的承载力及变形能力。向受压，进一步提高构件的承载力及变形能力。3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算13N一、普通
7、箍筋柱一、普通箍筋柱（一）短柱在短期荷载下的受力分析及破坏特征短柱在短期荷载下的受力分析及破坏特征3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算14试验结果表明：试验结果表明：u当荷载较小时，轴压力与压缩变形基本当荷载较小时，轴压力与压缩变形基本成正比；成正比；u当荷载较大时，变形比荷载增长得快；当荷载较大时，变形比荷载增长得快；u最后，柱四周出现纵向裂缝，混凝土保最后，柱四周出现纵向裂缝，混凝土保护层剥落，纵筋向外屈折，混凝土被压护层剥落，纵筋向外屈折，混凝土被压碎。碎。此时纵筋应力可达到：此时纵筋应力可达到：250/400002.0102mmNEfsy
8、e3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算153.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算16 可见可见柱子若采用高强钢筋，则柱子若采用高强钢筋，则混凝土混凝土被压碎时，钢被压碎时，钢筋还未达到屈服强度，钢筋强度没有得到充分利用。筋还未达到屈服强度，钢筋强度没有得到充分利用。钢筋的受压强度：0 yyyysfffEee=0.0 0 2 时，00 400M PayyyssffEEeee=0.002时，3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算17（二）徐变对轴心受压构件的影
9、响（二）徐变对轴心受压构件的影响 由于混凝土徐变（压缩）的影响，钢筋和混凝土之间由于混凝土徐变（压缩）的影响，钢筋和混凝土之间会发生应力重分布现象：会发生应力重分布现象：钢筋压应力逐步增大，而混凝土钢筋压应力逐步增大，而混凝土压应力逐步降低压应力逐步降低即徐变对混凝土起着卸荷作用即徐变对混凝土起着卸荷作用.3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算18 若纵筋配筋率过大，混凝土受到的拉力将会超若纵筋配筋率过大，混凝土受到的拉力将会超 过混过混凝土的抗拉强度而出现裂缝；故凝土的抗拉强度而出现裂缝；故规范规范要求要求%5r（三）长细比的影响（三）长细比的影
10、响 由于有初始偏心距产生了附加弯矩，附加弯矩又增大了由于有初始偏心距产生了附加弯矩，附加弯矩又增大了柱的侧向挠度，交互影响将导致长柱最终在弯矩和轴力共同柱的侧向挠度，交互影响将导致长柱最终在弯矩和轴力共同作用下发生破坏。作用下发生破坏。若柱的长细比很大时，还可能发生失稳破坏。若柱的长细比很大时，还可能发生失稳破坏。当卸荷时，纵筋受拉变形要回弹，而混凝土徐变是当卸荷时，纵筋受拉变形要回弹，而混凝土徐变是不可恢复的变形，二者的变形差异，使不可恢复的变形，二者的变形差异，使纵筋受到的压力，纵筋受到的压力，混凝土受拉力；混凝土受拉力；设计时一般取设计时一般取 0.62.0%。3.3 轴心受压构件正截面
11、承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算19试验表明：试验表明：长柱承载力长柱承载力 短柱承载力短柱承载力与构件长细比有关，见与构件长细比有关，见P59表表31用稳定系数用稳定系数表示长柱承载力降低的程度表示长柱承载力降低的程度3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算20（四）承载力计算公式（四）承载力计算公式可靠度调整系数可靠度调整系数)(9.0sycuAfAfNN3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 3000.8/3%cscsmmfAAAAAAr当截面h或D时，应乘以。当时，式中 用代入。第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载
12、力计算213.3 轴心受压构件正截面承载力计算（五）构造要求（五）构造要求1.材料强度材料强度混凝土混凝土：应采用强度等级较高的混凝土。：应采用强度等级较高的混凝土。一般结构中常用一般结构中常用C25C40,在高层建筑中，经常使用在高层建筑中，经常使用C50C60级混凝土。级混凝土。钢筋：钢筋：通常采用通常采用级和级和级钢筋，不宜过高。级钢筋，不宜过高。2.截面形状和尺寸截面形状和尺寸采用采用方形方形截面，也可采用截面，也可采用矩形、矩形、圆形、正多边形圆形、正多边形截面。截面。柱的截面尺寸一般应控制在柱的截面尺寸一般应控制在l0/b30 及及b 250mm。第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截
13、面承载力计算223.3 轴心受压构件正截面承载力计算 3.纵向钢筋纵向钢筋规范规范规定规定:轴心受压构件全部纵向钢筋的配筋率轴心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不不应小于应小于0.6%0.6%；也也不宜超过不宜超过5%5%。柱中纵向受力钢筋直径柱中纵向受力钢筋直径d 12mmd 12mm，宜根数少而粗，对，宜根数少而粗，对矩形矩形截面截面44根，根，圆形截面圆形截面66根。根。纵向钢筋的保护层厚度要求见纵向钢筋的保护层厚度要求见P349P349附表附表7 71 1，且，且dd。纵筋应沿周边均匀布置，净距纵筋应沿周边均匀布置，净距50mm50mm，中距，中距350mm350mm。第3章 钢筋混凝土轴
14、心受力构件正截面承载力计算23 4.4.箍箍 筋筋箍筋应采用封闭式，直径箍筋应采用封闭式，直径6mm6mm，d/4;d/4;d为纵筋的最大直径。为纵筋的最大直径。箍筋间距箍筋间距400mm，b，15d（绑扎钢筋骨架），（绑扎钢筋骨架），20d（焊接钢筋（焊接钢筋骨架）骨架）;d为纵筋的最小直径。为纵筋的最小直径。当柱中全部纵筋的配筋率超过当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径，箍筋直径8mm，且应焊，且应焊成封闭式；箍筋间距成封闭式；箍筋间距10d，200mm。当当b b400mm400mm且各边纵筋根数且各边纵筋根数3 3根时，或当根时，或当b400mmb400mm但各边纵但各边纵筋根数筋
15、根数4 4根时，应设置复合箍筋。（根时，应设置复合箍筋。（P61P61图图3 39 9）3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算24二、螺旋箍筋柱二、螺旋箍筋柱（一）螺旋筋柱的配筋形式（一）螺旋筋柱的配筋形式3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 dmin=d-2Cmin第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算25（二）螺旋筋柱的受力特点（二）螺旋筋柱的受力特点3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算263.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算27混凝土圆柱体
16、在三向受压状态下的纵向抗压强度混凝土圆柱体在三向受压状态下的纵向抗压强度214cf3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算282 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)122ssycorAfsdcorssydsAf122达到极限状态时，砼保护层已剥落，不考虑其承载力：达到极限状态时，砼保护层已剥落，不考虑其承载力：21)4(sycorcsycoruAfAfAfAN18sycorcorssycorcAfAdsAfAf214cf间接钢筋达到屈服强度时间接钢筋达到屈服强度时 核心砼受到的径向压应力核心砼受到的径向压应力3.3 轴心受压构件正截面承载力计算 第3章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算292 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)sAdAslAdlAsscorsssscorss1010syssycorcuAfAfAfN02214cf间接钢筋换算截面面积间接钢筋换算截面面积AssocorssycorcorssycorssyAAfsddAfsdAf244220211221)4(sycorcsyco
