文档介绍：混凝土结构设计原理
第5章受压构件的承载力计算
制作人:周勇
Lanzhou University of Technology
受压构件
压
压
压
拉
拉
当轴向压力作用于截面形心时,称为轴心受压构件。
(1)对于匀质材料的受压构件,当纵向压力的作用线与构件截面形心重合时,为轴心受压构件,否则为偏心受压;
(2)对于钢筋混凝土构件,只有当截面上受压应力的合力与纵向外力的作用线重合时,为轴心受压,否则为偏心受压。但为应用方便,利用纵向外力的作用线与受压构件混凝土截面形心是否重合来判断轴心受压还是偏心受压。
◆在实际结构中,通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因,往往存在一定的初始偏心距,因此,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。
◆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。
若纵向外力作用线不与构件轴线重合或同时作用有轴力和弯矩的受力构件称为偏心受力构件。当偏心外力为压力时,则为偏心受压构件。按照偏心力在截面上作用位置的不同又分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件。
本章重点
掌握受压构件的构造要求。
掌握轴心受压构件的受力特点及承载力计算方法。重点掌握普通配箍构件轴心受压构件的计算;理解配置螺旋箍筋轴压构件承载力提高的原理。
掌握偏心受压构件的受力特性;两类偏压构件的特点与判别;受压构件纵向弯曲的影响。
掌握矩形截面非对称和对称偏心受压构件的正截面承载力的计算公式、适用条件及公式应用。
一般掌握I形截面对称配筋偏压构件的承载力计算。
了解截面承载力N与M的关系。
了解偏心受压构件斜截面承载力的计算。
截面型式和尺寸
§
受压构件的一般构造
◆一般采用矩形截面,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l0/b≤30及l0/h≤25。
◆当柱截面的边长在600mm以下时,一般以50mm为模数,边长在600mm以上时,以100mm为模数。
材料的强度等级
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C25~C40,在高层建筑中,C50~C60级混凝土也经常使用。
钢筋:通常采用HRB335级和HRB400级钢筋,不宜过高。
Lanzhou University of Technology
纵筋的构造要求
◆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。
◆《规范》规定,轴心受压构件、%;%,受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。
◆另一方面,考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量,全部纵筋配筋率不宜超过5%。
◆全部纵向钢筋的配筋率按r =(A's+As)/A计算,一侧受压钢筋的配筋率按r '=A's/A计算,其中A为构件全截面面积。
◆柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm,且选配钢筋时宜根数少而粗,但对矩形截面根数不得少于4根,圆形截面根数不宜少于8根,且不应少于6根,且应沿周边均匀布置。
◆当柱为竖向浇筑混凝土时,纵筋的净距不应小于50mm 。
◆对水平浇筑的预制柱,其纵向钢筋的最小净间距应按梁的相关规定取值。
◆截面各边纵筋的中距不应大于300mm。对矩形截面柱,当截面高度h≥600mm时,在柱侧面应设置直径10~16mm的纵向构造钢筋,并相应设置复合箍筋或拉筋。
箍筋的构造要求
◆受压构件中箍筋应采用封闭式,其直径不应小于d/4,且不应小于6mm,此处d为纵筋的最大直径。
◆箍筋间距对绑扎钢筋骨架,箍筋间距不应大于15d;对焊接钢筋骨架不应大于20d(d为纵筋的最小直径)且不应大于400mm,也不应大于截面短边尺寸。
◆当柱中全部纵筋的配筋率超过3%,箍筋直径不应小于8mm,且箍筋末端应作成135°的弯钩,弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径,或焊成封闭式;箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径,也不应大于200mm。
◆当柱截面短边大于400mm,且各边纵筋配置根数超过3根时,或当柱截面短边不大于400mm,但各边纵筋配置根数超过4根时,应设置复合箍筋。
◆对截面形状复杂的柱,不得采用具有内折角的箍筋,以避免箍筋受拉时产生向外的拉力,使折角处混凝土破损。