《钢筋混凝土与砌体结构》6(68-75).doc

江 萍 ▲《钢筋混凝土与砌体结构》教案 PAGE  PAGE 76 ◎第二十四讲 六. 受压构件承载力计算（第二十四讲――第二十六讲） ◆教学要求与目的：通过对本章的学习，使学生理解受压构件的基本特点；掌握轴心受压构件承载力计算；掌握偏心受压构件的破坏特征；理解偏心矩增大系数的含义；基本掌握偏心受压构件正截面承载力计算。 重点与难点：（1）轴心受压柱的构造要求； （2）短柱和长柱的破坏特征； （3）偏心矩增大系数η 教学方式与时数：讲授、练习、6课时 在实际工程中，由于施工时钢筋位置和截面几何尺寸的误差、构件混凝土质量不均匀、荷载实际位置的偏差，不可能有真正的轴心受压。 当纵向压力作用线与构件形心轴线不重合，或在构件截面上同时作用有轴向压力、弯矩、剪力时，这类构件称为偏心受压构件。在构件截面上，弯矩和剪力的共同作用，可以看成具有偏心矩为e的纵向压力N的作用。 一．轴心受压构件承载力计算 钢筋混凝土轴心受压柱按箍筋的形式不同有两种类型： 配有纵筋和箍筋的柱、配有纵筋和螺旋式或焊环式间接钢筋的柱 1、纵向钢筋及普通箍筋柱 纵筋的作用：帮助混凝土承担压力，防止混凝土出现突然的脆性破坏，并承受由于荷载的偏心而引起的弯矩； 箍筋的主要作用：是与纵筋组成空间骨架，减少纵筋的计算长度，因而避免纵筋过早的压屈而降低柱的承载力；还有约束混凝土的作用。 短柱：在整个加载过程中，由于纵向钢筋与混凝土粘接在一起，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εc=0.002时，构件处于承载力极限状态，稍在增加荷载，柱子四周出现明显的纵向裂缝，混凝土保护层剥落，接着箍筋间的纵向钢筋向外凸出，最后中部混凝土被压碎而宣告破坏。不宜采用高强钢筋，fy≤400N/mm2 长柱：对于细长比较大的长柱，在轴心压力作用下，由于各种偶然因素造成的初始偏心矩，使构件产生附加弯矩，而这个附加弯矩产生的水平挠度，又加大了原来的初始偏心矩，这样相互影响的结果，促使了构件截面材料破坏较早到来，导致承载能力的降低。柱的细长比愈大，其承载??愈低。若柱的细长比很大时，当荷载增加到最大值后，挠度突然剧增，而荷载却急剧下降，在最大荷载作用下，钢筋和混凝土的应变都小于材料破坏时的极限压应变，这种破坏现象称为“失稳破坏” 2、轴心受压构件承载力计算公式 短柱正截面的承载力公式 A ——构件截面面积； As ——全部纵向受压钢筋截面面积； fc ——混凝土轴心抗压强度设计值； fy ——纵向钢筋抗压强度设计值； Ns ——短柱的承载力。 长柱正截面的承载力公式 长柱的承载能力低于同样截面、同样配筋、同样材料等级短柱的承载力，采用稳定系数φ表示长柱承载能力的降低程度，即 因而长柱的承载能力公式为 考虑到非匀质弹性体的混凝土构件，截面重心与形心不能重合，真正的轴心受压是不存在的，因而截面上的应力分布不是绝对均匀，故配有纵筋和箍筋的钢筋混凝土轴心受压柱正截面承载力计算公式为 N——轴向力设计值；φ——钢筋混凝土构件稳定系数，按表6-1采用。 细长比越大，φ值越小。当时，φ值等于1，说明侧向挠度很小，不影响构件的承载能力，或者说， 的钢筋混凝土柱，在计算上可视为短柱。 构件的计算长度与构件两端支承情况有关。表6-1中的φ值是根据构件在两端为不动铰的条件下由试验得到的。支承情况不同，在加荷后柱的变形不尽相同，使构件承载能力的降低程度也不一样。通过加大或减小构件的实际长度来体现。 （1）多层房屋的钢筋混凝土框架柱（柱与梁刚接）： 现浇楼盖 底层柱l0=1.0H；其余各层柱l0=1.25H； 装配式楼盖 底层柱l0=1.25H；其余各层柱l0=1. 5H。 （2）按无侧移框架考虑 现浇楼盖 l0=0.7H ，装配式楼盖 l0=1.0H 。 H为层高。对底层，H取基础顶面到一层楼盖顶面之间的距离；其余各层，H取上、下两层楼盖顶面之间的距离。 当配筋ρˊ=As/A＞3％时，式中的A——Ac=A－As。 3、构造要求 1）材料强度等级 C20及以上，HPB235、HRB335 2）截面形式及尺寸 柱截面不宜过小，h≥l0/25和b≥l0/30，现浇 ≥250mm×250mm。 纵向钢筋 最小配筋率ρmin=0.6％，最大配筋率ρmax =5％，一般0.8％～2％范围内。 净距≥50 mm 中距≤300 mm （ρ=As／A） 箍筋 见P137 ◎第十七讲 4、计算步骤及实例 截面设计 已知：轴向力设计值N，柱的计算长度l0和材料强度等级fc、fy。计算柱的截面尺寸b×h和配筋As。 ·设计步骤： （1）设φ值，并假定ρ值； （2）求柱截面积 （3）确定截面尺寸A*=b×h≥A； （4）由l0/b，