《结构设计原理》教案 第六章 钢筋混凝土受压构件承载能力计算.doc

1、轴心受压构件在实际工程中几乎没有。如果荷载偏心距很小，所产生的弯矩与其轴力相比甚小，可略去不计时，则视为轴心受压构件。其计算方法简单，但应重视它的构造要求，并注意细长比对失稳的重要影响。螺旋箍盘柱施工较复杂，只有当柱子受力很大时，才考虑采用它。? ?? 2、矩形、I形偏心受压构件必须确定是大偏心还是小偏心，因为两者在计算上有本质的差别。? ?? 3、偏心受压构件可以看成是轴心压力N和弯矩M=N·e0 的共同作用。由于M的作用将使构件产生挠曲变形f又和轴心压力N组成附加弯矩，从而使其计算复杂化。附加弯矩的大小与N、e0和f有关，而f又与截面尺寸、配筋多少、混凝 土强度等级、钢筋种类等因素有关。???? 4、学习时要注意大小偏心二种情况的计算公式、分界条件、适用条件等。???? 5、大偏心受压构件的受力和变形特点，与受弯构件双筋梁相类似；小偏受压构件的受力和变形特点与轴心受压构件相类似。学习时可与受弯构件和轴心受压构件结合起来学习，以加深理解。???? 6、圆形截面偏心受压构件不分大小偏心，重点掌握实用计算法。第一节 轴心受压构件的强度计算 二、螺旋箍筋柱 以承受轴向压力为主的构件称为受压构件。 凡荷载的合力通过截面形心的受压构件称之为轴心受压构件(compression members with axial load at zero eccentricity)。 若纵向荷载的合力作用线偏离构件形心的构件称之为偏心受压构件。 受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。 按箍筋作用的不同，钢筋混凝土轴心受压构件可分为两种基本类型：一种为配有纵向钢筋及普通箍筋的构件，称为普通箍筋柱(tied columns),如图；另一种为配有纵向钢筋及螺旋箍筋或焊环形箍筋的螺旋箍筋柱(spirally reinforced columns)，如图。 一、普通箍筋柱 （一）构造要点 1、截面形式：正方形、矩形、工字形、圆形； 2、截面尺寸：根据正压力、柱身弯距来确定，截面最小边长不宜小于250mm； 3、纵筋： （1）纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，其净距不应小于50mm，也不应大于350mm，根数不少于４根。 （2）构件的全部纵向钢筋配筋率不宜超过5%。构件的最小配筋率不应小于0.5%，当混凝土强度等级为C50及以上时不应小于0.6%；同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。 （3）纵向受力钢筋应伸入基础(foundations)和盖梁(caps)，伸入长度不应规定的锚固长度。 4、箍筋： （1）箍筋应做成封闭式，以保证钢筋骨架的整体刚度。 （2）箍筋间距应不大于纵向受力钢筋直径的15倍且不大于构件横截面的较小尺寸(圆形截面采用0.8倍直径)且不大于400mm。纵向受力钢筋搭接范围的箍筋间距，当绑扎搭接钢筋受拉时不大于主钢筋直径的5倍且不大100mm；当搭接钢筋受压时不大于主钢筋直径的10倍且不大于200mm。纵向钢筋截面面积大于混凝土截面面积3%时，箍筋间距不应大于纵向钢筋直径的10倍且不大于200mm。 （3）箍筋直径不小于8mm且不小于纵向钢筋直径的1/4。 （4）构件内纵向受力钢筋应设置于离角筋，间距s不大于150mm或15倍箍筋直径(取较大者)范围内，如超出此范围设置纵向受力钢筋，应设复合箍筋(compound stirrup)。各根箍筋的弯钩接头，在纵向其位置应错开。 箍筋构造见图（６-2）；当遇到柱截面内折角的构造时，则箍筋应按照如图的方式布置。 当遇到柱截面内折角的构造时，则箍筋应如图方式布置。 （二）破坏状态分析 1、短柱(short columns)破坏，如图： 在开始加载时，混凝土和钢筋都处于弹性工作阶段，钢筋和混凝土的应力基本上按其弹性模量（elastic modulus）的比值来分配。当外荷载稍大后，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。在临近破坏荷载时，柱身出现很多明显的纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，箍筋间的纵筋被压曲向外鼓出，混凝土被压碎，柱子发生破坏时，混凝土的应力达到轴心抗压极限强度fck，相应的应变达到其抗压极限应变（一般取εc=0.002），而钢筋的应力为σs=εs×Es=400mpa，但应小于其屈服强度，此值即为钢筋的抗压设计强度。 2、长柱(long columns)破坏，如图： 其破坏由于丧失稳定导致的。由于初始偏心距的存在，构件受荷后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度，加速了构件的失稳破坏。构件破坏时，首先在靠近凹边出现大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，而在凸边发生水平的横向裂缝，随后受压区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出