宾馆客房轴心受压柱工程的设计.ppt

任务3:某宾馆客房轴心受压柱的设计 ; ;1.读取与设计有关的关键信息； 2.进行柱的内力分析； 3.柱的构造初选 3.进行轴心受压柱的承载力计算； 7.绘制轴心受压柱的结构施工详图;纵向受力构件的内力;图4.1 轴心受压构件受力图 ;　　截面法求轴力的步骤如下: (1)取脱离体 　　用假想的平面去截某一构件，例如图4.1（a）中m-m截面，从而把构件分成两部分，移去其中一部分，保留部分为研究对象。 (2)列平衡方程 　　在脱离体截开的截面上给出轴力（假设为轴向拉力或轴向压力），例如图4.1（b）假定轴力N为压力，利用平衡方程就可以求得轴力N。;(3)画轴力图 　　应用上述原理就可以求得任一横截面上的轴力值。假定与杆件轴线平行的轴为x轴，其上各点表示杆件横截面对应位置；另一垂直方向为y轴，y坐标大小表示对应截面的轴力N，按一定比例绘成的图形叫轴力图。;【例4.1】已知矩形截面轴压柱的计算简图如图4.2（a）所示，其截面尺寸为b×h，柱高H，材料重度为γ，柱顶承受集中荷载F，求各截面的内力并绘出轴力图。 【解】（1）取脱离体 　　用假想平面距柱顶x处截开，取上部分为脱离体(图4.2（b）)。柱子自重FW（x）=γbhx，对应截面的轴力为N（x），假定为压力（箭头指向截面）。 （2）列平衡方程 　　由∑Fx=0得：-N（x）＋FW（x）＋F=0 　　N（x）=FW（x）＋F=γbhx＋F（0≤x≤H）;　　当x=0时，NB=F；当x=H时，NA=F＋γbhH 。 　　本题计算结果N（x）为正，与图中标注方向一致，所以N（x）为压力。 （3）绘轴力图 　　绘轴力图时，符号规定：拉力为正；压力为负。 　　轴力方程是x的一元一次方程，所以绘出NA、NB其连线即为该柱轴力图，如图4.2所示。 　　本题中若不考虑杆件自重，则轴力N（x）=F，即各截面轴力相等，轴力图略。 ;图4.2 轴心受压构件 ;图4.2 轴心受压构件 ;钢筋混凝土受压构件;　　螺旋箍筋是受力钢筋，这种柱破坏时由于螺旋箍筋的套箍作用，使得核心混凝土（螺旋筋或焊接环筋所包围的混凝土）处于三向受压状态，从而间接提高柱子的承载力。所以螺旋箍筋也称间接钢筋，螺旋箍筋柱也称间接箍筋柱。螺旋箍筋柱常用的截面形式为圆形或多边形。 ; 混凝土宜采用C20、C25、C30或更高强度等级。钢筋宜用HRB335、HRB400或RRB400级。为了减小截面尺寸，节省钢材，宜选用强度等级高的混凝土，而钢筋不宜选用高强度等级的，其原因是受压钢筋与混凝土共同工作，钢筋应变受到混凝土极限压应变的限制，而混凝土极限压应变很小，所以钢筋的受压强度不能充分利用。《混凝土规范》规定受压钢筋的最大抗压强度为400N/mm2。 ;　　轴压柱常见截面形式有正方形、矩形、圆形及多边形。 　　矩形截面尺寸不宜小于250mm×250mm。为了避免柱长细比过大，承载力降低过多，常取l0/b≤30，l0/h≤25，b、h分别表示截面的短边和长边，l0表示柱子的计算长度，它与柱子两端的约束能力大小有关。 ;（1）纵筋及箍筋构造（见表4.2） （2）纵向钢筋的接头 　　受力钢筋接头宜设置在受力较小处，多层柱一般设在每层楼面处。当采用绑扎接头时，将下层柱纵筋伸出楼面一定长度并与上层柱纵筋搭接。 　　同一构件相邻纵向受力钢筋接头位置宜相互错开，当柱每侧纵筋根数不超过4根时，可允许在同一绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(a)； ;　　纵筋每边根数为5～8根时，应在两个绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(b)； 　　纵筋每边根数为9～12根时，应在三个绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(c)。 　　当上下柱截面尺寸不同时，可在梁高范围内将下柱的纵筋弯折一斜角，然后伸入上层柱，如图4.9(d)，或采用附加短筋与上层柱纵筋搭接，如图4.9(e)。 ;图4.9 柱纵筋接头构造 ;　　对于粗短柱，初偏心对柱子的承载力影响不大，破坏时只产生压缩变形，其承载力取决于构件的截面尺寸和材料强度。对于长柱，由于初偏心影响，破坏时既有压缩变形又有纵向弯曲变形，导致偏心距增大，产生附加弯矩，降低构件承载力。 　　通常将柱子长细比满足下列要求的受压构件称为轴心受压短柱 ，否则为轴心受压长柱：矩形截面l0/b≤8（b为截面的短边尺寸）； 圆形l0/d≤7（d为圆形截面的直径）。;　　试验表明，对于配筋合适、钢筋为中等强度的短柱，在轴向压力作用下，整个截面应变基本呈均匀分布。 　　当荷载较小时，材料处于弹性状态，整个截面应力、应变呈均匀分布；随着荷载的增加，混凝土非弹性变形发展，混凝土先进入弹塑性状态，但由于混凝土的弹性模量小于钢筋的弹性模量，使得钢筋的应力比混凝土应力大得多，即σs=εsEsσc′=εc