《受压构件混凝土》PPT课件.ppt

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1、第六章 受压构件受压构件（柱）受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破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。坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。第六章 受压构件Compressive Element or Column螺螺旋旋箍箍筋筋柱柱第六章 受压构件 受压构件的一般构造要求材料强度材料强度：混凝土混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采：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度等级常用C25C40，在高层

2、建筑中，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经级混凝土也经常使用。常使用。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。截面形状和尺寸截面形状和尺寸：常常常常采用方形、矩形截面，有时也采用工字形和多边形。采用方形、矩形截面，有时也采用工字形和多边形。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。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，一般应控制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及及l0/h25。当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为模数，边为模数，边长在长在800mm以上时，以以上时，以100m

3、m为模数。为模数。第六章 受压构件的截面承载力纵向钢筋纵向钢筋：纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近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（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。力，规定了受压钢筋的最小配筋率。规范规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋规范规定，轴

4、心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于的配筋率不应小于0.6%；一侧受压钢筋的配筋率不应小于一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%，受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。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，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全部纵筋配筋率不宜超过5%。全部纵向钢筋的配筋率按全部纵向钢筋的配筋率按r r=(As+As)/A计算，一侧受压钢筋计算，一侧受压钢筋的配筋率按的配筋率按r r=As/A计算，其中计算，其中A为构件全截面面积。为构件全截面面积。第六章 受压构件的截面承载

5、力配筋构造：配筋构造：柱中纵向受力钢筋的的直径柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于不宜小于12mm，且选配钢筋时，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根根，圆形截面根数不宜少于数不宜少于8根，且应沿周边均匀布置。根，且应沿周边均匀布置。纵向钢筋的保护层厚度要求见表纵向钢筋的保护层厚度要求见表8-3，且不小于钢筋直径，且不小于钢筋直径d。当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于50mm。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小应按梁的规定取值。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小应按梁的规定取值。

6、截面各边纵筋的中距不应大于截面各边纵筋的中距不应大于350mm。当。当h600mm时，在柱时，在柱侧面应设置直径侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。箍筋或拉筋。第六章 受压构件的截面承载力第六章 受压构件的截面承载力箍箍 筋筋：受受压压构构件件中中箍箍筋筋应应采采用用封封闭闭式式，其其直直径径不不应应小小于于d/4，且且不不小小于于6mm，此处，此处d为纵筋的最大直径。为纵筋的最大直径。箍箍筋筋间间距距不不应应大大于于400mm，也也不不应应大大于于截截面面短短边边尺尺寸寸；对对绑绑扎扎钢钢筋筋骨骨架架，箍箍筋筋间间距距不不应应大大

7、于于15d；对对焊焊接接钢钢筋筋骨骨架架不不应应大于大于20d。d为纵筋的最小直径。为纵筋的最小直径。当当柱柱中中全全部部纵纵筋筋的的配配筋筋率率超超过过3%，箍箍筋筋直直径径不不宜宜小小于于8mm，且且箍箍筋筋末末端端应应应应作作成成135的的弯弯钩钩，弯弯钩钩末末端端平平直直段段长长度度不不应应小小于于10箍箍筋筋直直径径，或或焊焊成成封封闭闭式式；箍箍筋筋间间距距不不应应大大于于10倍倍纵筋最小直径，也不应大于纵筋最小直径，也不应大于200mm。当当柱柱截截面面短短边边大大于于400mm，且且各各边边纵纵筋筋配配置置根根数数超超过过多多于于3根根时时，或或当当柱柱截截面面短短边边不不大大

8、于于400mm，但但各各边边纵纵筋筋配配置置根根数超过多于数超过多于4根时，应设置复合箍筋。根时，应设置复合箍筋。对对截截面面形形状状复复杂杂的的柱柱，不不得得采采用用具具有有内内折折角角的的箍箍筋筋，以以避避免免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。箍筋受拉时使折角处混凝土破损。第六章 受压构件第六章 受压构件承载力6.2.1 6.2.1 轴心受压构件的受力性能轴心受压构件的受力性能 Behavior of Axial Compressive Member矩形截面轴心受压矩形截面轴心受压短柱短柱N箍筋的作用箍筋的作用？变形条件：es=ec=e物理关系：平衡条件：轴压构件承载力第六章 受压构件的截面承

9、载力对于ey=fy/Ese0 的钢筋第六章 受压构件的截面承载力第六章 受压构件的截面承载力0200400600800100010020030040050020406080100scssscN(kN)fy=540MPa fy=230MPa第六章 受压构件的截面承载力00.0010.00210020030040050020406080100scssesc fy=540MPa fy=230MPa第六章 受压构件的截面承载力钢筋的受压强度第六章 受压构件的截面承载力徐变对轴心受压构件的影响徐变对轴心受压构件的影响 由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变性质，而钢筋在常由于混凝土在长期荷载作用下具有徐变性

10、质，而钢筋在常温情况下没有徐变。因此，当轴心受压构件在恒定荷载的长期温情况下没有徐变。因此，当轴心受压构件在恒定荷载的长期作用下，混凝土徐变将使构件中钢筋和混凝土的应力发生变化。作用下，混凝土徐变将使构件中钢筋和混凝土的应力发生变化。下面讨论混凝土初始应力水平较低时，由于混凝土徐变，下面讨论混凝土初始应力水平较低时，由于混凝土徐变，轴心受压构件中钢筋和混凝土应力的变化情况。由于混凝土初轴心受压构件中钢筋和混凝土应力的变化情况。由于混凝土初始应力较低（始应力较低（s scfc），混凝土的应力），混凝土的应力-应变可取应变可取s sc=n n Ece ec,0，则，则轴心受压构件中钢筋和混凝土的初

11、始应力为轴心受压构件中钢筋和混凝土的初始应力为第六章 受压构件的截面承载力第六章 受压构件的截面承载力t t时间后钢筋和混凝土的应力为时间后钢筋和混凝土的应力为徐变系数随时间的增长而增大，钢筋的压应力徐变系数随时间的增长而增大，钢筋的压应力s ss,t不断增大，混不断增大，混凝土中的压应力凝土中的压应力s sc,t则不断减小。这种应力的变化是在外荷载没则不断减小。这种应力的变化是在外荷载没有变化的情况下产生的，称为有变化的情况下产生的，称为徐变引起的应力重分布徐变引起的应力重分布。因此，徐变产生的应力重分布，对混凝土的压应力起着卸荷作因此，徐变产生的应力重分布，对混凝土的压应力起着卸荷作用，配

12、筋率用，配筋率r r 越大，越大，s ss,t的增长越少，的增长越少，s sc,t的卸载越多。的卸载越多。第六章 受压构件的截面承载力若在持续荷载过程卸载至若在持续荷载过程卸载至零，零，由于混凝土的徐变变由于混凝土的徐变变形基本不可恢复，形基本不可恢复，在此时在此时钢筋将有残余的压应力，钢筋将有残余的压应力，混凝土有残余的拉应力，混凝土有残余的拉应力，两者自相平衡。如果徐变两者自相平衡。如果徐变变形较大，配筋率又过高，变形较大，配筋率又过高，则混凝土的残余拉应力有则混凝土的残余拉应力有可能达到混凝土的抗拉强可能达到混凝土的抗拉强度而引起开裂。度而引起开裂。第六章 受压构件的截面承载力小小 结：

13、结：轴心受压构件反应的轴心受压构件反应的RC构件的许多基本受力性能构件的许多基本受力性能(1)应力重分布应力重分布(2)最小配筋率最小配筋率(3)钢筋受压强度钢筋受压强度轴心受压构件轴心受压构件 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。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不通常由于施工制造的误差、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。均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。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，

14、主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。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。普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其为圆形，且间距较密，其作用作用？纵筋的作用：纵筋的作用：协助混凝土受压协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率：受压钢筋最小配筋率：0.6%(单侧单侧0.2%)承担弯矩作用承担弯矩作用 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢

15、筋压应力不断增长。压应土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。使用荷载下增长到屈服应力水准。6.2.1 6.2.1 轴心受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算轴心受压轴心受压短短柱柱轴心受压轴心受压长长柱柱折减系数折减系数 是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。轴压受压柱的可靠性。稳定系数稳定系数 主要与柱的长细

16、主要与柱的长细 比比l0/b有关：有关：1、规范给出计算表格；、规范给出计算表格；2、矩形截面可用下式计算：、矩形截面可用下式计算：两端不动铰支两端不动铰支两端固定两端固定一端固定，一端不动铰一端固定，一端不动铰一端固定，一端自由一端固定，一端自由公式应用公式应用 1、截面设计己知：求：2、截面复核己知：求：例题例题例题1 某柱承受轴心压力设计值N=1840KN，楼层高H=5.4m(计算长度为H),砼的强度等级为C30,采用三级受压受压钢筋,试设计该截面?例题2 某现浇框架结构底层中柱的柱高H=3.5m(计算长度为H),截面尺寸b*h=250mm*250mm,柱内配三级受压钢筋,面积为804m

17、m*mm,砼强度等级为C30.柱承受轴心压力设计值N=810KN,试核算该柱是否安全.6.2.2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱第六章 受压构件达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）第六章 受压构件螺旋箍筋对承载力的影响系数螺旋箍筋对承载力的影响系数a a，当，当fcu,k50N/mm2时，取时，取a a =1.0；当；当fcu,k=80N/mm2时，取时，取a a=0.85，其间直线插值。，其间直线插值。达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）第六章 受压构件采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴

18、心受压承载力。如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。规范规定：规范规定：按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的力的50%。对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。螺旋箍筋的约束效果与其截面面积螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距和间距s有关，为保证有关，为保证由一定约束效果，规范规定：由一定约束效果，规范规定：螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As 面积的面积的25%螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同时为，同时为方便施工，方便施工，s也不应小于也不应小于40mm。