框架、框剪結(jié)構(gòu)(學(xué)習(xí)意境2—框架柱與剪力墻施工).pptVIP

本章主要內(nèi)容 # 熟悉框架柱的力學(xué)特點(diǎn)和構(gòu)造要求 # 熟悉框架柱（剪力墻）鋼筋的制作與安裝 # 熟悉框架柱（剪力墻）模板的配模與安裝 # 熟悉框架柱的配筋計算與承載力計算 # 掌握框架柱（剪力墻）混凝土施工工藝 # 掌握施工質(zhì)量通病、防治方法,第二章 框架柱與剪力墻施工,受壓構(gòu)件,當(dāng)柱只有軸向壓力作用，且作用線與柱的截面重心重合時，稱為軸心受壓構(gòu)件。 當(dāng)軸向壓力作用線偏離截面重心或構(gòu)件截面上同時作用軸向壓力N和彎矩M時，稱為偏心受壓構(gòu)件。,偏心受壓又可分為單向偏心受壓和雙向偏心受壓,單向偏心受壓軸向力N只在截面一個主軸方向有偏心，或截面上同時作用軸向壓力N和單向彎矩M。 雙向偏心受壓軸向力N在兩個主軸方向都有偏心距，或截面上同時作用軸向壓力N和雙向彎矩M。,在工程結(jié)構(gòu)中，由于混凝土質(zhì)量不均勻，配筋不對稱，制作和安裝誤差等原因，理想的軸心受壓構(gòu)件是不存在的。屋架（桁架）的受壓腹桿、等跨多層框架的中柱因彎矩很小而忽略不計，可以近似的按軸心受壓構(gòu)件計算。單層廠房柱、框架柱、屋架上弦桿、拱都屬于偏心受壓構(gòu)件，框架柱結(jié)構(gòu)的角柱屬雙向偏心受壓構(gòu)件。,鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件中配有縱筋和箍筋,縱筋的作用是：,與混凝土共同承擔(dān)壓力，提高構(gòu)件的正截面受壓承載力；,箍筋的作用是：,承受可能存在的較小的彎矩以及混凝土收縮和溫變 起的拉應(yīng)力；,改善混凝土的變形能力，防止構(gòu)件發(fā)生脆性破壞。,固定縱向鋼筋的位置，與縱筋形成鋼筋骨架以便施工；,防止縱筋受壓失穩(wěn)外凸，改善構(gòu)件的延性 ；,對核心部分的混凝土起到約束作用，提高混凝土的強(qiáng)度和 抗壓變形能力。,軸心受壓柱的分類,式中： 為柱的計算長度， 為矩形截面的短邊尺寸； 為圓截面的直徑； 為任意截面的最小回轉(zhuǎn)半徑。,軸心受壓短柱破壞形態(tài),N,荷載較小，軸向壓力與壓縮變形基本成正比，呈彈性變形狀態(tài)。 荷載較大，壓力與壓縮變形不再保持比例關(guān)系,混凝土出現(xiàn)塑性變形。 荷載長期持續(xù)作用，砼徐變發(fā)生，破壞時，一般縱筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，當(dāng)混凝土應(yīng)變達(dá)到最大壓應(yīng)變時，柱子四周表面將出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土保護(hù)層開始剝落，縱筋壓屈向外凸出，混凝土被壓碎。破壞時，砼的應(yīng)力達(dá)到 ，鋼筋應(yīng)力達(dá)到 。,破壞過程：,第一階段：加載至鋼筋屈服,第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎,短柱試驗(yàn)研究,短柱：混凝土壓碎，鋼筋壓屈,軸心受壓長柱破壞形態(tài),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，長柱在軸心壓力作用下，不僅發(fā)生壓縮變形，還有不能忽略的側(cè)向撓度，柱子會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。,其原因是由于施工誤差及構(gòu)件材料自身的不均勻性等產(chǎn)生初始偏心距，初始偏心距產(chǎn)生的彎矩稱為附加彎矩，附加彎矩產(chǎn)生的側(cè)向撓度又進(jìn)一步加大了原來的初始偏心距。附加彎矩和側(cè)向撓度都隨荷載的增大而增加，二者相互影響，在柱的凹側(cè)先出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土壓碎，縱筋壓屈，側(cè)向撓度急增，凸邊混凝土拉裂，柱宣告破壞。當(dāng)柱的長細(xì)比很大時，還可能發(fā)生失穩(wěn)破壞,軸心受壓長柱的破壞形態(tài)及其應(yīng)力重分布,長柱：構(gòu)件壓屈,長柱不僅發(fā)生壓縮變形，還發(fā)生縱向彎曲。,長柱破壞荷載小于短柱，柱子越細(xì)長小得越多。,用穩(wěn)定系數(shù) 表示長柱承載力較短柱的降低。,軸心受壓長柱,影響 值的主要因素為長細(xì)比l0/b 。,l0/b8的稱為短柱。 實(shí)際工程構(gòu)件計算長度l0取值可參考規(guī)范。 長細(xì)比限制在l0/b 30，l0/h25。,P139,在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件的端部連接并非理想的不動鉸支座或固定支座。因此，在確定時會遇到不屬以上所述理想情況，為此規(guī)范中根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的受力變形特點(diǎn)規(guī)定了受壓柱的計算長度見表5.2、表5.3。,表5.2 剛性屋蓋單層房屋排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計算長度l0,表中H為從基礎(chǔ)頂面算起的柱子全高；H l為從基礎(chǔ)頂面至裝配式吊車底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面的柱子下部高度；H u為從裝配式吊車底面或現(xiàn)澆式吊車梁頂面算起的柱子上部高度；,表5.3框架結(jié)構(gòu)各層柱的計算長度,表中H為底層柱從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上下兩層樓蓋之間的高度, 鋼筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；, 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；,軸心受壓構(gòu)件正截面承載力計算, 軸向受壓承載力設(shè)計值；, 軸向壓力設(shè)計值；, 穩(wěn)定系數(shù)（按表5.4取用）；, 全部縱向受壓鋼筋面積；,普通箍筋的軸壓柱承載力計算的兩類問題,截面設(shè)計：,截面復(fù)核：, min,Nu=0.9 (Asf y+fcA), 安全,已知：bh，fc， f y，l0，N，求As,已知：bh，fc， f y，l0，As，求Nu,min = 0.6%（0.55%、0.5%）？,當(dāng)Nu N,三、基本公式的應(yīng)用,1、截面設(shè)計 （1）僅要求確定As （2）要求確定 A 及As 2、承載力復(fù)核,（1）按 查 （2）按公式計算 （3）驗(yàn)算配筋率,1若 ，則按計算值 選配鋼筋，要注意滿足構(gòu)造要求。 2若 則按 及構(gòu)造要求選配鋼筋。 3若 一般應(yīng)加大混凝土截面尺寸，重新計算 。,1 截面設(shè)計 （1）其他條件已知，求,1 截面設(shè)計 （2）要求確定 及,法1：先假定 確定 ，按前面方法求 。 法2：假定A試算，直到正確為止。,2、承載力復(fù)核 要求確定截面承受多大的軸向力,據(jù) 由表查得 ，就可算出： 值,采用上述計算結(jié)果,構(gòu)件設(shè)計例題,鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件設(shè)計包括截面設(shè)計和截面復(fù)核兩類問題。,則 ，取,2）計算穩(wěn)定系數(shù),則 ，查表得,3）計算,選配4 18( ),總的配筋率,，滿足要求。,一側(cè)縱筋配筋率， 滿足要求。,4）箍筋配置 選用,符合直徑不小于 且不小于6mm,符合間距不大于 ，且不大于 滿足要求。,例 某現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱截面尺寸為 ，柱高4.0m，計算高度 ，配筋縱筋4 16（ ），采用C30混凝土，HRB400級鋼筋，承受軸向壓力設(shè)計值 ， 問截面是否安全。,解：1）鋼筋和混凝土的材料強(qiáng)度及幾何參數(shù),2）計算穩(wěn)定系數(shù),，查表得,3）驗(yàn)算配筋率,，配筋率滿足要求。,4）計算,5）驗(yàn)算截面是否安全,由 ，可知截面安全。,對于軸心受壓構(gòu)件，其截面形式多采用正方形和矩形兩種截面，也可采用圓形和正多邊形；從受力的角度考慮，軸心受壓構(gòu)件和兩個方向的偏心距大小接近的雙向偏心受壓構(gòu)件宜采用正方形，而單向偏心和主要在一個方向偏心的雙向偏心受壓構(gòu)件宜采用長方形。,截面型式和尺寸, 一般采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預(yù)制柱常采用工字形截面。 圓形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱。 柱的截面尺寸不宜過小，不宜小于250mm，且柱子的長細(xì)比一般應(yīng)控制在l0/b30及l(fā)0/h25。 當(dāng)柱截面的邊長在800mm以下時，一般以50mm為模數(shù)，邊長在800mm以上時，以100mm為模數(shù)。,2 材料的選擇,混凝土：受壓構(gòu)件的承載力主要取決于混凝土強(qiáng)度，為了減小構(gòu)件截面尺寸，節(jié)約鋼筋，一般應(yīng)采用強(qiáng)度等級較高的混凝土。目前我國一般結(jié)構(gòu)中柱的混凝土強(qiáng)度等級常用C30C50，在高層建筑中，C55C60級混凝土也經(jīng)常使用。 鋼筋：受壓構(gòu)件中一般常用HRB335、HRB400級和RRB500級鋼筋，不宜過高。在受壓構(gòu)件中鋼筋與混凝土共同受壓，在混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變時，鋼筋的壓應(yīng)力最高也只能達(dá)到400N/mm2，采用高強(qiáng)度鋼筋不能充分發(fā)揮作用。,3 縱筋的構(gòu)造要求,縱向受力鋼筋的作用是與混凝土共同承受壓力，同時還承擔(dān)可能存在的較小彎矩及混凝土變形引起的拉應(yīng)力，改善混凝土的離散性，提高構(gòu)件的塑性性能，減少構(gòu)件尺寸。,常用HRB335級、HRB400級。不宜用高強(qiáng)鋼筋。,不宜采用高強(qiáng)度鋼筋的原因：這是由于縱筋的抗壓強(qiáng)度受到混凝土極限壓應(yīng)變的限制，不能充分發(fā)揮其高強(qiáng)度作用。,結(jié)論：短柱破壞時，混凝土壓應(yīng)力達(dá)到混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。對于HRB335級和HRB400級熱軋鋼筋已達(dá)到屈服強(qiáng)度；而對于屈服強(qiáng)度或條件屈服強(qiáng)度大于400N/mm2,在計算時只能取400N/mm2。,受壓破壞時混凝土應(yīng)變可以達(dá)到極限壓應(yīng)變 但在設(shè)計時仍以混凝土達(dá)到抗壓強(qiáng)度時的相應(yīng)應(yīng)變作為控制條件，即 因?yàn)?，所以在短柱破壞時，鋼筋的最大壓應(yīng)力為：, 縱向鋼筋配筋率過小時，縱筋對柱的承載力影響很小，接近于素混凝土柱，縱筋不能起到防止混凝土受壓脆性破壞的緩沖作用。同時考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在偶然附加彎矩的作用（垂直于彎矩作用平面），以及收縮和溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力，規(guī)定了受壓鋼筋的最小配筋率。 規(guī)范規(guī)定：對于軸心受壓構(gòu)件最小配筋率為0.6%，同時一側(cè)鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%。偏心受壓構(gòu)件受拉鋼筋的最小配筋率為0.15%，受壓鋼筋的最小配筋率為0.2%，為了施工方便和經(jīng)濟(jì)要求，全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)大于5%，一般不宜大于3%。 另一方面，考慮到實(shí)際工程中存在受壓鋼筋突然卸載的情況，如果配筋率過大，卸載后鋼筋回彈，可能造成混凝土受拉甚至開裂，同時考慮施工布筋不致過多影響混凝土的澆筑質(zhì)量，全部縱筋配筋率不宜超過5%。, 柱中縱向受力鋼筋的的直徑d不宜小于12mm，但也不宜大于 32mm，且選配鋼筋時宜根數(shù)少而粗，但對矩形截面根數(shù)不得少于4根，應(yīng)沿截面周邊均勻、對稱布置，且每角布置一根。圓形截面根數(shù)不宜少于8根，且不應(yīng)少于6根，且宜沿周邊均勻布置。 當(dāng)柱為豎向澆筑混凝土?xí)r，縱筋的凈間距不應(yīng)小于50mm，且不宜大于300mm。 對水平澆筑的預(yù)制柱，其縱向鋼筋的最小凈間距應(yīng)按梁的相關(guān)規(guī)定取值。 截面各邊縱筋的中距不應(yīng)大于300mm。對矩形截面柱，當(dāng)截面高度h600mm時，在柱側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑不小于10mm的縱向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋或拉筋。,作用： 與縱筋形成骨架，防止縱筋受力后向外壓屈，提高柱的受剪承載力，同時對核心部分的混凝土起到一定的約束作用，提高了混凝土的極限變形。 箍筋應(yīng)為封閉式。 縱筋綁扎搭接長度內(nèi)箍筋要加密。,箍筋直徑和間距,300,4 箍筋,箍筋的構(gòu)造要求, 受壓構(gòu)件中箍筋應(yīng)采用封閉式，其直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm，此處d為縱向鋼筋的最大直徑。 箍筋間距不應(yīng)大于400mm，且不應(yīng)大于構(gòu)件截面的短邊尺寸，同時在綁扎骨架中不應(yīng)大于15d，d為縱向鋼筋的最小直徑。 當(dāng)柱中全部縱筋的配筋率超過3%，箍筋直徑不應(yīng)小于8mm，且箍筋末端應(yīng)作成135的彎鉤，彎鉤末端平直段長度不應(yīng)小于10倍箍筋直徑，或焊成封閉式；箍筋間距不應(yīng)大于10倍縱筋最小直徑，也不應(yīng)大于200mm。 當(dāng)柱每邊的縱向受力鋼筋不多于3根或柱的短邊尺寸不大于400mm而縱筋不多于4根時，可采用單個箍筋。 當(dāng)柱截面短邊大于400mm，且各邊縱筋配置根數(shù)超過3根時，或當(dāng)柱截面短邊不大于400mm，但各邊縱筋配置根數(shù)超過4根時，應(yīng)設(shè)置附加箍筋而形成復(fù)合箍筋。,配有縱向鋼筋和螺旋箍筋或焊接環(huán)筋（有時又將螺旋箍筋或焊接環(huán)筋稱為間接鋼筋）的柱稱為螺旋箍筋柱。,螺旋箍筋沿構(gòu)件軸線方向的間距較小，對核心部分的混凝土起套箍作用，該部分混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，延性比普通箍筋柱好,間接鋼筋的間距s不應(yīng)大于dcor/5，且不應(yīng)大于80mm，同時為方便施工，s也不應(yīng)小于40mm。 間接鋼筋的直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm，其中d為縱向鋼筋的最大直徑。,對于單向偏心受壓構(gòu)件，在偏心壓力N作用下，通常沿偏心軸方向的兩邊配置縱向鋼筋，其中離偏心壓力N較近一側(cè)的縱向鋼筋受壓，其截面面積用 表示；另一側(cè)的縱向鋼筋則根據(jù)軸向壓力N偏心距的大小可能受拉也可能受壓，其截面面積用 表示，如下圖所示。,偏心受壓構(gòu)件破壞是構(gòu)件在軸心壓力和橫截面上作用彎矩疊加的結(jié)果,大量試驗(yàn)表明：構(gòu)件截面變形符合平截面假定，偏心受壓構(gòu)件的最終破壞是由于受壓區(qū)混凝土被壓碎而造成的。其影響因素主要與偏心距e0的大小和所配鋼筋數(shù)量有關(guān)。偏心受壓構(gòu)件的破壞特征分為兩類：大偏心受壓破壞和小偏心受壓破壞。,破壞特征,1、大偏心受壓破壞（受拉破壞）,As配筋合適,當(dāng)偏心距較大，且受拉側(cè)縱筋配筋不多時，會發(fā)生這種破壞。,受拉破壞的破壞特征： 截面在離軸向力N較近一側(cè)受壓，較遠(yuǎn)一側(cè)受拉，當(dāng)受拉邊緣混凝土達(dá)到極限拉應(yīng)變時，截面受拉側(cè)混凝土出現(xiàn)橫向裂縫，受拉鋼筋的應(yīng)力隨荷載增加發(fā)展較快，首先達(dá)到屈服強(qiáng)度。 此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。 最后受壓側(cè)鋼筋A(yù)s 受壓屈服，受壓區(qū)混凝土壓碎而達(dá)到破壞。,這種破壞具有明顯預(yù)兆，變形能力較大，拉區(qū)橫向裂縫開展明顯，有主裂縫，屬延性破壞。破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，承載力主要取決于受拉側(cè)鋼筋。 形成這種破壞的條件是：相對偏心距e0較大，且受拉側(cè)縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為大偏心受壓。,破壞形態(tài),大偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)：受拉鋼筋首先達(dá)到屈服，然后受壓鋼筋達(dá)到屈服，最后受壓區(qū)混凝土被壓碎，整個構(gòu)件破壞。,受壓破壞的破壞特征 截面在離軸向力N較近一側(cè)受壓，受壓縱向鋼筋先達(dá)到屈服強(qiáng)度，混凝土被壓碎而破壞。 距軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋受拉或受壓，但均未達(dá)到屈服強(qiáng)度。 截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達(dá)到破壞。 承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側(cè)鋼筋，破壞時受壓區(qū) 高度較大，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋可能受拉不屈服也可能受壓不屈服，破壞缺乏明顯預(yù)兆，屬脆性破壞。 受壓破壞一般為偏心距較小的情況，故常稱為小偏心受壓，在設(shè)計中應(yīng)予以避免。,破壞形態(tài),小偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)：構(gòu)件破壞都是由受壓區(qū)混凝土壓碎引起的，離縱向壓力較近的一側(cè)受壓鋼筋達(dá)到屈服，另一側(cè)的鋼筋無論是受壓還是受拉，均沒有達(dá)到屈服，構(gòu)件破壞前沒有明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞。由于這種破壞是從受壓區(qū)開始的，故又稱為“受壓破壞”。,小偏心受壓破壞,受拉破壞特點(diǎn)：遠(yuǎn)側(cè)鋼筋A(yù)s受拉屈服后，受壓混凝土壓碎。破壞前有明顯預(yù)兆，屬于延性破壞。 受壓破壞特點(diǎn)：混凝土先被壓碎，遠(yuǎn)側(cè)鋼筋A(yù)s可能受拉也可能受壓，但都不屈服。破壞前無明顯預(yù)兆，屬于脆性破壞。,e0,e0,s,s,A,s,f,y,A,s,N,（1）,s,s,A,s,f,y,A,s,N,（2）,（3）,e0,2、受壓破壞 compressive failure,（避免）,e0,1、受拉破壞 tensile failure,大偏心受壓破壞,發(fā)生條件： e0較大，AS適量。,大小偏心受壓破壞的根本區(qū)別在于構(gòu)件截面破壞時，離縱向壓力較遠(yuǎn)一側(cè)的鋼筋是否達(dá)到屈服。,在“受拉破壞”和“受壓破壞”之間存在著一種界限狀態(tài)，即受拉鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度的同時受壓區(qū)邊緣混凝土剛好達(dá)到極限壓應(yīng)變，稱為“界限破壞”,根據(jù)承載能力極限狀態(tài)時偏心受壓構(gòu)件截面的計算相對受壓區(qū)高度 ，可知大小偏心受壓構(gòu)件的判別條件為：,當(dāng) 時為大偏心受壓破壞；,當(dāng) 時為小偏心受壓破壞。,其中x為截面受壓高度，h0為截面的有效高度， 稱為截面混凝土界限相對受壓區(qū)高度,鋼筋混凝土構(gòu)件界限相對受壓區(qū)高度,由于施工誤差、荷載作用位置的不確定性及鋼筋混凝土材料的不均勻等原因，實(shí)際工程中不存在理想的軸心受壓構(gòu)件。為考慮這些因素的不利影響，引入附加偏心距ea，即在正截面受壓承載力計算中，偏心距取軸向壓力對截面重心的偏心距e0=M/N與附加偏心距ea之和，稱為初始偏心距ei,參考以往工程經(jīng)驗(yàn)和國外規(guī)范，附加偏心距ea取20mm與h/30 兩者中的較大值，此處h是指偏心方向的截面尺寸。附加偏心距也考慮了對偏心受壓構(gòu)件正截面計算結(jié)果的修正作用，以補(bǔ)償基本假定和實(shí)際情況不完全相符帶來的計算誤差。,附加偏心距ea和初始偏心距ei, 由于側(cè)向撓曲變形，軸向力將產(chǎn)生二階效應(yīng)，引起附加彎矩。 對于長細(xì)比較大的構(gòu)件，二階效應(yīng)引起附加彎矩不能忽略。 圖示典型偏心受壓柱，跨中側(cè)向撓度為 f 。 對跨中截面，軸力N的偏心距為ei + f ，即跨中截面的彎矩為 M =N ( ei + f )，其中N f 即為附加彎矩。 在截面和初始偏心距相同的情況下，柱的長細(xì)比l0/h不同，側(cè)向撓度 f 的大小不同，影響程度有很大差別，破壞類型將明顯不同。,3、偏心受壓長柱的受力特點(diǎn)及設(shè)計彎矩計算方法 （1）偏心受壓長柱的附加彎矩或二階彎矩,對于長細(xì)比l0/h5的短柱。 側(cè)向撓度 f 與初始偏心距ei相比很小。 柱跨中彎矩M=N(ei+f ) 隨軸力N的增加基本呈線性增長。 直至達(dá)到截面承載力極限狀態(tài)產(chǎn)生破壞。 對短柱可忽略側(cè)向撓度f的影響。,長細(xì)比5l0/h 30的中長柱。 f 與ei相比已不能忽略。 f 隨軸力增大而增大，柱跨中彎矩M = N ( ei + f ) 的增長速度大于軸力N的增長速度，即M隨N的增加呈明顯的非線性增長。 雖然最終在M和N的共同作用下達(dá)到截面承載力極限狀態(tài)，但軸向承載力明顯低于同樣截面和初始偏心距情況下的短柱。 因此，對于中長柱，在設(shè)計中應(yīng)考慮側(cè)向撓度 f 對彎矩增大的影響。,因此在計算中長柱時，用初始偏心距乘以偏心距增大系數(shù)的方法來考慮縱向彎曲的影響。,偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力的一般計算公式及其適用條件,大偏壓：,大偏心受壓極限狀態(tài)應(yīng)力圖,小偏壓：,小偏心受壓極限應(yīng)力狀態(tài),e,cu,e,y,x,c,b,h,0,不對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計算,判別大、小偏壓的標(biāo)準(zhǔn)是看相對受壓區(qū)高度的大小如何,判別方法 ：,設(shè)計時，不知道，不能用來直接判斷大小偏壓,在工程中常用的fy和1fc條件下，在min和min時的界限偏心距值e0b/h0不是總是等于0.3,而是在0.3上下波動，為了簡化工作起見，可將其平均值近似的取為e0b,min=0.3h0。,截面設(shè)計題,1、大偏心受壓（受拉破壞）,已知：截面尺寸(bh)、材料強(qiáng)度( fc，fy， fy)、構(gòu)件長細(xì)比(l0/h)以及軸力N和柱端彎矩設(shè)計值M1和M2 。 若ei0.3h0，一般可先按大偏心受壓情況計算（也可能為小偏心受壓）。,As和As均未知時,兩個基本方程中有三個未知數(shù)，As、As和 x，故無唯一解。與雙筋梁類似，為使總配筋面積（As+As）最小，應(yīng)充分利用受壓區(qū)混凝土承受壓力，即應(yīng)使受壓區(qū)高度盡可能大，可取x=xbh0得：,若As0.002bh或?yàn)樨?fù)值? 則取As=0.002bh，然后按As為已知情況計算。,若Asrminbh或?yàn)樨?fù)值? 應(yīng)取As=rminbh。,As為已知時,當(dāng)As已知時，兩個基本方程有二個未知數(shù)As 和 x，有唯一解。 先由第二式求解x： 1）若2as x xbh0，則可將x代入第一式得,2）若x xbh0？,若As小于rminbh或?yàn)樨?fù)值？ 應(yīng)取As=rminbh。,說明As過小，則應(yīng)按As 為未知情況重新計算確定As 。,或當(dāng)As = 0，再求As，與上式結(jié)果比較取較小值。,則可偏于安全地近似取x=2as，按下式確定As,3）若x2as ？,f,y,A,s,s,s,A,s,N,若As小于rminbh？應(yīng)取As=rminbh。,2、小偏心受壓（受壓破壞）,兩個基本方程中有三個未知數(shù)，As、As和x，故無唯一解。,小偏心受壓，即x xb，ss - fy ，則As未達(dá)到受壓屈服。,承載力校核（復(fù)核題）,在截面尺寸(bh)、截面配筋A(yù)s和As、材料強(qiáng)度(fc、fy，fy)、以及構(gòu)件長細(xì)比(l0/h)均為已知時，根據(jù)構(gòu)件軸力和彎矩作用方式，截面承載力復(fù)核分為兩種情況： 1、給定軸力設(shè)計值N，求彎矩作用平面的彎矩設(shè)計值M或偏心距e0 2、給定彎矩作用平面的彎矩設(shè)計值M或軸力作用的偏心距e0，求軸力設(shè)計值N,1、給定軸力設(shè)計值N，求彎矩作用平面的彎矩設(shè)計值M，由于給定截面尺寸、配筋和材料強(qiáng)度均已知，未知數(shù)只有x和M兩個。,若N Nb，為大偏心受壓，,由第1式求x，如果2as x bh0 ，則代入第2式求e，再求e0，彎矩設(shè)計值為M=Ne0；如果x2as，則按右式求解ei ，再求e0，彎矩設(shè)計值為M=Ne0 。,若N Nb，為小偏心受壓，先聯(lián)立式（5.24）和（ 5.27b ）求出截面的受壓區(qū)高度x，然后按下列情況進(jìn)行討論計算確定彎矩設(shè)計值M。,【5-1】某混凝土框架柱，承受軸向壓力設(shè)計值N1000kN，柱端彎矩設(shè)計值M1M2=480kNm，截面尺寸為bh =400mm500mm。該柱計算長度l05.0m，as=as=40mm，采用混凝土強(qiáng)度等級為C30，鋼筋為HRB400級。試確定該柱所需的縱向鋼筋截面面積As和As。,【解】,（1）求框架柱端彎矩設(shè)計值,（2）判別大小偏心受壓構(gòu)件,（3）求縱向受壓鋼筋截面面積,（4）求縱向受拉鋼筋截面面積,受拉鋼筋選用5 28， As 3079mm2 。 受壓鋼筋選用5 22， As 1900mm2 。,（5）選用鋼筋,【5-2】已知條件同【5-1】并已知As2463mm2。求：該柱所需受拉鋼筋截面面積As。,【解】,注：比較上面兩題，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng) 時，求得的總用鋼量少些。,【5-3】已知軸向力設(shè)計值N1250kN，截面尺寸為bh =400mm600mm，asas45mm。構(gòu)件計算長度l04.2m，采用的混凝土強(qiáng)度等級為C40，鋼筋為HRB400，As1520mm2，As1256mm2 。求該構(gòu)件在h方向上所能承受的彎矩設(shè)計值M。,（2）求截面受壓區(qū)高度x,該構(gòu)件屬于大偏心受壓情況，且受壓鋼筋能達(dá)到屈服強(qiáng)度，則,考慮到附加偏心距的作用，取ea20mm，則e0 ei ea411.320391.3mm 該構(gòu)件在h方向上所能承受的彎矩設(shè)計值為： M=N e0=12500000.3913=489.1kNm,【5-4】已知軸向壓力設(shè)計值N5200kN，彎矩設(shè)計值M1M2=28kNm，截面尺寸bh =400mm600mm，asas45mm。構(gòu)件計算長度l03.9m，采用的混凝土強(qiáng)度等級為C35，鋼筋為HRB400。求：鋼筋截面面積As和As 。,【解】,（1）求框架柱端彎矩設(shè)計值,（2）判別大小偏心受壓構(gòu)件,（3）求縱向受拉鋼筋截面面積As,e=0.5h-as-(e0-ea)=268.1mm h0=h-as=555mm,選用6 22mm鋼筋, As2281mm2，滿足最小配筋率要求。,（4）求縱向受壓鋼筋截面面積As,可求得方程：x2+711.1x-710843=0 解得： x=559.4mm,選用6 25mm鋼筋, As2945mm2，滿足最小配筋率要求。,（6）驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面承載力軸心受壓,（5）驗(yàn)算全部縱向鋼筋的配筋率,（7）驗(yàn)算真實(shí)大小偏心,對稱配筋矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力的計算,實(shí)際工程中，受壓構(gòu)件常承受變號彎矩作用，當(dāng)彎矩數(shù)值相差不大，可采用對稱配筋。 采用對稱配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，故有時為方便施工或?qū)τ谘b配式構(gòu)件，也采用對稱配筋。 對稱配筋截面滿足三個條件，即As=As，fy = fy，as = as，其界限破壞狀態(tài)時的軸力為Nb=a1 fcbxbh0。,因此，對于對稱配筋情況，除要考慮偏心距大小外，還要根據(jù)軸力大?。∟ Nb）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。,1、當(dāng) b 或ei0.3h0，且N Nb時，為大偏心受壓 x=N /a1fcb,若x=N /a1fcb2as，可近似取x=2as，對受壓鋼筋合力點(diǎn)取矩可得,e=ei-0.5h+as,2、當(dāng) b 或ei Nb時，為小偏心受壓,由第一式解得,代入第二式得,這是一個x 的三次方程，可用迭代法或近似法求解，但是很麻煩。,（5.46）,作業(yè)： （1）某柱截面尺寸為bh =400mm450mm ，承受軸向壓力設(shè)計值N320kN，柱端較大彎矩設(shè)計值M2=380kNm，該柱計算長度l05m，as=as=40mm，采用混凝土強(qiáng)度等級為C30，鋼筋為HRB400級。試確定該柱所需的縱向鋼筋截面面積As和As。（按兩端彎矩相等M1/M2=1的框架柱考慮）。 （2）已知矩形截面偏心受壓柱截面尺寸為bh =350mm450mm ，承受縱向壓力設(shè)計值N300kN，柱兩端彎矩設(shè)計值分別為M1=260kNm,M2=280kNm，該柱計算長度l05m，as=as=40mm，采用混凝土強(qiáng)度等級為C30，鋼筋為HRB400級。試求截面所需縱向鋼筋截面面積As和As。 （3）已知條件同作業(yè)（1），但取N500kN，并采用對稱配筋，求As = As。,Nu-Mu相關(guān)曲線反映了在壓力和彎矩共同作用下正截面承載力的規(guī)律，具有以下一些特點(diǎn)：, 相關(guān)曲線上的任一點(diǎn)代表截面處于正截面承載力極限狀態(tài)時的一種內(nèi)力組合。 如一組內(nèi)力（N，M）在曲線內(nèi)側(cè)說明截面未達(dá)到極限狀態(tài)，是安全的； 如（N，M）在曲線外側(cè)，則表明截面承載力不足。,5.9.2 Nu-Mu的關(guān)系曲線意義、特點(diǎn)和用途,截面受彎承載力Mu與作用的軸壓力N大小有關(guān)。 當(dāng)軸壓力較小時，Mu隨N的增加而增加（CB段）； 當(dāng)軸壓力較大時，Mu隨N的增加而減?。ˋB段）。,當(dāng)彎矩為零時，軸向承載力達(dá)到最大，即為軸心受壓承載力N0（A點(diǎn)）；當(dāng)軸力為零時，為受彎承載力M0（C點(diǎn)）。,對于對稱配筋截面，如果截面形狀和尺寸相同，砼強(qiáng)度等級和鋼筋級別也相同，但配筋率不同，達(dá)到界限破壞時的軸力Nb是一致的。,如截面尺寸和材料強(qiáng)度保持不變，Nu-Mu相關(guān)曲線隨配筋率的增加而向外側(cè)增大。,截面受彎承載力在B點(diǎn)達(dá)(Nb，Mb)到最大，該點(diǎn)近似為界限破壞。 CB段（NNb）為受拉破壞； AB段（N Nb）為受壓破壞 。,小偏心受壓時，在相同的M值下，N值越大越不安全，N值越小越安全；大偏心受壓時，在相同的M值下，N值越大越安全，N值越小越不安全。無論是大偏心還是小偏心受壓，在相同的N值下，M值越大越不安全。,剪力墻構(gòu)造要求,框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),框架剪力墻結(jié)構(gòu)由框架結(jié)構(gòu)和剪力墻兩類抗側(cè)力單元組成。這兩類抗側(cè)力單元的變形和受力特點(diǎn)不同： 剪力墻的變形以彎曲型為主 框架的變形以剪切型為主,在框剪結(jié)構(gòu)中，框架和剪力墻由樓蓋連接起來而共同變形。,框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作時，由于剪力墻的剛度比框架大得多，因此剪力墻負(fù)擔(dān)大部分水平力。但是，框架和剪力墻承擔(dān)水平力的比例，在房屋的上部和下部是變化的。,房屋的下部，剪力墻的變形增大，框架變形減??； 房屋的上部，剪力墻擔(dān)負(fù)的剪力減小，框架擔(dān)負(fù)剪力增大。,使得框架上部和下部所受剪力實(shí)現(xiàn)了均勻化。,從協(xié)同變形曲線可看出，框架結(jié)構(gòu)的層間變形在下部小于純框架，在上部小于純剪力墻，因此各層的層間變形也將趨于均勻化。,剪力墻的構(gòu)造要求,1、剪力墻的混凝土強(qiáng)度等級,剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20；帶有筒體和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25。,2、剪力墻的截面厚度,1）一、二級抗震等級的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高的1/16，且不應(yīng)小于200mm；其他部位不應(yīng)小于層高的1/20，且不應(yīng)小于160mm。當(dāng)為無端柱或翼墻的一字形剪力墻時，其底部加強(qiáng)部位截面厚度不應(yīng)小于層高的1/12；其他部位不應(yīng)小于層高的1/15，且不應(yīng)小于180mm。 2）三、四級抗震等級的剪力墻截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高的1/20，且不應(yīng)小于160mm；其他部位不應(yīng)小于層高的1/25，且不應(yīng)小于160mm；,3） 非抗震設(shè)計的剪力墻，其截面厚度不應(yīng)小于層高的1/25，高層建筑時還不應(yīng)小于160mm，多層建筑時還不應(yīng)小于140mm； 4） 剪力墻井筒中，分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當(dāng)減小，但不宜小于160mm； 5） 當(dāng)墻厚不能滿足上述要求時，應(yīng)按高規(guī)附錄D計算墻體的穩(wěn)定；,3、剪力墻的軸壓比限值,抗震設(shè)計時，一、二級抗震等級的剪力墻底部加強(qiáng)部位，其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比不宜超過表中的限值。底部加強(qiáng)部位以上的一般部位，墻體平均軸壓比不宜大于底部加強(qiáng)部位的墻體平均軸壓比。,剪力墻分布鋼筋的配置應(yīng)符合下列要求：,（1）剪力墻中豎向和水平向分布筋的配筋率；一、二、三級抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.25%，四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.20%；分布鋼筋間距不應(yīng)大于300mm；分布鋼筋直徑不應(yīng)小于8mm，且不宜大于墻肢截面厚度的1/10. （2）剪力墻中豎向和水平向分布鋼筋的配置排數(shù)；當(dāng)剪力墻截面厚度bw大于140mm，但不大于400mm時，可采用雙排配筋；當(dāng)bw大于400mm，但不大于700mm時，宜采用三排配筋；當(dāng)bw大于700mm時，宜采用四排配筋。 （3）分布鋼筋的位置；應(yīng)沿墻的兩個側(cè)面布置，豎向分布鋼筋布置在內(nèi)側(cè)，水平向分布鋼筋布置在外側(cè)。各排鋼筋分布筋之間設(shè)置拉筋，且拉筋間距不應(yīng)大于600mm，直徑不小于6mm。,5、剪力墻的邊緣構(gòu)件,剪力墻墻肢兩端和洞口兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊緣構(gòu)件。,剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置部位：,一、二級抗震設(shè)計的剪力墻的底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)按高規(guī)要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件； 一、二級抗震設(shè)計剪力墻的其他部位以及三、四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計的剪力墻墻肢端部均應(yīng)按高規(guī)要求設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。,約束邊緣構(gòu)件的構(gòu)造要求,約束邊緣構(gòu)件沿墻肢方向的長度lc和箍筋配箍特征值v宜符合表7.2.16的要求，且一、二級抗震設(shè)計時箍筋直徑均不應(yīng)小于8mm、箍筋間距分別不應(yīng)大于100mm和150mm。其體積配箍率應(yīng)按下式計算：,陰影面積所示：,暗柱,陰影面積所示：,翼墻,陰影面積所示：,端柱,陰影面積所示：,轉(zhuǎn)角墻,約束邊緣構(gòu)件縱向鋼筋的配筋范圍不應(yīng)小于各圖示中的陰影面積，其縱向鋼筋最小截面面積，對暗柱，一、二級抗震設(shè)計時分別不應(yīng)小于約束邊緣構(gòu)件沿墻肢長度和墻厚乘積的1.2%和1.0%，且分別不應(yīng)小于616和614；對端柱、翼墻和轉(zhuǎn)角墻分別不應(yīng)小于各圖中陰