水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件承載力

鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算概述述鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算受壓壓構(gòu)構(gòu)件件分分為為軸軸心心受受壓壓和和偏偏心心受受壓壓。。實(shí)際際工工程程中中真真正正的的軸軸心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件是是沒沒有有的的。。我我國國規(guī)規(guī)范范對偏偏心心很很小小可可略略去去不不計(jì)計(jì)，，構(gòu)構(gòu)件件按按軸軸心心受受壓壓計(jì)計(jì)算算。。第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算概述述水電電站站廠廠房房柱柱第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算概述述工作作橋橋的的支支承承排排架架第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算概述述第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.1受壓壓構(gòu)構(gòu)件件的的構(gòu)構(gòu)造造要要求求一、、截截面面形形式式和和尺尺寸寸采用用方形形或或矩形形截截面面，，截面面長長邊邊布布在在彎彎矩矩作作用用方方向向，，長短短邊邊比比值值1.5～2.5。也也可可采用用T形、、工字字形形截截面面。。樁常常用用圓圓形形截截面面。。截面面尺尺寸寸不不宜宜過過小小，，水工工建建筑筑現(xiàn)現(xiàn)澆澆立立柱柱邊邊長長300mm。截面面邊邊長長800mm，50mm為模模數(shù)數(shù)，，邊邊長長800mm，以以100mm為模模數(shù)數(shù)。。二、、砼砼受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力主主要要取取決決于于砼砼強(qiáng)強(qiáng)度度，，應(yīng)應(yīng)采采用用強(qiáng)強(qiáng)度度等等級級較較高高的的砼砼，，如如C20、C25、C30或更更高高。。第一一節(jié)節(jié)受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件的的構(gòu)構(gòu)造造要要求求第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.1受壓壓構(gòu)構(gòu)件件的的構(gòu)構(gòu)造造要要求求第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.1受壓壓構(gòu)構(gòu)件件的的構(gòu)構(gòu)造造要要求求三、、縱縱向向鋼鋼筋筋作用用：：①協(xié)助助砼砼受受壓壓；；②承擔(dān)擔(dān)彎彎矩矩。。常用用II級、、III級。。不不宜宜用用高高強(qiáng)強(qiáng)鋼鋼筋筋，，不不宜宜用冷冷拉拉鋼鋼筋筋。。直徑徑12mm，常常用用直直徑徑12～32mm?，F(xiàn)澆澆時(shí)時(shí)縱縱筋筋凈凈距距50mm，最最大大間間距距350mm。長邊邊600mm，中間設(shè)設(shè)10～16mm縱向構(gòu)造造鋼筋，間距距500mm。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.1受壓構(gòu)件件的構(gòu)造造要求受壓鋼筋筋數(shù)量不不能過少少。規(guī)范范規(guī)定：：I級鋼：偏壓構(gòu)件件受壓或或受拉筋筋配筋率0.25％(柱)或0.20％(墻)；II、III級、LL550級鋼：偏壓構(gòu)件件受壓或或受拉筋筋配筋率0.20％(柱)或0.15％(墻)；軸心受壓壓構(gòu)件：：全部縱筋筋配筋率率0.4％?？v筋不宜宜過多，，合適配配筋率0.8％～2.0％。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.1受壓構(gòu)件件的構(gòu)造造要求四、箍筋筋作用：①阻止縱筋筋受壓向向外凸，，防止砼砼保護(hù)層層剝落；；②約束砼；；③抗剪。箍筋應(yīng)為為封閉式式?？v筋綁扎扎搭接長長度內(nèi)箍箍筋要加加密。箍筋直徑徑和間距距第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.1受壓構(gòu)件件的構(gòu)造造要求截面有內(nèi)內(nèi)折角時(shí)時(shí)箍筋的的布置基本箍筋筋和附加加箍筋第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.2軸心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算第二節(jié)軸軸心心受壓構(gòu)構(gòu)件正截截面承載載力計(jì)算算試件為配配有縱筋筋和箍筋筋的短柱。柱全截面面受壓，，壓應(yīng)變變均勻。。鋼筋與砼砼共同變變形，壓壓應(yīng)變保保持一樣樣。一、試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果荷載較小小，砼和和鋼筋應(yīng)應(yīng)力比符符合彈模模比。荷載加大大，應(yīng)力力比不再再符合彈彈模比。。荷載長期期持續(xù)作作用，砼砼徐變發(fā)發(fā)生，砼砼與鋼筋筋之間引引起應(yīng)力重分分配。破壞時(shí)，，砼的應(yīng)應(yīng)力達(dá)到到，，鋼筋筋應(yīng)力達(dá)達(dá)到。。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.2軸心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.2軸心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算不同箍筋筋短柱的的荷載—應(yīng)變圖A——不配筋的的素砼短短柱；B——配置普通通箍筋的的鋼筋砼砼短柱；；C——配置螺旋旋箍筋的的鋼筋砼砼短柱。。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.2軸心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算長柱不僅僅發(fā)生壓壓縮變形形，還發(fā)發(fā)生縱向彎曲曲。長柱破壞壞荷載小小于短柱柱，柱子子越細(xì)長長小得越越多。用穩(wěn)定系數(shù)數(shù)表示長柱柱承載力力較短柱柱的降低低。普通箍筋筋短柱正正截面極極限承載載力Nu——破壞時(shí)的的極限軸軸向力；；Ac——砼截面面面積；A's——全部縱向向受壓鋼鋼筋截面面面積。。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.2軸心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算影響值值的主主要因素素為長細(xì)細(xì)比l0/b。l0/b<8的稱為短短柱。實(shí)際工程程構(gòu)件計(jì)計(jì)算長度度l0取值可參參考規(guī)范范。長細(xì)比限限制在l0/b30，l0/h25。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.2軸心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算二、普通通箍筋柱柱的計(jì)算算N——軸力設(shè)計(jì)計(jì)值(包括和和值值在內(nèi)內(nèi))；A——構(gòu)件截面面面積；；——全部縱筋筋的截面面面積；；——軸壓構(gòu)件件的穩(wěn)定定系數(shù)。?；竟绞剑旱谖逭落撲摻罱铐攀軌簤簶?gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算(一)第一類破破壞情況況——受拉破壞壞偏心距較較大，As配筋合適適。破壞特征征是受拉鋼筋筋應(yīng)力先先達(dá)到屈屈服，然后壓壓區(qū)砼被被壓碎，，受壓筋筋應(yīng)力一一般也達(dá)達(dá)到屈服服，與配配筋量適適中的雙雙筋受彎彎構(gòu)件的的破壞相相類似。。破壞有預(yù)預(yù)兆，屬屬延性破破壞。也稱為大大偏心受受壓破壞壞。第三節(jié)偏偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件正截截面承載載力計(jì)算算偏心受壓壓構(gòu)件的的破壞形形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋筋配筋率率有關(guān)。一、試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算(二)第二類破破壞情況況——受壓破壞壞破壞特征征是受壓砼先先達(dá)到極極限應(yīng)變變而壓壞，，As未達(dá)到屈屈服，破壞具有有脆性性性質(zhì)，也也稱為““小偏心心受壓破破壞”。。e0很小，全全部受壓壓e0稍大，小小部分受受拉e0較大，拉拉筋過多多個(gè)別情況況，e0極小，As配置過少少，破壞可能能在距軸軸向力較較遠(yuǎn)一側(cè)側(cè)發(fā)生。。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算二、矩形形截面偏偏心受壓壓構(gòu)件的的計(jì)算基本假定定同受彎彎構(gòu)件。。承載力計(jì)計(jì)算的基基本公式式：N——軸向力設(shè)設(shè)計(jì)值(包括和和值值在內(nèi))；——受拉邊或或受壓較較小邊鋼鋼筋的應(yīng)應(yīng)力；e0——軸向力對對截面重重心的偏偏心距，，e0＝M／N。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算‘受拉側(cè)’’鋼筋應(yīng)應(yīng)力ss根據(jù)平截截面假定定第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算中和軸正正好通過過As位置，,即時(shí)時(shí)，，??；；<，即時(shí)時(shí)，取=。為避免采采用上式式出現(xiàn)x的三次方程程考慮：當(dāng)當(dāng)x=xb，ss=fy；當(dāng)x=0.8，ss=0。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算三、相對對界限受受壓區(qū)計(jì)計(jì)算高度度根據(jù)平截截面假定定，受拉筋屈屈服與受壓區(qū)砼砼邊緣ecu同時(shí)達(dá)到到時(shí)，相相對界限限受壓區(qū)區(qū)計(jì)算高高度：大偏心受受壓破壞壞小偏心受受壓破壞壞兩種偏心心受壓破破壞的界界限第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓壓構(gòu)件正正截面承承載力計(jì)計(jì)算四、偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件縱向向彎曲的的考慮長細(xì)比大大的偏壓壓構(gòu)件，，承載力力比短柱柱低?？v向彎曲曲產(chǎn)生附附加偏心心距f，實(shí)際偏偏心距增增大為e0+f。撓度曲線線撓度和曲曲率的關(guān)關(guān)系——偏心距增增大系數(shù)數(shù)。第五章鋼鋼筋筋砼受壓壓構(gòu)件承承載力計(jì)計(jì)算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算作用：偏心心距增大系系數(shù)，考慮慮長柱偏心心受壓時(shí)的的縱向彎曲曲使偏心距加加大的影響響。各符號的含含義：：考慮小偏偏壓破壞的的影響，大大偏壓時(shí)：：：考慮長細(xì)細(xì)比的影響響：公式適用范范圍：長柱短柱細(xì)長柱，公公式不再適適用。公式原理：：以破壞截截面曲率為為主要參數(shù)數(shù)?？紤]因素：：e0，l0/h，破壞形態(tài)態(tài)，長細(xì)比比，砼徐變變。五.矩形截面偏偏心受壓構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)及及承載力復(fù)復(fù)核大小偏心受受壓的實(shí)用用判別準(zhǔn)則則若he0＞0.3h0，按大偏心心受壓情況況計(jì)算若he0≤0.3h0，按小偏心心受壓情況況計(jì)算（一）大偏偏心受壓（（受拉破壞壞）第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算（1）As和A's均未知時(shí)兩個(gè)基本方方程，三個(gè)個(gè)未知數(shù)，，As、A's和x，無唯一解。與雙筋梁類類似，為使使總配筋面面積（As+A's）最小?可取x=xbh0得★若A's<rmin'bh0?取A's=rmin'bh0，按A's為已知情況況計(jì)算。第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算（2）A's為已知時(shí)當(dāng)A's已知時(shí)，兩兩個(gè)基本方方程有二個(gè)個(gè)未知數(shù)As和x，有唯一解。若2a'xxbh0，可得取x=2a'，對As'中心取矩若x<2a'？第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算As和As'均需滿足最最小配筋率率要求。fyAss'sA'sNhe0e’第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算（二）小偏偏心受壓（（受壓破壞壞）三個(gè)基本方方程，四個(gè)個(gè)未知數(shù)，，As、A's、ss和x，無唯一解解。小偏心受壓壓，即x>xb，ss<fy，As未達(dá)到受拉拉屈服。為使用鋼量量最小，可可取As=rminbh0。確定As后，可求得得x:⑴若x>h，取x=h；（2）如xxbh0，按大偏壓壓重算；（3）若x<1.6-xb，直接解算算；（4）若x>1.6-xb，取ss=-fy'及x=1.6-xb，再解算。。第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算當(dāng)As一側(cè)砼可能能先達(dá)到受受壓破壞。。對A's取矩，可得得：e'=0.5h-a'-e0,h'0=h-a'小偏壓還需需驗(yàn)算垂直直彎矩作用用平面的軸軸心受壓承承載力。（三）矩形形截面偏心心受壓構(gòu)件件承載力復(fù)核核第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算（1）求x（先按大偏偏心受壓計(jì)計(jì)算）(2)當(dāng)x≤xbh0時(shí)，大偏心心受壓x>2a'x<2a'第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.3偏心受壓構(gòu)構(gòu)件正截面面承載力計(jì)計(jì)算(3)當(dāng)x>xbh0時(shí)，小偏心心受壓。按小偏心受受壓承載力力計(jì)算方法法重新計(jì)算算。若x>1.6-xb，取ss=-fy'重新計(jì)算x若x<1.6-xb第四節(jié)配配置對稱稱鋼筋的偏偏心受壓構(gòu)構(gòu)件實(shí)際工程中中，受壓構(gòu)構(gòu)件常承受受變號彎矩矩作用，當(dāng)當(dāng)彎矩?cái)?shù)值值相差不大大，可采用用對稱配筋筋。對稱配筋構(gòu)構(gòu)造簡單，，施工方便便，不會在在施工中產(chǎn)產(chǎn)生差錯(cuò)。。對稱配筋截截面，即As=As'，fy=fy'，a=a‘。若he0＞0.3h0，按大偏心心受壓情況況計(jì)算；若he0≤0.3h0，按小偏心心受壓情況況計(jì)算。第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.4配置對稱鋼鋼筋的偏心心受壓構(gòu)件件x2a'x2a'(一)大偏心受壓壓第五章鋼鋼筋砼受受壓構(gòu)件承承載力計(jì)算算5.4配置對稱鋼鋼筋的偏心心受壓構(gòu)件件(二)小偏心受壓壓這是x的三三次次方方程程，，為為簡簡化化計(jì)計(jì)算算，，近近似似取取x(1-0.5x)為0.45。第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.5偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件截截面面承承載載力力N與M的關(guān)關(guān)系系第五五節(jié)節(jié)偏偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件截截面面承承載載力力N與M的關(guān)關(guān)系系同樣樣截截面面尺尺寸寸、、材材料料強(qiáng)強(qiáng)度度和和配配筋筋的的偏偏壓壓構(gòu)構(gòu)件件，，會會在在不不同同組組合合的的Nu-Mu下破破壞壞。。以對對稱稱配配筋筋大大偏偏壓壓為為例例Nu-Mu相關(guān)關(guān)曲曲線線第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.5偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件截截面面承承載載力力N與M的關(guān)關(guān)系系C點(diǎn)為為軸軸壓壓承承載載力力N0；A點(diǎn)為為純純彎彎承承載載力力M0；B點(diǎn)為為大大、、小小偏偏心心分分界界。。設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)內(nèi)力力組組合合(與)位于于曲曲線線外外側(cè)側(cè)就就表表示示構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力已已不不足足。。tgθ=I區(qū)：：小小偏偏壓壓；；II區(qū)：：大大偏偏壓壓。。大偏偏壓壓，，M相同同，，N越小小越越危危險(xiǎn)險(xiǎn)；；N相同同，，M越大大越越危危險(xiǎn)險(xiǎn)。。小偏偏壓壓，，M相同同，，N越大大越越危危險(xiǎn)險(xiǎn)；；N相同同，，M越大大越越危危險(xiǎn)險(xiǎn)。。第六六節(jié)節(jié)偏偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件斜斜截截面面受受剪剪承承載載力力計(jì)計(jì)算算壓力力的的存存在在延緩緩了了斜斜裂裂縫縫的的出出現(xiàn)現(xiàn)和和開開展展砼剪剪壓壓區(qū)區(qū)高高度度增增大大③①②但當(dāng)當(dāng)壓壓力力超超過過一一定定數(shù)數(shù)值值?第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.6偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件斜斜截截面面受受剪剪承承載載力力計(jì)計(jì)算算第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力計(jì)計(jì)算算5.6偏心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件斜斜截截面面受受剪剪承承載載力力計(jì)計(jì)算算第五五章章鋼鋼筋筋砼砼受受壓壓構(gòu)