受压构件承载力的计算

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1、第6章受压构件承载力的计算返回总目录教学提示：本章主要介绍钢筋混凝土轴心受压构件及偏心受压构件的截面承载力计算、设计方法及构造要求。偏心受压构件计算复杂，其计算要点为：①掌握计算主线，包括计算简图、基本公式、适用条件以及补充条件；②注意验算适用条件和补充条件；③掌握不符合适用条件和补充条件的处理方法。教学要求：本章要求学生掌握轴心受压构件的受力全过程、破坏形态、正截面受压承载力的计算方法及主要构造；了解螺旋箍筋柱的原理与应用。熟练掌握偏心受压构件正截面两种破坏形态的特征及其正截面应力的计算简图。掌握偏心受压构件正截面受压承载力的一般计算公式的原理。

2、熟练掌握对称配筋矩形与I字形截面偏心受压构件正截面受压承载力的计算方法及纵向钢筋与箍筋的主要构造要求。掌握Nu-Mu相关曲线的概念及其应用。了解双向偏心受压构件、环形和圆形截面受压构件的承载力计算原理。熟悉偏心受压构件斜截面承载力的计算。本章内容●6.1概述●6.2轴心受压柱正截面承载力计算●6.3偏心受压构件正截面承载力的计算●6.4T形和工字形截面偏心受压构件正截面承载力的计算钢筋混凝土受压构件在荷载作用下，其截面上一般作用有轴力、弯矩和剪力。柱是受压构件的代表构件(如图6.1所示)。图6.1钢筋混凝土结构框架柱内力当轴向力

3、作用线与构件截面重心轴重合时，称为轴心受压构件。当弯矩和轴力共同作用于构件上，可看成具有偏心距的轴向压力的作用或当轴向力作用线与构件截面重心轴不重合时，称为偏心受压构件。当轴向力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心时，称为单向偏心受压构构件。6.1概述当轴向力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心时，称为单向偏心受压构件。当轴向力作用线与截面的重心轴平行且偏离两个主轴时，称为双向偏心受压构件(如图6.2所示)。(a)轴心受压(b)单向偏心受压(c)双向偏心受压图6.2轴心受压与偏心受压6.1概述在实际结构中，由于混凝土质量不均匀、配

4、筋不对称、制作和安装误差等原因，往往存在着或多或少的初始偏心，所以，在工程中理想的轴心受压构件是不存在的。因此，目前有些国家的设计规范中已取消了轴心受压构件的计算。我国考虑到对以恒载为主的多层房屋的内柱、屋架的斜压腹杆和压杆等构件，往往因弯矩很小而略去不计，同时也不考虑附加偏心距的影响，可近似简化为轴心受压构件进行计算。6.1概述轴心受压构件根据配筋方式的不同，可分为两种基本形式：①配有纵向钢筋和普通箍筋的柱，简称普通箍筋的柱，如图6.3(a)所示；②配有纵向钢筋和间接钢筋的柱，简称螺旋式箍筋柱，如图6.3(b)所示(或焊接环式箍筋柱，如图6.3(

5、c)所示)。轴心受压构件中的纵向钢筋能够协助混凝土承担轴向压力以减小构件的截面尺寸；能够承担由初始偏心引起的附加弯矩和某些难以预料的偶然弯矩所产生的拉力；防止构件突然的脆性破坏和增强构件的延性；减小混凝土的徐变变形；能改善素混凝土轴心受压构件强度离散性较大的弱点。6.2轴心受压柱正截面承载力计算在配置普通箍筋的轴心受压构件中，箍筋和纵筋形成骨架，防止纵筋在混凝土压碎之前，在较大长度上向外压曲，从而保证纵筋能与混凝土共同受力直到构件破坏。同时箍筋还对核芯混凝土起到一些约束作用，并与纵向钢筋一起在一定程度上改善构件最终可能发生的突然脆性破坏，提高极限

6、压应变。在配置螺旋式(或焊接环式)箍筋的轴心受压构件中，箍筋为间距较密的螺旋式(或焊接环式)箍筋。这种箍筋能对核芯混凝土形成较强的环向被动约束，从而能够进一步提高构件的承载能力和受压延性。6.2轴心受压柱正截面承载力计算(a)普通箍筋的柱(b)螺旋式箍筋柱(c)焊接环式箍筋柱图6.3轴心受压柱6.2轴心受压柱正截面承载力计算1.轴心受压短柱在短期荷载作用下的应力分布及破坏形态构件在轴向压力作用下的各级加载过程中，由于钢筋和混凝土之间存在着黏结力，因此，纵向钢筋与混凝土共同受压。压应变沿构件长度上基本均匀分布，且其受压钢筋的压应变与混凝土压应变基

7、本一致，即可取：=6.2.1配有纵筋和箍筋柱承载力的计算6.2轴心受压柱正截面承载力计算由混凝土受压时变形模量与混凝土弹性模量的关系为=。其中，称为混凝土弹性特征系数，其值是随着混凝土的压应力的增长而不断降低的。若取钢筋与混凝土弹性模量之比为，即，则钢筋的压应力(6-2)混凝土的压应力(6-3)对于钢筋混凝土短柱，承载力是由截面中的钢筋和混凝土共同承受的。若取其受压钢筋的配筋率为6.2轴心受压柱正截面承载力计算则由(6-4)可得(6-5)移项，得(6-6)(6-7)6.2轴心受压柱正截面承载力计算N与、的关系可用图6.4(a)来表示，由图可见，在N

8、很小时，N与、的关系基本上是线性关系，混凝土处于弹性工作阶段，弹性特征系数=1.0，则,，说明钢筋与混凝土应力成正比。