2022年医学专题—箍筋的作用与纵筋形成骨架.ppt

,混凝土结构设计原理(yunl),Design Principle for Concrete Structure,第一页，共七十二页。,引 言,双向偏心(pinxn)受压构件,单向(dn xin)偏心受压构件,受压构件(gujin)类型,偏心受压构件,轴心受压构件,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,第二页，共七十二页。,破坏(phui)形态,斜截面(jimin)破坏,正截面(jimin)破坏,由M与N引起的破坏,由M、N与V引起的破坏,受力类型,偏心受压构件,受弯构件,N=0,M0,N0,M=0,轴心受压构件,N0,M0,引 言,6 受压构件截面承载力,第三页，共七十二页。,主要(zhyo)内容,6.1 受压构件一般构造6.2 轴心受压构件正截面受压承载力6.3 偏心受压构件正截面受压破坏形态6.4 偏心受压长柱的二阶弯矩6.5 矩形截面正截面受压承载力的一般计算(j sun)公式6.6 不对称配筋矩形截面正截面承载力计算6.7 对称配筋矩形截面正截面承载力计算6.8 正截面承载力Nu-Mu相关曲线及其应用6.9 双向偏心受压构件正截面受压承载力计算6.10 偏心受压构件斜截面承载力计算,主要(zhyo)内容,6 受压构件截面承载力,第四页，共七十二页。,6.1 受压构件(gujin)一般构造,截面形式与尺寸 采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。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l0/b30及l0/h25。当柱截面的边长在800mm以下(yxi)时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。,材料的选择混凝土：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C25C40，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经常(jngchng)使用。钢 筋：纵筋通常采用HRB335级、HRB400级和RRB400级钢筋，不宜过高。箍筋通常采用HRB335级和 HRB400级，也可采用RRB400级钢筋。,截面与材料,第五页，共七十二页。,6.1 受压构件(gujin)一般构造,纵向钢筋 为提高受压构件的延性，减少混凝土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。规范规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%；当混凝土强度等级大于C50时不应小于0.7%；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。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5%。全部纵向钢筋的配筋率按r=(As+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按r=As/A计算，其中(qzhng)A为构件全截面面积。,纵 筋,第六页，共七十二页。,6.1 受压构件(gujin)一般构造,纵向钢筋 柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于12mm，且选配(xun pi)钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于8根，且应沿周边均匀布置。当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不应小于50mm。对水平浇筑的预制柱，其纵向钢筋的最小净距应按梁的规定取值。截面各边纵筋的中距不应大于300mm。当h600mm时，在柱侧面应设置直径1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置附加箍筋或拉筋。,纵 筋,第七页，共七十二页。,6.1 受压构件(gujin)一般构造,偏心受压柱的纵向构造(guzo)钢筋与复合箍筋,纵 筋,第八页，共七十二页。,6.1 受压构件(gujin)一般构造,箍 筋 受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不小于6mm，此处d为纵筋的最大直径。箍筋间距对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应大于20d（d为纵筋的最小直径）且不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸 当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不宜小于8mm，且箍筋末端(m dun)应作成135的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于10倍箍筋直径，或焊成封闭式；箍筋间距不应大于10倍纵筋最小直径，也不应大于200mm。当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过3根时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋配置根数超过4根时，应设置复合箍筋。对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时产生向外的拉力，使折角处混凝土破损。,箍 筋,第九页，共七十二页。,6.1 受压构件(gujin)一般构造,复杂截面(jimin)的箍筋形式,箍 筋,第十页，共七十二页。,6.2 轴心(zhu xn)受压构件正截面受压承载力,在实际结构中，理想的轴心受压构件(gujin)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(ptng)箍筋柱：纵筋的作用？箍筋的作用？,螺旋箍筋柱：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用？,概 述,第十一页，共七十二页。,概 述,6.2 轴心(zhu xn)受压构件正截面受压承载力,第十二页，共七十二页。,概 述,纵筋的作用：协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率：0.6%(单侧0.2%)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。试验表明(biomng)，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。,6.2 轴心受压构件(gujin)正截面受压承载力,第十三页，共七十二页。,概 述,箍筋的作用：与纵筋形成骨架，便于施工(sh gng)；防止纵筋的压屈；对核心混凝土形成约束，提高混凝土的抗压强度，增加构件的延性。,6.2 轴心(zhu xn)受压构件正截面受压承载力,第十四页，共七十二页。,普 通 箍 筋 柱,一、轴心受压普通(ptng)箍筋柱的正截面受压承载力计算,1.破坏(phui)形态及受力分析,截面应变大体上均匀分布，随着外荷增大，纵筋先达到屈服，随着荷载增加，最后(zuhu)混凝土达到最大应力值。,为什么？,短柱,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第十五页，共七十二页。,普 通 箍 筋 柱,一、轴心(zhu xn)受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算,1.破坏形态(xngti)及受力分析,截面(jimin)应变大体上均匀分布，随着外荷增大，纵筋先达到屈服，随着荷载增加，最后混凝土达到最大应力值。,设计时，偏安全取c=0.002，混凝土达到fc，此时钢筋的应力为：,短柱,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第十六页，共七十二页。,普 通 箍 筋 柱,一、轴心(zhu xn)受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算,1.破坏(phui)形态及受力分析,长柱,在轴力和弯矩的共同作用下发生破坏，首先在构件凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压曲外凸，凸侧混凝土出现横向裂缝，侧向挠度急剧(jj)增大，柱子被破坏。,初始偏心距由初始偏心距引起的附加弯矩,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第十七页，共七十二页。,2.承载力计算(j sun),轴心(zhu xn)受压短柱,轴心(zhu xn)受压长柱,稳定系数,稳定系数j 主要与柱的长细比l0/i有关,普 通 箍 筋 柱,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第十八页，共七十二页。,3.公式(gngsh)的应用,普 通 箍 筋 柱,截面(jimin)设计问题,（1）根据构造要求及经验(jngyn)，确定定截面尺寸（b，h）,求：,步骤：,已知：,（2）计算 l0，确定,（4）选配筋并绘制配筋图。,（3）计算As,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第十九页，共七十二页。,3.公式(gngsh)的应用,普 通 箍 筋 柱,截面校核(xio h)问题,求：,步骤(bzhu)：,已知：,（2）计算Nu,则,则,若,若,（1）确定,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,第二十页，共七十二页。,混凝土圆柱体三向受压状态(zhungti)的纵向抗压强度,二、轴心受压螺旋式箍筋柱的正截面(jimin)受压承载力计算,螺 旋 箍 筋 柱,6.2 轴心(zhu xn)受压构件正截面受压承载力,第二十一页，共七十二页。,螺 旋 箍 筋 柱,螺旋箍筋柱与普通箍筋柱力位移曲线(qxin)的比较,6.2 轴心(zhu xn)受压构件正截面受压承载力,第二十二页，共七十二页。,螺 旋 箍 筋 柱,6.2 轴心受压构件(gujin)正截面受压承载力,第二十三页，共七十二页。,达到极限状态时（保护层已剥落，只考虑(kol)核心混凝土）,螺 旋 箍 筋 柱,6.2 轴心受压构件(gujin)正截面受压承载力,第二十四页，共七十二页。,螺 旋 箍 筋 柱,6.2 轴心受压构件(gujin)正截面受压承载力,达到极限状态(zhungti)时（保护层已剥落，只考虑核心混凝土）,第二十五页，共七十二页。,螺旋箍筋对承载力的影响系数(xsh)a，当fcu,k50N/mm2时，取a=1.0；当fcu,k=80N/mm2时，取a=0.85，其间直线插值。,螺 旋 箍 筋 柱,6.2 轴心受压构件(gujin)正截面受压承载力,第二十六页，共七十二页。,螺 旋 箍 筋 柱,采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。但配置过多，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剥落，从而影响正常使用。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，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束(yush)作用得不到有效发挥。因此，对长细比l0/d大于12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Ass1和间距S有关，为保证约束效果，螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋As面积的25%；螺旋箍筋的间距S不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，S也不应小于40mm。,螺旋(luxun)箍筋柱限制条件,6.2 轴心(zhu xn)受压构件正截面受压承载力,第二十七页，共七十二页。,思路(sl)：,螺 旋 箍 筋 柱,一个(y)公式，需配置两种钢筋，其Ass1=?As=？,假定(jidng)受压筋As,由公式计算出Asso,假定箍筋直径d，去求出S或假定S求箍筋直径d,6.2 轴心受压构件正截面受压承载力,公式应用,第二十八页，共七十二页。,6.3 偏心受压构件正截面受压破坏(phui)形态,一、受拉破坏(phui)形态,偏心受压构件(gujin)的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关,M较大，N较小,偏心距e0较大,As配筋合适,受 拉 破 坏,第二十九页，共七十二页。,6.3 偏心受压构件正截面(jimin)受压破坏形态,截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展较快，首先达到屈服强度。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。形成这种破坏的条件是：偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适，通常(tngchng)称为大偏心受压。,一、受拉破坏(phui)形态,偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关,受 拉 破 坏,第三十页，共七十二页。,6.3 偏心受压构件正截面(jimin)受压破坏形态,受拉破坏(phui)时的截面应力和受拉破坏(phui)形态（a）截面应力（b）受拉破坏形态,受 拉 破 坏,第三十一页，共七十二页。,6.3 偏心(pinxn)受压构件正截面受压破坏形态,产生受压破坏的条件有两种情况：当相对偏心距e0/h0较小，截面(jimin)全部受压或大部分受