钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算

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钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算

• 轴心受拉构件
  • 定义
    • 纵向拉力作用线与构件截面形心线重合的构件
  • 轴心受拉构件从加载到破坏的三个阶段的特点
    • 第Ⅰ阶段：从开始加载到混凝土开裂前。
    • 第Ⅱ阶段：混凝土开裂后至纵向钢筋屈服前
    • 第Ⅲ阶段：纵向钢筋屈服后，拉力N保持不变的情况下，构件的变形继续增大，裂缝不断加宽，直至构件破坏。
  • 轴心受拉构件正截面承载力计算基础和计算公式
    • 以构件第Ⅲ阶段的受力情况为基础，建立轴心受拉构件正截面承载力计算公式： N≦fyAs N—轴向拉力组合设计值； fy—钢筋抗拉强度设计值， As—纵向钢筋的全部截面面积。
  • 受力纵筋布置的构造要求
    • ①纵向受力钢筋 1）轴心受拉构件的受力钢筋不应采用绑扎的搭接接头。 2）为避免配筋过少引起的脆性破坏，轴心受拉构件一侧的受拉钢筋的配筋率ρ=As/A应不小于0.2%和45ft/fy中的较大值，A为构件的截面面积。 3）受力钢筋沿截面周边均匀对称布置，并宜优先选择直径较小的钢筋。
    • ②箍筋 箍筋直径不小于6mm，间距一般不宜大于200mm（屋架的腹杆中不宜超过150m）。
• 轴心受压构件
  • 普通箍筋柱和螺旋箍筋柱的箍筋配置特点，理解两种构件中箍筋的作用
    • 根据箍筋的配置方式不同，轴心受压构件可分为配置普通箍筋和配置间距较密螺旋箍筋（或环式焊接钢筋）。在配置普通箍筋的轴心受压构件中箍筋可以固定纵向钢筋位置，防止纵向钢筋在混凝土压碎之前压屈，保证纵筋与混凝土共同受力直到构件破坏；螺旋箍筋对混凝土有较强的环向约束，因而能够提高构件承载能力和延性
  • 区分轴心受压构件短柱和长柱，理解几种长细比的表示
    • 根据构件长细比(构件计算长度l0与构件的截面回转半径i之比)的不同可分为短柱(一般构件l0/i≤28，矩形截面l0/b≤8, 圆形截面l0/d≤7)和长柱
  • 普通箍筋柱破坏过程和破坏特点
    • 配有普通箍筋的钢筋混凝土柱承受轴心压力，当为短柱时，初始偏心对构件承载力无明显影响，钢筋和混凝土的压应变相等，混凝土的压应力达到fck，钢筋应力达到抗压屈服强度fyk，，钢筋和混凝土的抗压强度都得到充分利用；当为长柱时，初始偏心距对构件的承载力影响较大，使其产生附加弯矩和弯曲变形，在压应力尚未达到材料强度之前即因丧失稳定而破坏。
  • 混凝土构件中高强钢筋的抗压强度设计值的确定方法
    • 当混凝土强度等级不大于C50时，混凝土峰值应变为0.002,则钢筋应力为 0.002Es=0.002×2×105N/ mm2=400N/mm2，此时高强度钢筋的达不到屈服，强度不能充分利用
  • 稳定系数的含义，理解同条件的长柱和和短柱的正截面承载能力不同的原因
    • 稳定系数φ用以考虑长柱纵向挠曲的不利影响，φ值小于1.0且随着长细比的增大而减小。 同条件的长柱正截面承载力小于短柱，是因为初始偏心距对长柱产生附加弯矩和弯曲变形，使其在材料达到强度之前丧失稳定而破坏。
  • 普通箍筋柱截面尺寸、箍筋形式、纵筋配筋率的构造要求，理解纵筋的最小配筋率和最大配筋率。
    • 截面尺寸中矩形最小边长不宜小于250mm，圆形截面的直径不宜小于300mm，采用封闭式箍筋，纵向钢筋配筋率不宜超过5%，全部纵筋最小配筋率一二级钢筋0.60%,三级钢筋0.55%。一侧纵筋最小配筋率0.20%。
  • 螺旋箍筋柱正截面受压的破坏过程和破坏特征。
    • 当荷载逐步加大到混凝土压应变超过无约束时的极限压应变后，箍筋外部的混凝土将被压坏开始剥落，而箍筋以内即核心部分的混凝土则能继续承载，只有当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束混凝土侧向变形的能力时，核心混凝土才会被压碎而导致整个构件破坏。
  • 螺旋箍筋柱比同条件普通箍筋短柱正截面受压承载力提高的原因
    • 配置螺旋箍筋能有效地阻止混凝土在轴心压力作用下产生的侧向变形和内部微裂缝的发展，从而使混凝土的抗压强度有较大的提高，即提高了正截面受压承载力
  • 螺旋箍筋柱的工作条件
    • 只有当柱的长细比及螺旋式或焊接环式箍筋的直径、间距等满足一定的要求时，才能起到间接箍筋的作用，而且其受压承载力的大小不得超过普通箍筋轴心受压构件受压承载力的1.5倍。
  • 螺旋箍筋柱的间接钢筋的构造要求
    • 在配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的柱中，如计算中考虑间接钢筋的作用，则间接钢筋的间距不应大于80mm及dcor/5(dcor为按间接钢筋内表面确定的核心截面直径)，且不应小于40mm;间接钢筋的直径不应小于d/4，且不应小于6mm，d为纵向钢筋最大直径。