《混凝土结构设计原理》第六章-课堂笔记
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支撑的主要作用①保证结构构件的稳定与正常工作②增强厂房的整体稳定性和空间刚度③把纵向风荷载,吊车纵向水平荷载及水平地震作用等传递到主要承重构件④保证正在施工安装阶段结构构件的稳定。
柱间支撑通常包括上下弦水平支撑,垂直支撑及纵向水平系杆。
下列情况应设置柱间支撑①厂房内设有悬臂吊车或三吨及以上悬挂吊车②厂房内设有属于A6A7A8工作级别的吊车或设有工作级别属于A1-A5的吊车,起重量在十吨及以上③厂房跨度在十八米以上或柱高在八米以上④纵向柱列的总数,在七根以下⑤露天吊车栈桥的柱列。
圈梁的作用是增强房屋的整体刚度。
防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对厂房的不利影响。
圈梁可采用现浇和预制装配现浇接头的方式。
连系梁的作用除连系纵向柱列增强厂房的纵向刚度并把风荷载传递到纵向柱列外,还承受其上部墙体的重力。
过梁的作用是承托门窗洞口上的墙体重力。
排架计算的主要内容:确定计算简图,荷载计算,柱控制截面的内力分析和内力组合。
为了简化排架计算,假定①柱下端固接于基础顶面,上端与屋面梁或屋架铰接②屋面梁或屋架没有轴向变形。
柱总高H=柱顶标高+基础底面标高的绝对值-初步拟定的基础高度上部柱高Hu=柱顶标高-轨顶标高+轨道构造高度+吊车梁支承处的吊车梁高混凝土框架结构按施工方法的不同可分为现浇式装配式和装配整体式。
当排架有任意荷载作用时,剪力分配法步骤:①先在排架柱顶附加不动铰支座以阻止水平位移,并求出不动铰支座的水平反力R②撤销附加的不动铰支座,在此排架柱顶加上反向作用的R③将上述两个状态叠加以恢复原状,即叠加上述两个步骤中求出的内力就是排架的实际内力。
柱网布置的要求1.应满足生产工艺的要求2.应满足建筑平面布置的要求3.要使结构受力合理4.应方便施工块体有砖(烧结砖、蒸压砖、混凝土砖)、砌块(由普通混凝土或轻集料混凝土制成的混凝土小型空心砌块)、石材(重力密度≥18kN/m3重石,花岗岩砂岩石灰岩,<轻石凝灰岩贝壳灰岩)。
轴心受压螺旋式箍筋柱的正截面受压承截力计算一、承截力计算公式《混凝土规范》规定螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承截力计算公式为:)(9.0''s y sso y cor c A f A f A f N ++≤α (7- 1)式中 α---间接钢筋对承载力的影响系数,当混凝土强度等级小于C 50时,取α=1.0;当混凝土强度等级为C 80时,取α=0.85;当混凝土强度等级在C 50与C 80之间时,按直线内插法确定。
cor A — 构件的核心截面面积。
sso A — 螺旋筋或焊接环筋(也可称为“间接钢筋”)间接钢筋的换算截面面积;s A d A ss cor sso 1π= (7- 2) cor d — 构件的核心直径;A ss1 — 单根间接钢筋的截面面积;s — 沿构件轴线方向间接钢筋的间距;c f — 混凝土轴心抗压设计强度;',y y f f — 钢筋的抗拉、抗压设计强度;为使间接钢筋外面的混凝土保护层对抵抗脱落有足够的安全,《混凝土规范》规定按式(7-9)算得的构件承载力不应比按式(7-4)算得的大50%。
)(9.0'''s y c A f A f N +≤ϕ (7- 3) 二、应用条件凡属下列情况之一者,不考虑间接钢筋的影响而按式(7-4)计算构件的承载力:(1)当o l /d>12时,此时因长细比较大,有可能因纵向弯曲引起螺旋筋不起作用;(2)当按式(7-9)算得受压承载力小于按式(7-4)算得的受压承截力时;(3)当间接钢筋换算截面面积sso A 小于纵筋全部截面面积的25%时,可以认为间接钢筋配置得太少,套箍作用的效果不明显。
三、构件设计已知:轴心压力设计值N ;柱的高度为H ;混凝土强度等级c f ;柱截面直径为d ;柱中纵筋等级(',y y f f );箍筋强度等级(y f )。
求:柱中配筋。
解:1.先按配有普通纵筋和箍筋柱计算。
1、混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及影响因素?混凝土立方体抗压强度:我国国家标准规定以每边边长为150mm的立方体为标准试件,在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值(以MPa为单位)作为混凝土的立方体抗压强度,用符号f表示。
cu混凝土轴心抗压强度:我国国家标准规定以150mm ×150mm×300mm的棱柱体为标准试件,在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d,依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值(以MPa为单位)称为混凝土轴心抗压强度,用符号f表示。
c混凝土抗拉强度:采用100×100×500mm混凝土棱柱体轴心受拉试验,破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断,其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度,目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度,换算时应乘以换算系数0.9,即f=0.9f。
tst影响因素:混凝土强度、应变速率、测试技术和试验条件。
2、混凝土的变形、应力应变曲线、徐变?砼的变形可分为两类,一类是在荷载作用下的受力变形,如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形;另一类与受力无关,称为体积变形,如砼收缩以及温度变化引起的变形。
徐变变形是在持久作用下混凝土结构随时间推移而增加的应变收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象,是一种不受力情况下的自由变形。
3、软钢和硬钢的应力应变曲线、钢筋强度的取值?有物理屈服点的钢筋,称为软钢,如热轧钢筋和冷拉钢筋;无物理屈服点的钢筋,称为硬钢,如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。
软钢有两个强度指标:一是屈服强度,这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据,因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形,这将使构件变形和裂缝宽度大大增加以致无法使用,所以在设计中采用屈服强度f作为钢筋的强度极限。
《混凝土结构设计原理》第六章_课堂笔记《混凝土结构设计原理》第六章受压构件正截面承载力计算课堂笔记◆ 主要内容受压构件的构造要求轴心受压构件承载力的计算偏心受压构件正截面的两种破坏形态及其判别偏心受压构件的N u -M u 关系曲线偏心受压构件正截面受压承载力的计算偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算◆ 学习要求1.深入理解轴心受压短柱在受力过程中,截面应力重分布的概念以及螺旋箍筋柱间接配筋的概念。
2.深入理解偏心受压构件正截面的两种破坏形式并熟练掌握其判别方法。
3.深入理解偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线。
4.熟练掌握对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法。
5.掌握受压构件的主要构造要求和规定。
◆ 重点难点偏心受压构件正截面的破坏形态及其判别;偏心受压构件正截面承载力的计算理论;对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法;偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线;偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算。
6.1受压构件的一般构造要求结构中常用的柱子是典型的受压构件。
6.1.1材料强度混凝土: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C30-C40,在高层建筑中,C50-C60级混凝土也经常使用。
6.1.2截面形状和尺寸柱常见截面形式有圆形、环形和方形和矩形。
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l 0/b ≤30及l 0/h ≤25。
当柱截面的边长在800mm 以下时,一般以50mm 为模数,边长在800mm 以上时,以100mm 为模数。
6.1.3纵向钢筋构造纵向钢筋配筋率过小时,纵筋对柱的承载力影响很小,接近于素混凝土柱,纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。
同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用(垂直于弯矩作用平面),以及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。
混凝土第六章问题1,光圆钢筋与变形钢筋相比较,粘结能力有何不同,为什么?答:光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要有三部分组成:(1)钢筋与混凝土基础面上的胶结力。
(一般很小)(2)混凝土收缩握裹钢筋而产生的摩擦力。
(3)钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。
粘结强度在滑动前主要取决于化学胶结力,发生滑动后则取决于摩擦力钢筋表面状况有关的咬合力。
对于变形钢筋,虽然也有胶结力与摩擦力,但变形钢筋的粘结力主要来自钢筋表面突出的肋与混凝土的机械咬合作用。
主要区别:光圆钢筋的粘结力主要来自胶结力与摩阻力,而变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用,这种差别可用类似于钉入木料中的普通钉与螺丝钉的差别来理解。
2,钢筋的直径对黏结应力有何影响,为什么?答:影响:钢筋与混凝土的粘结性能随着钢筋直径的增大而减弱。
..在其它条件相同的情况下, 钢筋直径越大,构件破坏时所需的外力越大,而极限粘结强度相对较小,同样大小的粘结应力产生的钢筋滑移值较大。
***当直径比较小的时候,混凝土发生拔出破坏。
混凝土表面均不会被破坏,均没有裂纹,当直径比较大的时后,混凝土发生拔出破坏,拔出破坏的同时混凝土表面可能出现裂缝,混凝土发生劈裂破坏。
原因:(1)随直径的加大,相对肋高降低而相对肋距变大,这就使得..机械咬合力减小,从而减小了粘结强度。
(2)随着钢筋直径的增加,包裹在钢筋表面的混凝土泌水越严重,钢筋的表面就会产生较大的空隙,致使钢筋与混凝土之间粘结性能降低。
(3)直径越大,相对粘结面积减小,从而粘结强度也就越小。
(钢筋的粘结面积与截面周界长度成正比,而拉力与截面面积成正比,二者的比值为4/d。
其比值反应了钢筋的相对粘结面积。
)看看文献:钢筋直径与活性粉末混凝土粘结性能的关系....钢筋直径对粉煤灰混凝土粘结性能的影响3,图6-5,应力发展的变化规律市是什么?答:在拔出试验中,随着荷载的增大,钢筋与混凝土从加荷端开始逐渐脱开,粘结力即由摩擦咬合力所负担,而随着相对滑动逐渐向自由端发展,应力峰值也逐渐向自由端移动,由图6-5可以看出,随荷载增大,粘结应力所起作用越来越小,而摩擦阻力所占比重则越来越大。
思考题6-1.偏心受力构件截面上同时作用有轴向力和弯矩,除教材上列出的外,再举出实际工程中的偏心受压构件和偏心受拉构件各五种。
答:偏心受压构件有屋架的上弦杆、框架结构柱,砖墙及砖垛等。
偏心受拉构件有矩形水池的池壁、矩形剖面料仓或煤斗的壁板、受地震作用的框架边柱,以及双肢柱的受拉肢等。
6-2.对比偏心受压构件与受弯构件正截面的应力及应变分布,说明其相同之处与不同之处。
答:受弯构件在混凝土出现裂缝前,混凝土分为受压区和受拉区,分别承受压应力和拉应力,受拉区混凝土开裂后,退出工作,钢筋单独承担拉应力,受压区混凝土受压区高度逐渐变小,压应力不断增大,最终压碎破坏。
应变一开始钢筋与混凝土应变相同,慢慢达到混凝土开裂应变,钢筋屈服应变。
而偏心受压构件则因偏心距不同其应力分布亦有不同。
当较大适中时,出现大偏心受压破坏,形式接近受弯。
而当较大较大或较小适中时,虽然正截面也分为受压区和受拉区,但拉区应力较小,破坏时,未屈服而是压区压碎。
当很小适中时,正截面全截面受压,接近于轴心受压的形式。
6-3.在极限状态时,小偏心受压构件与受弯构件中超筋截面均为受压脆性破坏,小偏心受压构件为什么不能采用限制配筋率的方法来避免此种破坏?答:小偏心受压构件破坏时,远离轴向力一侧的钢筋不会受拉屈服,这是由于小偏心受压构件或者全截面受压或者拉区拉应力很小。
6-4.既然偏心受压构件截面采用对称配筋会多用钢筋,那么为何实际工程中还大量采用这种配筋方法?请作对比分析。
答:实际工程中,偏心受压构件截面上有时会承受例如风载、地震等方向不定的水平荷载所造成的不同方向的弯矩,为了适应这种情况,应采用对称配筋。
6-5.怎样区分大、小偏心受压破坏的界限?答:界限破坏时截面的相对受压区高度为。
其中为混凝土极限压应变。
当时,截面属于大偏心受压;当时,截面属于小偏心受压。
6-6.长细比对偏心受压构件的承载力有直接影响,请说明基本计算公式中是如何来考虑这一问题的。
混凝土结构原理知识点汇总1、混凝土结构基本概念1、掌握混凝土结构种类,了解各类混凝土结构的适用范围。
素混凝土结构:适用于承载力低的结构钢筋混凝土结构:适用于一般结构预应力混凝土结构:适用于变形裂缝控制较高的结构2、混凝土构件中配置钢筋的作用:①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。
3、钢筋和混凝土两种不同材料共同工作的原因:①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。
4、钢筋混凝土结构的优缺点。
混凝土结构的优点:①就地取材②节约钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好、刚度大、变形小混凝土结构的缺点:①自重大②抗裂性差③性质较脆2、混凝土结构用材料的性能2.1钢筋1、热轧钢筋种类及符号:HPB300-HRB335(HRBF335)-HRB400(HRBF400)-HRB500(HRBF500)-2、热轧钢筋表面与强度的关系:强度越高的钢筋要求与混凝土的粘结强度越高,提高粘结强度的办法是将钢筋表面轧成有规律的突出花纹,也即带肋钢筋(我国为月牙纹)。
HPB300 级钢筋强度低,表面做成光面即可。
3、热轧钢筋受拉应力-应变曲线的特点,理解其抗拉强度设计值的取值依据。
热轧钢筋应力-应变特点: 有明显的屈服点和屈服台阶,屈服后尚有较大的强度储备。
全过程分弹性→屈服→强化→破坏四个阶段。
抗拉强度设计值依据:钢筋下屈服点强度4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标:①伸长率伸长率越大,塑性越好。
混凝土结构对钢筋在最大力下的总伸长率有明确要求。
②冷弯性能:在规定弯心直径 D 和冷弯角度α下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象。
5、常见的预应力筋:预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。
6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点:均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。
7、条件屈服强度σ0.2为对应于残余应变为0.2%的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。
混凝土结构设计原理课后习题答案(+思考题)第一章绪论1.什么是混凝土结构?答:混凝土结构是以混凝土材料为主,并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维,形成的结构,有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。
混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2.以简支梁为例,说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。
答:素混凝土简支梁,跨中有集中荷载作用。
梁跨中截面受拉,拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度,梁被拉断而破坏,是无明显预兆的脆性破坏。
钢筋混凝土梁,受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂,但开裂后,出现裂缝,拉力由钢筋承担,直至钢筋屈服以后,受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载,构件破坏。
素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小,并且是脆性破坏。
钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高,变形能力明显改善,并且是延性破坏。
学习好帮手3.钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么?答:混凝土和钢筋协同工作的条件是:(1)钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力,使两者结合为整体;(2)钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同,两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏;(3)设置一定厚度混凝土保护层;(4)钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
4.混凝土结构有什么优缺点?答:优点:(1)可模性好;(2)强价比合理;(3)耐火性能好;(4)耐久性能好;(5)适应灾害环境能力强,整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好,对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能;(6)可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点:如自重大,不利于建造大跨结构;抗裂性差,过早开裂虽不影响承载力,但对要求防渗漏的结构,如容器、管道等,使用受到一定限制;现场浇筑施工工序多,需养护,工期长,并受施工环境和气候条件限制等。
5.房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么?学习好帮手答:在房屋建筑中,永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上,楼板荷载传递到梁,梁将荷载传递到柱或墙,并最终传递到基础上,各个构件受力特点如下:楼板:是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构(柱、墙)的主要水平构件,楼板的主要内力是弯矩和剪力,是受弯构件。
《混凝土结构设计原理》阅读笔记目录一、基本信息 (2)二、内容简介 (2)1. 主要内容概述 (3)2. 学习目标与要求 (4)三、各章节内容摘要及学习重点 (5)1. 第一章混凝土结构基本概念 (6)1.1 混凝土结构的历史与发展 (7)1.2 混凝土结构的分类 (8)1.3 混凝土结构材料的基本性能 (10)2. 第二章混凝土结构设计方法 (11)2.1 结构设计的基本原则 (12)2.2 结构设计的基本步骤 (13)2.3 结构设计中的荷载考虑 (14)3. 第三章钢筋混凝土结构设计 (15)3.1 钢筋混凝土结构的特点 (17)3.2 钢筋混凝土结构的基本构件 (18)3.3 钢筋混凝土结构的基本构造 (19)4. 第四章预应力混凝土结构设计 (20)4.1 预应力混凝土结构的特点 (22)4.2 预应力混凝土结构的基本构件 (23)4.3 预应力混凝土结构的基本构造 (24)5. 第五章混凝土结构抗震设计 (26)5.1 抗震设计的基本原则 (27)5.2 抗震设计的基本方法 (28)5.3 抗震结构的主要构件 (29)6. 第六章混凝土结构施工图绘制 (31)6.1 混凝土结构施工图的基本知识 (33)6.2 混凝土结构施工图的绘制规范 (34)6.3 混凝土结构施工图的审核与交接 (35)四、自我检测与提高 (37)1. 本章学习重点回顾 (38)2. 自我检测题目 (40)3. 参考答案及解析 (40)一、基本信息《混凝土结构设计原理》是一本专门介绍混凝土结构设计原则和方法的教材。
本书系统阐述了混凝土结构的基本概念、设计方法和相关理论,旨在帮助读者掌握混凝土结构设计的基本技能和理论知识。
本教材是根据全国高校土木工程专业指导委员会制定的《混凝土结构设计课程教学大纲》内容包括混凝土结构的基本构件、结构布置、结构分析、构件设计、连接构造以及抗震设计等。
书中采用了大量的图表、实例和案例,以便读者更好地理解和掌握混凝土结构设计的基本原理和方法。
《混凝土结构》课程笔记第一章绪论1.1 混凝土结构的概念混凝土结构是现代建筑工程中广泛采用的一种结构形式,它主要是由混凝土和钢筋(或其他形式的加固材料)组成的。
混凝土是一种由水泥、砂、石子和水混合而成的坚硬材料,它在凝固后能够承受巨大的压力。
钢筋则具有良好的抗拉性能,将钢筋嵌入混凝土中,可以有效地弥补混凝土抗拉强度低的不足,使结构能够同时承受压力和拉力。
1.2 混凝土结构的特点1. 耐久性好:混凝土结构能够在多种环境条件下保持较长时间的稳定性,对酸碱、盐雾、冻融等有较好的抵抗力。
2. 可塑性高:混凝土在凝固前具有良好的流动性,可以根据模板的形状浇注成各种复杂的结构。
3. 耐火性好:混凝土是一种不燃材料,能够在高温下保持结构完整性,提供必要的安全保障。
4. 抗震性强:混凝土结构通过合理的配筋设计,能够在地震发生时吸收和分散能量,减少结构破坏。
5. 施工方便:混凝土结构施工技术成熟,可以现场浇筑,也可以预制构件,便于大规模生产和安装。
6. 经济性:混凝土材料来源广泛,成本相对较低,且施工过程中能耗较低,具有较好的经济性。
1.3 混凝土结构的发展混凝土结构的发展可以追溯到古罗马时期,当时的工程师们就已经使用天然混凝土建造了一些著名的建筑。
19世纪末,随着钢铁工业的发展,钢筋被引入混凝土结构中,形成了现代意义上的钢筋混凝土结构。
20世纪初,预应力技术的出现进一步提升了混凝土结构的性能,使得建造更大跨度和更高层级的建筑成为可能。
1.4 混凝土结构的应用混凝土结构在现代工程建设中有着广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:- 房屋建筑:混凝土框架结构、剪力墙结构等被广泛应用于多层和高层建筑中。
- 道路桥梁:混凝土桥墩、梁、板等构件是桥梁工程中的重要组成部分。
- 隧道工程:混凝土衬砌为隧道提供了结构支持和防水功能。
- 水坝工程:混凝土重力坝、拱坝等结构用于水库的蓄水和发电。
- 海洋工程:混凝土结构在海港、码头、防波堤等海洋工程中发挥着重要作用。
混凝土结构一、几个术语1、荷载代表值:设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值,例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。
2、标准值:荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。
3、准永久值:对可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
4、荷载设计值:荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
5、基本组合:承载能力极限状态计算时,永久作用和可变作用的组合。
6、偶然组合:承载能力极限状态计算时,永久作用、可变作用和一个偶然作用的组合.7、标准组合:正常使用极限状态计算时,采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。
二、材料1、钢丝网:0。
852、混凝土结构对钢筋性能要求:足够的强度和屈强比,足够的塑性、可焊性、低温型与混凝土结构有良好的粘结能力。
3、混凝土徐变的影响因数:荷载大小及作用方式;荷载作用时间;混凝土龄期;养护环境;使用环境。
水灰比。
4、混凝土粘结:混凝土质量;钢筋的形式;保护层厚度;横向钢筋;受力(横向);反复荷载.5、结构的要求:安全、适用、耐久.6、可靠度(延性破坏:3.7;3。
2;2。
7;脆性破坏:4.2;3.7;3。
2).三、承载力极限状态1、荷载组合的重要性系数:重要结构取1。
1,设计基准期为100的结构;一般结构取1.0,及50年设计基准期的结构;次要结构,临时结构取0。
9,且三级不用考虑抗震。
2、关于抗震调整系数:对预埋件取1.0;对受弯构件取0。
75;对受压构件:轴压比小于0.15的时候,取0.75,大于0.15的时候取0.80;对其余构件取0。
85。
3、关于各种荷载计算组合值的取法:(1)、地基与基础:标准组合;(2)、对对结构的持久情况和短暂作用取基本组合,对偶然作用取偶然组合;对地震作用取地震组合。
(3)、对挠度验算:对普通的结构取准永久组合,对预应力取标准组合并考虑长久荷载的作用。
(4)、对裂缝验算:对一般构件取标准组合;对预应力构件取标准组合。
第六章受压构件的截面承载力6.1 轴心受压构件的承载力计算◆在实际结构中,理想的轴心受压构件几乎是不存在的。
◆通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因,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。
ÆÕͨ·Ö¸¿ÖùÂÝÐý·Ö¸¿Öù普通钢箍柱:箍筋的作用?纵筋的作用?螺旋钢箍柱:箍筋的形状为圆形,且间距较密,其作用?纵筋的作用:◆协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率:0.4%(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。
实验表明,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。
一、普通钢箍柱轴心受压短柱sy c suA f A f N ''+=轴心受压长柱s ul u NN <s ul u NN =ϕ稳定系数稳定系数ϕ 主要与柱的长细比l 0/b 有关)(9.0sy c u A f A f N N ''+=≤ϕ可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。
二、螺旋箍筋柱混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度214σσ+=c fσ2f y A ss1f y A ss1σ2sd cors(a)(b)(c)σ2f y A ss1f y A ss1σ2sd cors(a)(b)(c)122ss y cor A f sd =σcorss y d s A f ⋅=122σcorss y c d s A f f ⋅+=118σ达到极限状态时(保护层已剥落,不考虑)sy cor u A f A N ''+=1σcorcorss y s y cor c A d s A f A f A f ⋅⋅+''+=18214σσ+=c fσ2f y A ss1f y A ss1σ2sd cors(a)(b)(c)1ss ss cor A s A d ⋅=πsA d A ss cor ss 10π=02ss y sy cor c u A f A f A f N +''+=sy cor u A f A N ''+=1σcorcorss y s y cor c A d s A f A f A f ⋅⋅+''+=18达到极限状态时(保护层已剥落,不考虑)214σσ+=c fσ2f y A ss1f y A ss1σ2sd cors(a)(b)(c)1ss ss cor A s A d ⋅=πsA d A ss cor ss 10π=02ss y sy cor c u A f A f A f N +''+=00.9(2)u c cor y ss y s N N f A f A f A α''≤=++螺旋箍筋对承载力的影响系数α,当f cu,k ≤50N/mm 2时,取α=1.0;当f cu,k =80N/mm 2时,取α=0.85,其间直线插值。
《混凝土结构设计原理》第六章 受压构件正截面承载力计算 课堂笔记◆ 主要内容受压构件的构造要求轴心受压构件承载力的计算偏心受压构件正截面的两种破坏形态及其判别偏心受压构件的N u -M u 关系曲线偏心受压构件正截面受压承载力的计算偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算◆ 学习要求1.深入理解轴心受压短柱在受力过程中,截面应力重分布的概念以及螺旋箍筋柱间接配筋的概念。
2.深入理解偏心受压构件正截面的两种破坏形式并熟练掌握其判别方法。
3.深入理解偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线。
4.熟练掌握对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法。
5.掌握受压构件的主要构造要求和规定。
◆ 重点难点偏心受压构件正截面的破坏形态及其判别;偏心受压构件正截面承载力的计算理论;对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法;偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线;偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算。
6.1受压构件的一般构造要求结构中常用的柱子是典型的受压构件。
6.1.1材料强度混凝土: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C30-C40,在高层建筑中,C50-C60级混凝土也经常使用。
6.1.2截面形状和尺寸柱常见截面形式有圆形、环形和方形和矩形。
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l 0/b ≤30及l 0/h ≤25。
当柱截面的边长在800mm 以下时,一般以50mm 为模数,边长在800mm 以上时,以100mm 为模数。
6.1.3纵向钢筋构造纵向钢筋配筋率过小时,纵筋对柱的承载力影响很小,接近于素混凝土柱,纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。
同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用(垂直于弯矩作用平面),以及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。
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%。
1.纵向钢筋构造(1)《规范》规定,车由心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.5%;当混凝土强度等级大于C50时不应小于0.6%;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。
(2)全部纵向钢筋的配筋率按()'/s s A A A ρ=+计算,一侧受压钢筋的配筋率按()'s s A A ρ=+‘计算,其中A 为构件全部面面积。
(3)柱中纵向受力钢筋的直径d 不宜小于12mm,且选配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。
(4)纵向钢筋的保护层厚度要求见表,且不小于钢筋直径d 。
(5)当柱为竖向浇筑混凝土时,纵筋的净距不小于50mm 。
(6)对水平浇筑的预制柱,其纵向钢筋的最小配筋率应按梁的规定取值。
(7)截面各边纵筋的中距不应大于350mm ,当h ≥600mm 时,在柱侧面应设置直径10-16mm 的纵向构造钢筋,并相应设置复合箍筋或拉筋。
6.1.4箍筋构造1.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。
箍筋间距不应大于400mm ,也不应大于截面短边尺寸;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。
对截面形状复杂的柱,不得采用具有内折角的箍筋,以避免箍筋受拉时使混凝土破损。
2.箍筋构造当柱截面短边大于400mm ,且各边纵筋根数超过多于3根时,或当柱截面短边小于400mm ,但各边纵筋配置根数超过多于4根时,应设置复合箍筋。
3.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 。
6.2轴心受压构件在实际结构中,理想轴心受压构件几乎是不存在,但有些构件 (如以恒载为主的等跨内柱、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。
轴心受压构件承载力是正截而受压承载力上限。
钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋的作用和配置方式不同可分为:普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。
1.箍筋的作用普通箍筋:轴压构件设置箍筋的主要作用(1)防止纵筋压屈。
(2)与纵筋形成钢筋骨架,便于施工。
(3)改善构件破坏的脆性。
2.螺旋箍筋(1)复合箍筋同普通箍筋使核心混凝土成为约束混凝土。
(2)提高其强度和延性。
3.纵筋的作用协助混凝土受压,减小构件尺寸,提高构件承载力;受压钢筋最小配筋率:0.4%,(单侧0.2%)受压钢筋最大配筋率:5%。
承担偶然的荷载偏心弯矩、收缩和温度变化产生的拉力。
防止构件的突然脆性破坏,改善构件延性。
减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。
6.2.1轴心受压构件的受力分析1.轴心受压短柱受力分析变形条件:s c εεε==物理关系:s s E σε= y ys f E εε≤= s y f σ= y εε> 2c 002c f εεσεε⎡⎤⎛⎫⎢⎥=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦00εε≤≤ 平衡条件:c c s s N A A σσ=+2.短柱的破坏荷载较小时,纵筋和混凝土基本处于弹性,荷载较大时。
由于混凝土的塑性发展,钢筋的应力增加快于混凝土:随着荷载的增加,柱中开始出现裂缝,最后箍筋间的纵筋压屈向外突出,混凝土被压碎,柱子即告破坏。
3.钢筋的受压强度在计算时,以压应变0.002为控制条件,认为此时混凝土达到了棱柱体抗压强度,相应的纵筋应力为400MPa ,故对于(条件)屈服条件大于400MPa 的钢筋,计算时只能取400MPa 。
'y 0f y yy y s f E εε=<=时, 'y 00f y 400y y s s E MPa E εεε=>==时,4.长柱的破坏对于长细比较大的柱子,各种偶然因素造成的初始偏心距的影响不可忽略二加载后初始偏心距导致产生附加弯矩和相应的侧向挠度,而侧向挠度又增大了荷载的偏心距,随着荷载的增大,附加弯矩和侧向挠度将不断增大,这样相互影响的结果,使长柱在压弯共同作用下发生破坏,甚至可能发生失稳破坏现象。
破坏时凹侧出现纵向裂缝,随后混凝土被压碎,凸侧出现横向裂缝,侧移增大,柱子破坏。
5.长柱的承载力试验表明,长柱的破坏荷载低于短柱的破坏荷载,长细比越大,承载能力降低越多。
其原因在于长细比越大,各种偶然因素造成的初始偏心距将越大,从而产生的附加弯矩和侧向挠度也越大。
规范用稳定系数表示长柱承载力降低的程度:t u s uN N ϕ= 当l 0/b=8~34时:01.1770.012l /b ϕ=-当l 0/b=35~50时:01.1770.012l /b ϕ=-6.2.普通箍筋轴心受压构件承载力计算普通箍筋短柱的强度普通箍筋长柱的强度普通箍筋柱的计算截面设计强度复核1. 普通箍筋柱强度轴心受压短柱 ''u s c y s N f A f A =+轴心受压长柱 'u s u N N < 稳定系数t u s uN N ϕ=主要与柱的长细比l 0/b 有关。
轴心受压构件承载力计算公式:()'''u 0.93%:c y s c N N f A f A A A ϕρ≤=+<= 'c s 3%A A A ρ≥=-:折减系数0.9是考虑初始偏心的影响,以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。
2. 普通箍筋柱计算设计步骤:选定截面尺寸通过长细比确定稳定系数:}{min ,x y ϕϕϕ= 计算钢筋面积:'s '/0.9c y N f A A f ϕ-=复核步骤:通过长细比确定稳定系数:}{min ,x y ϕϕϕ=计算:''u 0.9f )c y s N A f A ϕ=+(验证:u N N ≤6.2.3螺旋箍筋轴心受压构件承载力计算与普通箍筋柱相比,螺旋箍筋柱的承载力高,变形能力大。
螺旋箍筋使混凝土处于三向受压状态,从而间接提高了柱子的受压承载力和变形能力。
螺旋箍筋柱施工较复杂,用钢量较多,一般较少采用二螺旋钢箍柱箍筋的形状为圆形。
1. 螺旋箍筋柱强度推导 21121211s 22s 48s cor y ss y ss corc y ss c cord f A f A d f f A f d σσσσσ===+=+达到极限状态时,保护层已脱落,构件承载力为:1''''u 18s y ss cor y s c cor y s cor cor f A N A f A f A f A A d σ=+=++2.螺旋箍筋柱计算公式 令:1100d d .cor ss cor ss ss ss A A S A A S ππ==得 代入:''u o 2c cor y s c co N f A f A f A =++规范采用:''u u o 0.9()c cor y s c co N N f A f A f A α≤=++3.螺旋箍筋柱计算规定按螺旋箍筋计算的承载力不应小于按普通箍筋柱受压承载力。
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%。
对长细比大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用,按普通箍筋柱计算受压承载力。
3. 螺旋箍筋的构造要求螺旋箍筋的约束效果与其截面面积A ss1和间距S 有关,为保证有一定约束效果:螺旋箍筋的间距s 不应大于d cor /5,且不大于80mm ,同时为方便施工,s 也不应小于40mm 。
螺旋钢筋的直径d 按箍筋有关规定采用。
6.3偏心受压构件正截面承载力计算6.3.1偏压构件正截面破坏形态偏心受压构件的正截面破坏形态与轴向力偏心距和受拉一侧纵向钢筋配筋率有关。
受拉破坏(大偏心受压)受压破坏 (小偏心受压)1.受拉破坏(大偏心受压)截面受拉侧混凝土较早出现裂缝,As 的应力首先达到屈服,裂缝迅速开展,受压区高度减小,最后受压侧钢筋注受压屈服,受压区混凝土被压碎而达到破坏。
条件:偏心距较大,受拉纵筋配筋率合适2.受压破坏(小偏心受压)发生条件:(1)偏心距较小(2)偏心距较大;但受拉侧纵筋较多。
设计中应避免后者。
因此受压破坏一般为偏心距较小的情况,受拉侧钢筋应力较小,偏心距很小时,受拉侧、还可能出现受压情况。
破坏特征:受压区首先压碎而破坏。
破坏时受压区高度较大。
承载力主要取决于压区的硅和钢筋,受拉侧钢筋未达到受拉屈服,破坏具有脆性质。