學習情境一 軸心受壓構件構造要求及計算

子項目二 鋼筋混凝土受壓構件學習情境一 軸心受壓構件的構造要求及計算學習情境二 偏心受壓構件學習情境三 鉆孔灌注樁施工學習情境一 軸心受壓構件的構造要求及計算學習目標：學習目標：知道普通箍筋柱截面尺寸要求；知道普通箍筋柱鋼筋結構及種類；會普通箍筋柱中主鋼筋及普通箍筋的計算及鋼筋設置知道螺旋箍筋柱截面尺寸要求；知道螺旋箍筋柱鋼筋結構及種類；會螺旋箍筋柱中主鋼筋及螺旋箍筋的計算及鋼筋設置。能力目標：能力目標：具備普通箍筋柱中主鋼筋及螺旋鋼筋柱的設計計算及復核能力；會普通箍筋柱及螺旋箍筋柱的施工預制。軸心受壓構件軸心受壓構件:僅受到位于截面形心的軸向壓僅受到位于截面形心的軸向壓力作用的構件力作用的構件受壓構件是鋼筋砼結構中最常見的構件之一，受壓構件是鋼筋砼結構中最常見的構件之一，如：柱、拱、桁架中的壓桿。如：柱、拱、桁架中的壓桿。但有些構件，如桁架中的受壓腹桿等，主要但有些構件，如桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。軸心受壓構件的承載力計算普通箍筋柱普通箍筋柱：配有縱筋和一般箍筋，截面多為矩形，縱筋對稱布置，沿配有縱筋和一般箍筋，截面多為矩形，縱筋對稱布置，沿柱高設普通箍筋柱高設普通箍筋螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱：（焊環(huán)柱）配有縱筋和螺旋箍筋，（焊環(huán)柱）配有縱筋和螺旋箍筋，縱筋沿周邊均勻對稱縱筋沿周邊均勻對稱布置，箍筋的形狀為圓形，且間距較密，柱截面多為圓形和多邊形布置，箍筋的形狀為圓形，且間距較密，柱截面多為圓形和多邊形軸心受壓構件的分類軸心受壓構件的分類:子子 學學 習習 情情 境境 一一普普 通通 箍箍 筋筋 柱柱縱筋的作用：縱筋的作用：（1）協助混凝土受壓）協助混凝土受壓（2）承擔可能存在的彎矩作用）承擔可能存在的彎矩作用（3 3）防止構件的突然脆性破壞）防止構件的突然脆性破壞）防止構件的突然脆性破壞）防止構件的突然脆性破壞普通箍筋的作用普通箍筋的作用:防止縱向鋼筋局部壓屈防止縱向鋼筋局部壓屈,并與縱向鋼筋形成鋼筋并與縱向鋼筋形成鋼筋骨架骨架,便于施工。便于施工。螺旋箍筋的作用：螺旋箍筋的作用：利用環(huán)繞間距較密的螺旋箍筋，使核心混凝土成利用環(huán)繞間距較密的螺旋箍筋，使核心混凝土成為約束混凝土，提高構件的承載力和延性。為約束混凝土，提高構件的承載力和延性。軸心受壓構件的承載力計算一、一、普通箍筋柱的普通箍筋柱的構造要求構造要求1 1、混凝土、混凝土的標號及截面尺寸的標號及截面尺寸：多采用多采用C25C25C40C40級級截面尺寸：不宜小于截面尺寸：不宜小于250mm250mm，常為正方形與長方形，常為正方形與長方形2 2、主鋼筋主鋼筋（1 1）縱向鋼筋）縱向鋼筋：縱筋的作用：縱筋的作用：協助混凝土受壓協助混凝土受壓承擔可能存在的彎矩作用承擔可能存在的彎矩作用 防止構件的突然脆性破壞防止構件的突然脆性破壞防止構件的突然脆性破壞防止構件的突然脆性破壞 縱向鋼筋至少有四根，縱向鋼筋至少有四根，直徑不小于直徑不小于12mm12mm，凈距不，凈距不小于小于50mm50mm且不大于且不大于350mm350mm，受壓鋼筋最小配筋率為受壓鋼筋最小配筋率為0.5%(0.5%(單側單側0.2%)0.2%)，當混凝土強度等級超過當混凝土強度等級超過5050號時，號時，配筋率不易小于配筋率不易小于0.6%0.6%，且不宜超過且不宜超過5%5%4、箍筋、箍筋必須做成封閉式，箍筋直徑不小于縱向鋼筋直徑的必須做成封閉式，箍筋直徑不小于縱向鋼筋直徑的1/4，且不小于，且不小于8mmmm。間距間距：（：（1 1）不大于不大于(15d(15d；構件截面最小尺寸；構件截面最小尺寸；400mm400mm中的）最小值；中的）最小值；（2 2）縱筋搭接范圍內，箍筋間距不大于）縱筋搭接范圍內，箍筋間距不大于10d10d且不大且不大于于200mm200mm；（3 3）當縱筋配筋率大于）當縱筋配筋率大于3 3時，箍筋間距不大于時，箍筋間距不大于10d10d且不大于且不大于200mm200mm；（1）短柱（屬于材料破壞）短柱（屬于材料破壞）N二、二、軸心受壓構件的軸心受壓構件的破壞形態(tài)破壞形態(tài)試驗表明：短柱在荷載作用下，截試驗表明：短柱在荷載作用下，截面上各處的應變均勻分布，因鋼筋與面上各處的應變均勻分布，因鋼筋與砼的良好粘接，兩者的壓應變相同。砼的良好粘接，兩者的壓應變相同。荷載較小時：軸向壓力與壓縮量基荷載較小時：軸向壓力與壓縮量基本成正比增長；本成正比增長；荷載較大時：由于砼的塑性變形，荷載較大時：由于砼的塑性變形，軸向壓力與壓縮量不再成正比增長；軸向壓力與壓縮量不再成正比增長；變形增加快于荷載增加，當達軸向力變形增加快于荷載增加，當達軸向力的的90%，柱出現縱向裂縫，保護層剝，柱出現縱向裂縫，保護層剝落，縱筋壓屈，砼被壓碎而柱破壞。落，縱筋壓屈，砼被壓碎而柱破壞。（2 2）長柱（屬于失穩(wěn)破壞）長柱（屬于失穩(wěn)破壞）P P逐漸增加逐漸增加 產生壓縮變形和較大的橫向撓產生壓縮變形和較大的橫向撓度度 凹側混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向凹側混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向外鼓出，凸側混凝土由于受拉出現橫向裂紋外鼓出，凸側混凝土由于受拉出現橫向裂紋三三、穩(wěn)定系數、穩(wěn)定系數j j穩(wěn)定系數穩(wěn)定系數j j 主要與柱的長細比主要與柱的長細比l0/b有關，有關，L0為柱的計算高度，為柱的計算高度，b為矩形截面短邊尺寸。為矩形截面短邊尺寸。軸心受壓長柱承載力軸心受壓長柱承載力查表求查表求j j值的步驟：值的步驟：求構件的求構件的l0，計算長細比，計算長細比l0/b，根據長細比從附根據長細比從附表表1-101-10查出查出j j四、正截面承載力計算四、正截面承載力計算（一）普通箍筋柱的正截面承載力計算式為（一）普通箍筋柱的正截面承載力計算式為當縱筋配筋率大于當縱筋配筋率大于3 3時，時，A A中應扣除縱筋截面的面積，中應扣除縱筋截面的面積，采用混凝土的凈面積。采用混凝土的凈面積。折減系數折減系數 0.90.9是考慮初始偏心的影響，以及主要承受是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。（二）計算內容（二）計算內容1 1、截面設計、截面設計已知：截面尺寸，計算長度已知：截面尺寸，計算長度l0，材料強度，軸向壓力設，材料強度，軸向壓力設計值計值N Nd d求：縱向鋼筋所需面積求：縱向鋼筋所需面積AAS S（1 1）計算長細比查得穩(wěn)定系數）計算長細比查得穩(wěn)定系數j j（2 2）求）求AAS S（3 3）由計算出的鋼筋面積配筋，并滿足構造要求）由計算出的鋼筋面積配筋，并滿足構造要求、截面復核、截面復核已知：截面尺寸，計算長度已知：截面尺寸，計算長度l0，材料強度，軸向壓力，材料強度，軸向壓力設設計值計值N Nd d，縱向鋼筋所需面積縱向鋼筋所需面積AAS S求：截面承載力求：截面承載力N Nu u（1 1）檢查縱向鋼筋及箍筋布置是否滿足構造）檢查縱向鋼筋及箍筋布置是否滿足構造要求。要求。（2 2）由已知截面尺寸和計算長度）由已知截面尺寸和計算長度l l0 0計算長細計算長細比比l l0 0/b b，查表得到穩(wěn)定系數，查表得到穩(wěn)定系數j j（3 3）根據公式計算）根據公式計算子學習情境二 螺旋箍筋柱一、螺旋箍筋柱構造要求一、螺旋箍筋柱構造要求1、截面形狀 圓形或八角形2、縱向受力主筋（1）、縱向鋼筋沿圓周均勻分布，截面積不少于核）、縱向鋼筋沿圓周均勻分布，截面積不少于核心面積的心面積的0.5%，常用的縱向鋼筋配筋率為，常用的縱向鋼筋配筋率為0.8%1.2%；（2）、構件核心混凝土截面積應不小于整個截面的）、構件核心混凝土截面積應不小于整個截面的2/3；縱向受力鋼筋應伸入與受壓構件連接的上下構縱向受力鋼筋應伸入與受壓構件連接的上下構件內，其長度不應小于受壓構件的直徑且不應小于件內，其長度不應小于受壓構件的直徑且不應小于縱向受力鋼筋的錨固長度?？v向受力鋼筋的錨固長度。3 3、箍筋、箍筋、箍筋、箍筋 螺旋箍筋的間距螺旋箍筋的間距s不應大于不應大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同時為方便施工，同時為方便施工，s也不應小于也不應小于40mm。箍筋的換算截面面積：螺旋箍筋按體積相等折算成相當的縱向鋼筋的截面面積，即一圈螺旋箍筋的體積除以螺旋箍筋的間距 Aso=螺旋箍筋換算面積大于全部縱向鋼筋截面面積的25%，配筋率不小于0.8%1.0%，但也不宜大于2.5%3%。二、螺旋箍筋柱的破壞形態(tài)二、螺旋箍筋柱的破壞形態(tài)螺旋箍筋柱的受力與普通鋼箍柱有很大不同，如圖：螺旋箍筋柱的受力與普通鋼箍柱有很大不同，如圖：10-4N0 2 4 6 8 10 12 14普通鋼筋柱普通鋼筋柱螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱保護層剝落保護層剝落由圖可知：由圖可知：螺旋箍筋柱的螺旋箍筋柱的承載力大于普通承載力大于普通箍筋柱；箍筋柱；螺旋箍筋柱的螺旋箍筋柱的變形能力遠遠大變形能力遠遠大于普通箍筋柱。于普通箍筋柱。軸心受壓構件的承載力計算三、正截面承載力計算三、正截面承載力計算達到極限狀態(tài)時保護層已剝落，計算時不考慮保護層達到極限狀態(tài)時保護層已剝落，計算時不考慮保護層ss間接鋼筋的換算面積為：可得可得式中：式中：K K稱為間接鋼筋影響系數，混凝土稱為間接鋼筋影響系數，混凝土C50C50以下取以下取2.0,C50-C802.0,C50-C80在在2.01.72.01.7之間內插。之間內插。對于上式的使用對于上式的使用,公路橋規(guī)公路橋規(guī)規(guī)定：規(guī)定：（1）為防止）為防止保護層過早產生剝落，影響正常使用，按保護層過早產生剝落，影響正常使用，按螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力的力的50%。軸心受壓構件的承載力計算（2 2 2 2）以下情況不考慮螺旋箍筋的作用）以下情況不考慮螺旋箍筋的作用）以下情況不考慮螺旋箍筋的作用）以下情況不考慮螺旋箍筋的作用 對長細比過大柱，螺旋箍筋的約束作用得不到有對長細比過大柱，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮。圓形截面柱長細比效發(fā)揮。圓形截面柱長細比l l0 0/d d大于大于1212時；時；混凝土保護層較厚時；導致小于普通箍筋柱的承載混凝土保護層較厚時；導致小于普通箍筋柱的承載混凝土保護層較厚時；導致小于普通箍筋柱的承載混凝土保護層較厚時；導致小于普通箍筋柱的承載力，則不考慮。力，則不考慮。力，則不考慮。力，則不考慮。螺旋箍筋的換算面積螺旋箍筋的換算面積A As0s0不得小于全部縱筋不得小于全部縱筋A As s 面面積的積的25%25%。思考題與習題1、軸心受壓構件的承載力主要由混凝土承擔，布置縱向鋼筋的目的是什么？2、螺旋箍筋柱應滿足的條件有哪些？3、如果受壓柱高度過大時，應采用螺旋柱還是普通箍筋柱？4、普通箍筋柱與螺旋箍筋柱的承載力分別由哪些部分組成？5、鋼筋混凝土受壓構件配置箍筋有何作用？對其直徑、間距和附加箍筋有何要求？6、螺旋箍筋柱為何又稱間接配筋？