學(xué)習(xí)情境一 軸心受壓構(gòu)件構(gòu)造要求及計(jì)算

子項(xiàng)目二 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件學(xué)習(xí)情境一 軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求及計(jì)算學(xué)習(xí)情境二 偏心受壓構(gòu)件學(xué)習(xí)情境三 鉆孔灌注樁施工學(xué)習(xí)情境一 軸心受壓構(gòu)件的構(gòu)造要求及計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：知道普通箍筋柱截面尺寸要求；知道普通箍筋柱鋼筋結(jié)構(gòu)及種類；會(huì)普通箍筋柱中主鋼筋及普通箍筋的計(jì)算及鋼筋設(shè)置知道螺旋箍筋柱截面尺寸要求；知道螺旋箍筋柱鋼筋結(jié)構(gòu)及種類；會(huì)螺旋箍筋柱中主鋼筋及螺旋箍筋的計(jì)算及鋼筋設(shè)置。能力目標(biāo)：能力目標(biāo)：具備普通箍筋柱中主鋼筋及螺旋鋼筋柱的設(shè)計(jì)計(jì)算及復(fù)核能力；會(huì)普通箍筋柱及螺旋箍筋柱的施工預(yù)制。軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)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(gòu)件力作用的構(gòu)件受壓構(gòu)件是鋼筋砼結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的構(gòu)件之一，受壓構(gòu)件是鋼筋砼結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的構(gòu)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(gòu)件，如桁架中的受壓腹桿等，主要但有些構(gòu)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(gòu)件計(jì)算。承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算。軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)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(duì)稱布置，沿配有縱筋和一般箍筋，截面多為矩形，縱筋對(duì)稱布置，沿柱高設(shè)普通箍筋柱高設(shè)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?qū)ΨQ縱筋沿周邊均勻?qū)ΨQ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(gòu)件的分類軸心受壓構(gòu)件的分類:子子 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 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(xié)助混凝土受壓）協(xié)助混凝土受壓（2）承擔(dān)可能存在的彎矩作用）承擔(dān)可能存在的彎矩作用（3 3）防止構(gòu)件的突然脆性破壞）防止構(gòu)件的突然脆性破壞）防止構(gòu)件的突然脆性破壞）防止構(gòu)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(gòu)件的承載力和延性。為約束混凝土，提高構(gòu)件的承載力和延性。軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算一、一、普通箍筋柱的普通箍筋柱的構(gòu)造要求構(gòu)造要求1 1、混凝土、混凝土的標(biāo)號(hào)及截面尺寸的標(biāo)號(hào)及截面尺寸：多采用多采用C25C25C40C40級(jí)級(jí)截面尺寸：不宜小于截面尺寸：不宜小于250mm250mm，常為正方形與長(zhǎng)方形，常為正方形與長(zhǎng)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(xié)助混凝土受壓協(xié)助混凝土受壓承擔(dān)可能存在的彎矩作用承擔(dān)可能存在的彎矩作用 防止構(gòu)件的突然脆性破壞防止構(gòu)件的突然脆性破壞防止構(gòu)件的突然脆性破壞防止構(gòu)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(cè)單側(cè)0.2%)0.2%)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)5050號(hào)時(shí)，號(hào)時(shí)，配筋率不易小于配筋率不易小于0.6%0.6%，且不宜超過(guò)且不宜超過(guò)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(gòu)件截面最小尺寸；構(gòu)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(nèi)，箍筋間距不大于）縱筋搭接范圍內(nèi)，箍筋間距不大于10d10d且不大且不大于于200mm200mm；（3 3）當(dāng)縱筋配筋率大于）當(dāng)縱筋配筋率大于3 3時(shí)，箍筋間距不大于時(shí)，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(gòu)件的軸心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)破壞形態(tài)試驗(yàn)表明：短柱在荷載作用下，截試驗(yàn)表明：短柱在荷載作用下，截面上各處的應(yīng)變均勻分布，因鋼筋與面上各處的應(yīng)變均勻分布，因鋼筋與砼的良好粘接，兩者的壓應(yīng)變相同。砼的良好粘接，兩者的壓應(yīng)變相同。荷載較小時(shí)：軸向壓力與壓縮量基荷載較小時(shí)：軸向壓力與壓縮量基本成正比增長(zhǎng)；本成正比增長(zhǎng)；荷載較大時(shí)：由于砼的塑性變形，荷載較大時(shí)：由于砼的塑性變形，軸向壓力與壓縮量不再成正比增長(zhǎng)；軸向壓力與壓縮量不再成正比增長(zhǎng)；變形增加快于荷載增加，當(dāng)達(dá)軸向力變形增加快于荷載增加，當(dāng)達(dá)軸向力的的90%，柱出現(xiàn)縱向裂縫，保護(hù)層剝，柱出現(xiàn)縱向裂縫，保護(hù)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(zhǎng)柱（屬于失穩(wěn)破壞）長(zhǎng)柱（屬于失穩(wěn)破壞）P P逐漸增加逐漸增加 產(chǎn)生壓縮變形和較大的橫向撓產(chǎn)生壓縮變形和較大的橫向撓度度 凹側(cè)混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向凹側(cè)混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓彎向外鼓出，凸側(cè)混凝土由于受拉出現(xiàn)橫向裂紋外鼓出，凸側(cè)混凝土由于受拉出現(xiàn)橫向裂紋三三、穩(wěn)定系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)j j穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)j j 主要與柱的長(zhǎng)細(xì)比主要與柱的長(zhǎng)細(xì)比l0/b有關(guān)，有關(guān)，L0為柱的計(jì)算高度，為柱的計(jì)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(zhǎng)柱承載力軸心受壓長(zhǎng)柱承載力查表求查表求j j值的步驟：值的步驟：求構(gòu)件的求構(gòu)件的l0，計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比，計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比l0/b，根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比從附根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比從附表表1-101-10查出查出j j四、正截面承載力計(jì)算四、正截面承載力計(jì)算（一）普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算式為（一）普通箍筋柱的正截面承載力計(jì)算式為當(dāng)縱筋配筋率大于當(dāng)縱筋配筋率大于3 3時(shí)，時(shí)，A A中應(yīng)扣除縱筋截面的面積，中應(yīng)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(shù)折減系數(shù) 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(jì)算內(nèi)容（二）計(jì)算內(nèi)容1 1、截面設(shè)計(jì)、截面設(shè)計(jì)已知：截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度已知：截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度l0，材料強(qiáng)度，軸向壓力設(shè)，材料強(qiáng)度，軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)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(jì)算長(zhǎng)細(xì)比查得穩(wěn)定系數(shù)）計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比查得穩(wěn)定系數(shù)j j（2 2）求）求AAS S（3 3）由計(jì)算出的鋼筋面積配筋，并滿足構(gòu)造要求）由計(jì)算出的鋼筋面積配筋，并滿足構(gòu)造要求、截面復(fù)核、截面復(fù)核已知：截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度已知：截面尺寸，計(jì)算長(zhǎng)度l0，材料強(qiáng)度，軸向壓力，材料強(qiáng)度，軸向壓力設(shè)設(shè)計(jì)值計(jì)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(gòu)造）檢查縱向鋼筋及箍筋布置是否滿足構(gòu)造要求。要求。（2 2）由已知截面尺寸和計(jì)算長(zhǎng)度）由已知截面尺寸和計(jì)算長(zhǎng)度l l0 0計(jì)算長(zhǎng)細(xì)計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比比l l0 0/b b，查表得到穩(wěn)定系數(shù)，查表得到穩(wěn)定系數(shù)j j（3 3）根據(jù)公式計(jì)算）根據(jù)公式計(jì)算子學(xué)習(xí)情境二 螺旋箍筋柱一、螺旋箍筋柱構(gòu)造要求一、螺旋箍筋柱構(gòu)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(gòu)件核心混凝土截面積應(yīng)不小于整個(gè)截面的）、構(gòu)件核心混凝土截面積應(yīng)不小于整個(gè)截面的2/3；縱向受力鋼筋應(yīng)伸入與受壓構(gòu)件連接的上下構(gòu)縱向受力鋼筋應(yīng)伸入與受壓構(gòu)件連接的上下構(gòu)件內(nèi)，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于受壓構(gòu)件的直徑且不應(yīng)小于件內(nèi)，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于受壓構(gòu)件的直徑且不應(yīng)小于縱向受力鋼筋的錨固長(zhǎng)度?？v向受力鋼筋的錨固長(zhǎng)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(yīng)大于不應(yīng)大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同時(shí)為方便施工，同時(shí)為方便施工，s也不應(yīng)小于也不應(yīng)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(dāng)?shù)目v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(hù)層剝落保護(hù)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(yuǎn)遠(yuǎn)大變形能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通箍筋柱。于普通箍筋柱。軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算三、正截面承載力計(jì)算三、正截面承載力計(jì)算達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)保護(hù)層已剝落，計(jì)算時(shí)不考慮保護(hù)層達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)保護(hù)層已剝落，計(jì)算時(shí)不考慮保護(hù)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(shù)，混凝土稱為間接鋼筋影響系數(shù)，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(nèi)插。之間內(nèi)插。對(duì)于上式的使用對(duì)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(hù)層過(guò)早產(chǎn)生剝落，影響正常使用，按保護(hù)層過(guò)早產(chǎn)生剝落，影響正常使用，按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓承載力的力的50%。軸心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)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(duì)長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大柱，螺旋箍筋的約束作用得不到有對(duì)長(zhǎng)細(xì)比過(guò)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(zhǎng)細(xì)比效發(fā)揮。圓形截面柱長(zhǎng)細(xì)比l l0 0/d d大于大于1212時(shí)；時(shí)；混凝土保護(hù)層較厚時(shí)；導(dǎo)致小于普通箍筋柱的承載混凝土保護(hù)層較厚時(shí)；導(dǎo)致小于普通箍筋柱的承載混凝土保護(hù)層較厚時(shí)；導(dǎo)致小于普通箍筋柱的承載混凝土保護(hù)層較厚時(shí)；導(dǎo)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(yù) As s 面面積的積的25%25%。思考題與習(xí)題1、軸心受壓構(gòu)件的承載力主要由混凝土承擔(dān)，布置縱向鋼筋的目的是什么？2、螺旋箍筋柱應(yīng)滿足的條件有哪些？3、如果受壓柱高度過(guò)大時(shí)，應(yīng)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(gòu)件配置箍筋有何作用？對(duì)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？