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某宾馆客房轴心受压柱的设计宾馆客房中的轴心受压柱是建筑结构设计中重要的承重构件,其主要功能是承受竖向荷载并将其传递至基础。在设计过程中,需综合考虑材料选择、截面形式、稳定性分析以及规范要求等因素,确保结构的安全性、经济性和适用性。
其次,稳定性是轴心受压柱设计的关键问题之一。由于长细比对柱的承载力有显著影响,设计时需严格控制柱的长度与截面尺寸的比例,并通过配置纵向钢筋和箍筋来防止失稳现象的发生。此外,还需注意地震作用下的抗震性能,合理设置构造措施以增强柱的延性和耗能能力。
最后,在实际设计中,应结合宾馆的功能需求优化柱网布置,尽量减少对室内空间的占用射阳河整治戛粮河中段工程施工组织设计,同时兼顾美观与实用性。通过科学合理的计算与验算,最终实现安全可靠且经济高效的轴心受压柱设计方案。
(3)画轴力图 应用上述原理就可以求得任一横截面上的轴力值。假定与杆件轴线平行的轴为x轴,其上各点表示杆件横截面对应位置;另一垂直方向为y轴,y坐标大小表示对应截面的轴力N,按一定比例绘成的图形叫轴力图。
当x=0时,NB=F;当x=H时,NA=F+γbhH。 本题计算结果N(x)为正,与图中标注方向一致,所以N(x)为压力。(3)绘轴力图 绘轴力图时,符号规定:拉力为正;压力为负。 轴力方程是x的一元一次方程,所以绘出NA、NB其连线即为该柱轴力图,如图4.2所示。 本题中若不考虑杆件自重,则轴力N(x)=F,即各截面轴力相等,轴力图略。
钢筋混凝土受压构件分为轴心受压构件和偏心受压构件,它们在工业及民用建筑中应用十分广泛。 轴心受压柱最常见的形式是配有纵筋和一般的横向箍筋,称为普通箍筋柱。箍筋是构造钢筋,这种柱破坏时,混凝土处于单向受压状态。 当柱承受荷载较大时,增加截面尺寸受到限制时,普通箍筋柱又不能满足承载力要求时,横向箍筋也可以采用螺旋筋或焊接环筋,这种柱称为螺旋箍筋柱。
螺旋箍筋是受力钢筋,这种柱破坏时由于螺旋箍筋的套箍作用,使得核心混凝土(螺旋筋或焊接环筋所包围的混凝土)处于三向受压状态,从而间接提高柱子的承载力。所以螺旋箍筋也称间接钢筋,螺旋箍筋柱也称间接箍筋柱。螺旋箍筋柱常用的截面形式为圆形或多边形。
混凝土宜采用C20、C25、C30或更高强度等级。钢筋宜用HRB335、HRB400或RRB400级。为了减小截面尺寸,节省钢材,宜选用强度等级高的混凝土,而钢筋不宜选用高强度等级的,其原因是受压钢筋与混凝土共同工作,钢筋应变受到混凝土极限压应变的限制,而混凝土极限压应变很小,所以钢筋的受压强度不能充分利用。《混凝土规范》规定受压钢筋的最大抗压强度为400N/mm2。
轴压柱常见截面形式有正方形、矩形、圆形及多边形。 矩形截面尺寸不宜小于250mm×250mm。为了避免柱长细比过大,承载力降低过多,常取l0/b≤30,l0/h≤25,b、h分别表示截面的短边和长边,l0表示柱子的计算长度,它与柱子两端的约束能力大小有关。
(1)纵筋及箍筋构造(见表4.2)(2)纵向钢筋的接头 受力钢筋接头宜设置在受力较小处,多层柱一般设在每层楼面处。当采用绑扎接头时,将下层柱纵筋伸出楼面一定长度并与上层柱纵筋搭接。 同一构件相邻纵向受力钢筋接头位置宜相互错开,当柱每侧纵筋根数不超过4根时,可允许在同一绑扎接头连接区段内搭接,如图4.9(a);
纵筋每边根数为5~8根时,应在两个绑扎接头连接区段内搭接,如图4.9(b); 纵筋每边根数为9~12根时,应在三个绑扎接头连接区段内搭接,如图4.9(c)。 当上下柱截面尺寸不同时,可在梁高范围内将下柱的纵筋弯折一斜角,然后伸入上层柱,如图4.9(d),或采用附加短筋与上层柱纵筋搭接,如图4.9(e)。
图4.9柱纵筋接头构造
对于粗短柱,初偏心对柱子的承载力影响不大,破坏时只产生压缩变形,其承载力取决于构件的截面尺寸和材料强度。对于长柱,由于初偏心影响,破坏时既有压缩变形又有纵向弯曲变形,导致偏心距增大,产生附加弯矩,降低构件承载力。 通常将柱子长细比满足下列要求的受压构件称为轴心受压短柱,否则为轴心受压长柱:矩形截面l0/b≤8(b为截面的短边尺寸);圆形l0/d≤7(d为圆形截面的直径)。
钢筋混凝土轴心受压构件承载力计算
试验表明,对于配筋合适、钢筋为中等强度的短柱,在轴向压力作用下,整个截面应变基本呈均匀分布。 当荷载较小时,材料处于弹性状态,整个截面应力、应变呈均匀分布;随着荷载的增加,混凝土非弹性变形发展,混凝土先进入弹塑性状态,但由于混凝土的弹性模量小于钢筋的弹性模量,使得钢筋的应力比混凝土应力大得多,即σs=εsEs>σc′=εcEc,但钢筋仍处于弹性状态;随着荷载继续增加,钢筋达到屈服强度;
钢筋混凝土轴心受压柱的破坏特征
破坏时,混凝土达到极限压应变εcu=0.002,而钢筋仍处于屈服阶段,纵筋向外突出,构件因混凝土压碎而破坏。 破坏时,钢筋的最大压应力σs=εsEs=400N/mm2,对于HPB235、HRB335、HRB400、RRB400钢筋能达到屈服强度,而对于屈服强度超过400N/mm2的钢筋,其抗压强度设计值只能取400N/mm2。
长柱的破坏形式有两种:长细比较大时,破坏是由于压缩变形和弯曲变形过大,导致材料强度不足而破坏,属于材料破坏;长细比很大时,主要是纵向弯曲过大,而导致材料未达到设计强度之前而失稳破坏。《混凝土规范》采用钢筋混凝土轴压构件的稳定系数来反映长细比对长柱承载力的影响(见表4.3)。
q/gdw 1153-2012 1000kv架空输电线路施工及验收规范钢筋混凝土轴心受压柱正截面承载力计算公式及适用条件
(1)截面设计 已知轴向压力设计值N,材料强度设计值fy′及fc,构件的计算长度l0、截面尺寸b×h。求纵向受压钢筋的截面面积As′。 计算步骤如下:①求稳定系数φ 由l0/b或l0/d查表4.3。②求As′ 假设ρ′<3%,由式(4.1)得:
③验算适用条件 若0.6%≤ρ′=As′/A≤3%,此时As′就是所需的截面面积。 若计算结果为3%<ρ′=As′/A≤5%时,则按下式重新计算As′:④选配钢筋。
【例4.4】某轴心受压柱截面尺寸b×h=350mm×350mm,计算长度l0=7000mm,混凝土强度等级为C20(fc=9.6N/mm2),钢筋为HRB335级(fy′=300N/mm2),若该柱承受轴向压力设计值N=1500kN,求所需纵向受压钢筋的截面面积。【解】(1)求轴心受压构件稳定系数φ 由l0/b=7000/350=20>8,查表4.3得φ=0.75。(2)求As′As′=3487mm2(3)验算适用条件 ρ′=As′/A=2.8%>0.6%,并且小于3%,与假设一致。
②判断承载力是否满足要求 若N≤Nu,柱子正截面承载力满足要求;否则,柱子正截面承载力不满足要求。
【例4.5】某轴心受压柱截面尺寸b×h=400mm×400mm,计算长度l0=4000mm,混凝土C20(fc=9.6N/mm2),钢筋4Φ20(As′=1256mm2,fy′=300N/mm2),若该柱承受轴向压力设计值N=1650kN,试验算柱子正截面承载力是否满足要求。【解】(1)计算柱子承受的最大轴向压力设计值Nu ρ′=As′/A=0.78%>0.6%并且≤3%, l0/b=4000/400=10,由表4.3查得φ=0.98。 Nu=0.9φ(fcA+fy′As′)=1711kN(2)判断承载力是否满足要求 N=1650kN<Nu=1711kN 所以柱子正截面承载力满足要求。
列表注写方式,是指在柱的平面布置图上分别在同一编号的柱中选择一个(或几个)截面标注几何参数代号,然后在柱表中注写柱号、柱段起止标高、几何尺寸与配筋的具体数值,且配以各种柱截面形状及其箍筋类型图,如图13.16所示。 列表注写以下内容: (1)柱编号。柱编号由类型代号和序号组成,如表13.4(详见P277)所示。
(2)各段柱的起止标高。 (3)柱截面尺寸b×h及与轴线关系的几何参数数值。 (4)柱纵筋。柱纵筋直径相同,各边根数也相同时,则在“全部纵筋”栏中注写;除此之外临海大桥桩基施工方案,则分别注写。 (5)箍筋类型号及箍筋肢数。 (6)柱箍筋级别、直径与间距。
截面注写方式,是指在分标准层绘制的柱平面布置图的柱截面上分别在同一编号的柱中选择一个截面,直接注写截面尺寸和配筋具体数值,如图13.17所示。