无混凝土包裹的柱纵筋受力分析.pdf
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1、2 0 1 4年第 5期 ( 总 1 9 9期 】 安徽建筑 结 构 设 计 与 研 究 应 用 安 徽 建 筑 国 无混凝土包 、 柱纵筋受力分析 Ma c h n i c al A n aly s i s o f L o n g i t u d i n a l B e a m- C o l u mn w i t h o u t Co n c r e t e 张扬政 ( 晋 江 市 建 设 工 程 行 政 执 法 大 队, 福 建 晋 江 3 6 2 2 0 0 ) 摘 要 : 文章对钢筋混凝土柱中裸露的纵筋的受力情况进行了分析 。 建立简单的计算公式, 并通过工程实例进行了说明。 关键词:
2、 钢筋混凝土柱; 无混凝土包裹; 柱纵筋 中图分类号 : TU 7 5 5 3 文献标 识码 : B 文章编号 : 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 2 8 6 0 2 0 引 言 在钢筋混凝土结构的施工过程中, 经常会碰到由于柱子顶 部施工缝位置清渣不干净,导致施工缝处出现严重的夹渣现 象; 或者由于混凝土本身的质量问题, 出现在柱顶部施工缝处 混凝土强度低于设计的情况。出现这种情况, 就需要采用置换 混凝土加固法进行加固。 该方法就是将缺陷部位的夹渣或低标 号混凝土凿除, 再采用高标号的注浆料进行注浆补强。在清除 完夹渣及低标号混凝土之后 ,注浆料凝固达到
3、设计强度之前 , 柱纵筋就处于无混凝土包裹的情况。 此时的柱筋能承受多大压 力?柱筋的受力情况又是怎样的呢?在加固的过程中能否利用 柱纵筋进行支撑呢?本文将对此进行分析, 希望能给从事建筑 工程行业的同仁一些参考。 1 单根钢筋的轴心受压性能 由结构力学可知, 材料在受拉时不需考虑其稳定性 , 可按 弹性理论进行计算 ; 受压时必须考虑稳定性( 压屈) 问题。关于 钢筋的受压性能, 国内外学者已做了大量研究及试验, 认为影 响钢筋的非弹性屈曲行为的因素主要有四点: 钢筋的长细比A ( A=f 0 ) ; 钢筋中点处的初始挠度 P ; 钢筋的材料性质以及钢筋 的两端边界条件。针对钢筋的长细比A对
4、钢筋受压性能影响, 同济大学卢学彬的试验结果 如下: 当钢筋的长细 比A6时, P 一 曲线呈现强度破坏特 征, 延性很大, 具有明显的强化阶段 ; 当钢筋的长细比6 1 0 , P 一曲线陡升陡降, 延性很差。 该结果与国外学者 S u n g j i n B a e 等人的研究 2 1 是一致的, S u n g j i n B a e 等人的试验结果表明: 当 A 6时, 钢筋的极限荷载 都能达到屈服荷载, 钢筋受压是发生强度破坏; 随着 A的逐渐 增大, 钢筋的极限荷载逐渐减低, 延性变差。 根据以上的分析, 当钢筋的长细比A 6时, 其能承受的压 力设计值 P 可用下式表示: N e
5、 = f A ( 1 ) 产嘲 筋的受压强度设计值 A 单根钢筋的截面积 l _ N1 _ 3 N1 山 N n , i - Nx ,i N Y M 一 r 、 【 l I I X l I J J I J Y 1 1 X】 N1 j N2 j N N4 j 图 1 柱钢筋平面布置及受力图 使用公式( 1 ) 需要注意以下两点: 柱纵向钢筋的初始挠度对钢筋的压屈性能影响, S u n g j i n B a e 等人的试验 嚷 明: e d O 5 ) 应 在计算中剔除, 不计其的受力。 由于试验中钢筋两端的边界条件均为固定端, M a r i o E R o d r i g u e z 等人的
6、试验表明翻 , 实际中的钢筋两端的边界条件介 于固定端和铰支端之间, 故钢筋的计算 f 0 长度取 1 5 倍的钢筋 裸露长度。 2 柱中无混凝土包裹的纵筋的受力情况分析 假定一根柱的截面混凝土剔除后的裸露出纵向受力钢筋 如图 1 所示 , 由于钢筋混凝土柱截面为一刚性体, 则柱中的钢 筋受到的轴心力 N和沿 x轴方向弯矩 M的作用下 , 在 x轴方 向第 X 排第 i 根钢筋的压力计算如下。 在轴心力 N作用下: = N ( 2 ) i x轴方向第 排第 i 根钢筋由轴心力引起的压力 n 柱截面的纵向钢筋总数 在沿 x轴方向弯矩 M作用下 : 村 i = M ( a i 2 ) ( 3 )
7、_x轴方向第 x 排第 i 根钢筋由弯矩引起的压力 轴方向第 排第 i 根钢筋至中轴的距离 在轴心力 N和沿x轴方向弯矩 M同时作用下则: : ( 4 ) : , + () , 轴方向第 排第 i 根钢筋由轴心力和弯矩引起 的压力 只要 坼 就能够保证结构安全。 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 8 - 2 8 作 者 简 介 : 张 扬 政 ( 1 9 7 6 一 ) , 男 , 福 建 屏 南 人 , 毕 业 于 哈 尔 滨 建 筑 大 学 , 3 工程算例 学士, 工程师。 虽 安徽建筑 2 0 1 4年第 5期( 总 1 9 9期 ) 某工程在主体结构施工至四层楼板时, 发现在每层柱
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