8钢筋混凝土受压构件

1、钢筋混凝土墙、柱施工钢筋混凝土墙、柱施工钢筋混凝土柱配筋计算钢筋混凝土柱配筋计算一、受压构件的概述一、受压构件的概述1. 轴心受压构件：轴心受压构件：轴向力作用线通过构件截面的轴向力作用线通过构件截面的几何中心（理论上应为物理中心，即重心）。几何中心（理论上应为物理中心，即重心）。2. 偏心受压构件：偏心受压构件：轴向力作用线不通过构件截面轴向力作用线不通过构件截面的几何中心；不通过一个主轴时，为单向偏心；的几何中心；不通过一个主轴时，为单向偏心；不通过二个主轴时，为双向偏心。不通过二个主轴时，为双向偏心。3. 工程应用：工程应用：1）轴心受压构件：）轴心受压构件：结构的中间柱（近似）；结构的

2、中间柱（近似）；2）单向偏心受压构件：）单向偏心受压构件：结构的边柱；结构的边柱；3）双向偏心受压构件：）双向偏心受压构件：结构的角柱。结构的角柱。见图见图1中间柱中间柱角角柱柱边边柱柱二、受压构件的一般构造二、受压构件的一般构造1 1、截面形式和截面尺寸、截面形式和截面尺寸形式形式: :常用矩形或方形截面，（且常用矩形或方形截面，（且b bh250h250250mm250mm）也有）也有、T T、形或环形的，为了节约混凝土，当柱的尺寸较形或环形的，为了节约混凝土，当柱的尺寸较大时，在装配式厂房，采用大时，在装配式厂房，采用字形，在拱结构中，采用字形，在拱结构中，采用T T形，在柱、电杆、烟囱

3、等可采用形，在柱、电杆、烟囱等可采用形及环形。形及环形。尺寸：尺寸：最小高度、刚度要求。最小高度、刚度要求。 长细比宜控制在长细比宜控制在l l0 0/b30/b30或或l l0 0/d25/d25。 柱柱 h800mmh800mm，以，以50mm50mm为模数为模数 h h800mm800mm，以，以100mm100mm为模数为模数2、材料选择：、材料选择：1、混凝土：、混凝土：选择强度选择强度等级较高的混凝土，等级较高的混凝土，C20C50。2、钢筋：、钢筋：不宜选择高不宜选择高强钢筋，强钢筋，HRB335、HRB400。 若钢筋的屈服应变小于混凝土破坏时的应变，若钢筋的屈服应变小于混凝土

4、破坏时的应变，则钢筋首先达到屈服应变，随后钢筋的应力保则钢筋首先达到屈服应变，随后钢筋的应力保持为屈服应力不变，直到混凝土破坏；若钢筋持为屈服应力不变，直到混凝土破坏；若钢筋的屈服应变大于混凝土破坏时的应变，则混凝的屈服应变大于混凝土破坏时的应变，则混凝土破坏时钢筋未屈服。所以，钢筋不宜采用高土破坏时钢筋未屈服。所以，钢筋不宜采用高强钢筋。强钢筋。柱中为什么柱中为什么不宜选择高强度钢筋作受不宜选择高强度钢筋作受压钢筋压钢筋？设计中，不宜选择高强度钢筋作受压钢筋，设计中，不宜选择高强度钢筋作受压钢筋，因为受压钢筋强度过高，不能成充分发挥抗因为受压钢筋强度过高，不能成充分发挥抗压作用。压作用。 （

5、三）纵向钢筋：（三）纵向钢筋：钢筋直径及间距、布置、配筋率等。钢筋直径及间距、布置、配筋率等。 级别：级别：采用采用HRB335HRB335、HRB400HRB400级级 直径：直径：纵筋直径纵筋直径d12mmd12mm，常在，常在1232mm1232mm之间选用，之间选用，宜用较粗钢筋根数，矩形时不小于宜用较粗钢筋根数，矩形时不小于4 4根，圆柱不宜少根，圆柱不宜少于于8 8根，且不小于根，且不小于6 6根；根； 配劲率：配劲率：配筋率配筋率minmin0.6%0.6%，maxmax5%5% 钢筋净距钢筋净距: :50mm，中距，中距300mm（受力钢筋）（受力钢筋） 当偏心受压柱当偏心受压

6、柱h600mm时，侧面应设时，侧面应设d为为1016mm的纵向构造钢筋；的纵向构造钢筋；（四）箍筋：（四）箍筋：钢筋直径及间距、布置、配箍率等。钢筋直径及间距、布置、配箍率等。柱中箍筋应做成柱中箍筋应做成封闭式封闭式；箍筋直径不应小于纵向钢筋直径的四分之一，箍筋直径不应小于纵向钢筋直径的四分之一，且不应小于且不应小于6mm；箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的15倍，倍，且不应大于且不应大于400mm及柱截面的短边尺寸及柱截面的短边尺寸b；当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于当柱中纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍时，箍筋直径不应小于筋直径不应小于8mm，间距不应大于

7、纵向受，间距不应大于纵向受力钢筋直径的力钢筋直径的10倍，且不大于倍，且不大于200mm，其，其末端应做末端应做1350的弯钩。的弯钩。当柱截面短边尺寸大于当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢且各边纵向钢筋多余筋多余3根时，或当柱截面短边尺寸不大于根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多余但各边纵向钢筋多余4根时，应设置根时，应设置复合箍筋。复合箍筋。52.4构造要求构造要求（5）常见箍筋形式：）常见箍筋形式：b400b400h600b400600h1000b4001000h1500（a）（b）（c）（d）（a）轴心受压）轴心受压（b）、）、 （c）、（）、（d）偏心受压

8、）偏心受压52.4构造要求构造要求（5）常见箍筋形式：）常见箍筋形式：b400b400600h1000b4001000h1500（e）（f）（e）轴心受压）轴心受压（f）、）、 （g）偏心受压）偏心受压（g）一、概述一、概述1、轴心受压构件分类、轴心受压构件分类 普通箍筋柱：纵筋普通箍筋柱：纵筋+普通箍筋（矩形箍筋）普通箍筋（矩形箍筋） 螺旋箍筋柱：纵筋螺旋箍筋柱：纵筋+螺旋式箍筋螺旋式箍筋2、轴压构件中纵筋和箍筋的作用、轴压构件中纵筋和箍筋的作用二、配有普通箍筋的轴压构件二、配有普通箍筋的轴压构件（一）（一）试验研究分析试验研究分析1、柱的分类：、柱的分类：短柱（对一般截面短柱（对一般截面L

9、0/i 28；对矩形；对矩形截面截面L0/b8）、长柱。）、长柱。 轴心受压构件承载力轴心受压构件承载力计算计算v当构件的四周发生向外突出破坏。当构件的四周发生向外突出破坏。 3、长柱的试验研究、长柱的试验研究v会发生失稳破坏。会发生失稳破坏。规范中采用承载力降低系数规范中采用承载力降低系数 （称为稳定系数）（称为稳定系数）考虑这种影响查表考虑这种影响查表2-1。p1462、短柱的试验研究、短柱的试验研究（二）正截面承载力计算公式（二）正截面承载力计算公式Nu=0.9 (fcA+f yA s )正截面设计计算步骤正截面设计计算步骤确定截面尺寸，可按工程经验配筋率为确定截面尺寸，可按工程经验配筋

10、率为1%1%普通箍筋柱（正方普通箍筋柱（正方形）的方法确定；形）的方法确定；确定实际稳定系数。确定实际稳定系数。确定纵向受压钢筋截面面积，确定纵向受压钢筋截面面积，计算实际配筋率计算实际配筋率ycsfAfNA9.0确定钢筋确定钢筋)(9 . 0ycffNA例题例题1 某无侧移多层现浇框架结构的第二层中柱，承受轴心压力某无侧移多层现浇框架结构的第二层中柱，承受轴心压力N=1840KN，楼层高，楼层高H=5.4m，混凝土等级为，混凝土等级为C30（fc=14.3N/mm2）,用用HRB400级钢筋配筋（级钢筋配筋（ fy=360N/mm2 ）,是设计该截面。是设计该截面。解：解：初步确定截面尺寸初

11、步确定截面尺寸 按工程经验假定受压钢筋配筋率按工程经验假定受压钢筋配筋率为为1%，先不考虑稳定系数的影响，按，先不考虑稳定系数的影响，按普通箍筋柱正截面承载能力计算公式确定截面尺寸。普通箍筋柱正截面承载能力计算公式确定截面尺寸。23101193 .1401. 03600 . 19 . 018400009 . 0mmffNAcy 将截面设计成正方形将截面设计成正方形,则有：则有： 取：取： b h 350mmmmhb34511900计算计算 l0 1.25H=1.255.4=6.75（m） l0b 6.75 0.35=19.3,查表得：查表得： 0.776计算计算AS22452360350350

12、3.14776.09.01840009.0mmfAfNAycS验算最小配筋率验算最小配筋率%23503502513AAS配筋符合要求配筋符合要求选配选配8 20钢筋（钢筋（2513mm2）8 20螺旋式箍筋柱的正截面受压承载力计算螺旋式箍筋柱的正截面受压承载力计算（一）试验研究分析（一）试验研究分析1、螺旋式箍筋柱的受力特点：、螺旋式箍筋柱的受力特点：轴向压力较小时，混凝土和纵轴向压力较小时，混凝土和纵筋分别受压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不明显；筋分别受压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不明显；接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混凝土产生较大的横向约接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混凝土产

13、生较大的横向约束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载能力。束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载能力。2、螺旋箍筋又称为、螺旋箍筋又称为“间接钢筋间接钢筋”，产生，产生“套箍作用套箍作用”。（二）截面承载力计算（二）截面承载力计算:略（不需掌握）略（不需掌握）（三）使用螺旋式箍筋柱的条件注意事项。（三）使用螺旋式箍筋柱的条件注意事项。dcorfy SS1AAfy SS1（3）应用应注意的问题）应用应注意的问题螺旋箍筋柱的承载能力不得大于普通箍筋柱承载能力的螺旋箍筋柱的承载能力不得大于普通箍筋柱承载能力的1.5倍；倍；如遇下列情况之一，不考虑螺旋箍筋的影响，按普通箍筋如遇下列情况之一，不考虑

14、螺旋箍筋的影响，按普通箍筋柱计算承载力柱计算承载力当当l0/d 12,因细长比太大，螺旋箍筋对混凝土的约束作用因细长比太大，螺旋箍筋对混凝土的约束作用难以发挥；难以发挥；按螺旋箍筋柱算得的承载力比按普通箍筋柱算得的还低；按螺旋箍筋柱算得的承载力比按普通箍筋柱算得的还低；当间接钢筋的换算面积当间接钢筋的换算面积ASSO小于全部纵筋面积的小于全部纵筋面积的25%，螺旋箍筋或焊接环式箍筋间距不应大于螺旋箍筋或焊接环式箍筋间距不应大于dcor/5及及80mm,也不也不宜小于宜小于40mm，纵筋根数不宜少于，纵筋根数不宜少于8根，沿四周等间距布置。根，沿四周等间距布置。偏心受压构件正截面承载力计算偏心受

15、压构件正截面承载力计算 在轴向压力和弯矩共同作用下的构件称为偏心受压构件，在轴向压力和弯矩共同作用下的构件称为偏心受压构件，力的等效作用如力的等效作用如图图2-2所示。所示。Ne0NM=Ne0图图2-2 偏心受压构件受力特征介于偏心受压构件受力特征介于受压和受弯构件之间的过渡状受压和受弯构件之间的过渡状态，在弯矩和剪力的共同作用态，在弯矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被压坏，下，有可能首先混凝土被压坏，也有可能混凝土首先被拉坏，也有可能混凝土首先被拉坏，因此，偏心受压构件分为两种因此，偏心受压构件分为两种破坏特征。破坏特征。大偏心受压柱大偏心受压柱小偏心受压柱小偏心受压柱（1）大偏心受压

16、破坏）大偏心受压破坏受拉破坏受拉破坏 此类破坏在压力的偏心距较大，发生塑形破坏。此类破坏在压力的偏心距较大，发生塑形破坏。截面的破坏特征是截面的破坏特征是:受拉钢筋首先屈服，最终受压区边缘的混凝受拉钢筋首先屈服，最终受压区边缘的混凝土也因压应变达到极限值而被压坏。这种破坏有明显预兆。土也因压应变达到极限值而被压坏。这种破坏有明显预兆。（2）小偏心受压破坏）小偏心受压破坏受压破坏受压破坏 压力的偏心距较小，或虽然偏心距不小但受拉纵筋配置过多压力的偏心距较小，或虽然偏心距不小但受拉纵筋配置过多时，会发生此种脆性破坏。时，会发生此种脆性破坏。截面的破坏特征是：靠近压力一侧的受压区边缘的混凝土压应截面

17、的破坏特征是：靠近压力一侧的受压区边缘的混凝土压应变首先达到极限值被压坏，该侧的受压钢筋屈服；而压力远侧变首先达到极限值被压坏，该侧的受压钢筋屈服；而压力远侧的钢筋虽受拉但并未屈服（应力为）的钢筋虽受拉但并未屈服（应力为）,甚至还可能受压。甚至还可能受压。 由于这种破坏始于混凝土受压破坏，故又称为受压破坏由于这种破坏始于混凝土受压破坏，故又称为受压破坏 ，这种破坏无明显预兆。这种破坏无明显预兆。5.2偏心受压构件偏心受压构件sASfyASe0NbhfyASfyASe0NbhsASfyASe0Nbh（a）（b）（c）（a）大偏心受压）大偏心受压：受压区高度较小：受压区高度较小（b）小偏心受压）小

18、偏心受压：受压区高度较大：受压区高度较大（c）小偏心受压）小偏心受压：全断面受压：全断面受压受压区高度受压区高度图图2-3偏心受压破坏形态偏心受压破坏形态矩形截面偏心受压承载力计算矩形截面偏心受压承载力计算（1）大小偏心界线）大小偏心界线 从两种偏心受压的破坏特征可以看出，两者之间的根本区从两种偏心受压的破坏特征可以看出，两者之间的根本区别在于远离压力作用线一侧的钢筋能否达到屈服强度，这和受别在于远离压力作用线一侧的钢筋能否达到屈服强度，这和受弯构件的适筋破坏和超筋破坏两种情况是完全一样的，因此其弯构件的适筋破坏和超筋破坏两种情况是完全一样的，因此其判别方法应该是完全一样的，故我们用相对受压区

19、高度和界线判别方法应该是完全一样的，故我们用相对受压区高度和界线相对受压区高度比较来进行判别：相对受压区高度比较来进行判别： 大偏心受压：大偏心受压： b或或x x b 小偏心受压：小偏心受压： b或或x x b（2）影响截面承载力的因素）影响截面承载力的因素 1、计算偏心距、计算偏心距(压力本身作用的偏心矩压力本身作用的偏心矩)e0=M/N2、附加偏心矩、附加偏心矩:(混凝土的非均匀性及施工质量等方面混凝土的非均匀性及施工质量等方面的原因的原因)， ea取值为：取值为：20mm及偏心方向截面尺寸的及偏心方向截面尺寸的1/30的较的较大者。大者。3、初始偏心矩、初始偏心矩ei：（计算中引用）：

20、（计算中引用） ei e0 ea （3）判定大小偏小受压构件）判定大小偏小受压构件 为小偏心为大偏心比大小判定偏心和0003.03.0h3.0heheeiii注：注： h0截面有效高度截面有效高度h0 =h-40、50（C25以上、以上、C20)（4）偏心矩增大系数）偏心矩增大系数 对于矩形、对于矩形、T形、工字形按下式计算形、工字形按下式计算0.101.015.10.15.014001102121200hlNAfhlheci式中：式中：l0构件计算长度；构件计算长度；(笔记）笔记） h截面高度；截面高度； A构件截面积；构件截面积； 0 .15 .01NAfc 1偏心矩对截面曲率的影响系数偏

21、心矩对截面曲率的影响系数 当当l0/h 5时，取时，取=1.0 反之反之l0/h 5时，时，计算。计算。2 细长比对截面曲率的影响系数，细长比对截面曲率的影响系数， 当当l0/h15时，取时，取2=1.0； 反之反之l0/h 15时，时，2计算。计算。0 . 101. 015. 102hl1、大偏心公式、大偏心公式)(20/sySSihfNeAAhee02SSysisN eAAfhaheea例题矩形截面偏心受压柱的截面尺寸例题矩形截面偏心受压柱的截面尺寸bh=300400mm2,柱的计算长度柱的计算长度l0=2.8m, as=as=40mm,混凝土强度等极为混凝土强度等极为C30（fc=14.

22、3N/mm2,a1=1.0）,用用HRB400钢筋（钢筋（fy fy360N/mm2）,轴向压力轴向压力N=340kN,弯矩设计值弯矩设计值M=200kN.m,按对称配筋计算钢筋的面积。按对称配筋计算钢筋的面积。计算偏心矩计算偏心矩ei ei e0 ea （ e0初始偏心矩初始偏心矩 ，ea附加偏心矩）附加偏心矩）603200105883401040013.32030300MemmNhmmmmea取值为取值为:20mm及偏心方向截面尺寸的及偏心方向截面尺寸的1/30的较大者的较大者,故取故取ea=20mmei e0 ea=588+20=608 mm 计算由于侧向挠曲引起的偏心矩增大系数计算由于侧向挠曲引起的偏心矩增大系数 l0/h 2800/400=7.05, 因此必须考虑纵向弯曲的影响因此必须考虑纵向弯曲的影响 h0 has=40040=360mm110222012020 .50 .51 4