4钢筋混凝土纵向构件

1、浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院建筑工程系建筑工程系 结构教研结构教研室室20072007版版reinforced concrete structure4.0 4.0 概述概述 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件根据受力的方向是指向截面，还是离开截面，根据受力的方向是指向截面，还是离开截面，可分为可分为纵向受压构件纵向受压构件和和纵向受拉构件纵向受拉构件；根据力的作用线与截面轴线的位置关系，根据力的作用线与截面轴线的位置关系，可分为可分为轴心受力构件轴心受力构件和和偏心受力构件偏心受力构件。 其中其中,偏心受力构件，又可以分为偏心受力构件，又可以分为单向偏心单向

2、偏心和和双向偏心双向偏心。4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件材料强度材料强度混凝土规范混凝土规范规定受压钢筋的最大抗压强度为规定受压钢筋的最大抗压强度为400n/mm2。 混凝土：混凝土：一般柱中采用一般柱中采用c25及以上等级及以上等级，对于高层建筑的底层柱可，对于高层建筑的底层柱可采用更高强度等级的混凝土，例如采用采用更高强度等级的混凝土，例如采用c40或以上；或以上； 纵向钢筋：纵向钢筋：一般采用一般采用hrb400和和hrb335级热轧钢筋。级热轧钢筋。 截面型式及尺寸要求截面型式及尺寸要求 轴心轴心受压柱以受压

3、柱以方形方形为主，为主，偏心偏心受压柱以受压柱以矩形矩形为主为主 4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件截面型式及尺寸要求截面型式及尺寸要求 一般应符合一般应符合: l: l0 0/h25 /h25 以及以及 l l0 0/b30/b30方形与矩形截面的尺寸方形与矩形截面的尺寸不宜小于不宜小于250mm250mm 受压构件的配筋：受压构件的配筋：（1 1）纵向受力钢筋）纵向受力钢筋 （2 2）箍筋）箍筋作用：作用：一一 协助混凝土承受压力，以减小构协助混凝土承受压力，以减小构件尺寸；件尺寸；二二 承受可能的弯矩，以及混凝土收

4、承受可能的弯矩，以及混凝土收缩和温度变形引起的拉应力；缩和温度变形引起的拉应力；三三 防止构件突然的脆性破坏。防止构件突然的脆性破坏。作用：作用：保证纵向钢筋的位置正确，防保证纵向钢筋的位置正确，防止纵向钢筋压屈，从而提高柱止纵向钢筋压屈，从而提高柱的承载能力。的承载能力。 4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求纵筋的构造纵筋的构造 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件纵筋直径与根数：纵筋直径与根数： 通常采用通常采用 1232mm，直径宜粗不宜细，根数宜少不宜多，保证对称配置。直径宜粗不宜细，根数宜少不宜多，保证对称配置。方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于根

5、，方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于根，圆柱中不宜少于圆柱中不宜少于8根且不应少于根且不应少于6根。根。 净距净距50mm，中距中距300mm4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求纵筋的构造纵筋的构造 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件纵筋的配筋率：纵筋的配筋率： 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率（钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率（ ）受力类型受力类型最小配筋百分率最小配筋百分率受压构件受压构件全部纵向钢筋全部纵向钢筋0.60.6一侧纵向钢筋一侧纵向钢筋0.20.2受弯构件、偏心受拉、轴心受拉一侧的受拉钢受弯构件、偏心受拉、轴心受拉一

6、侧的受拉钢筋筋 ，且不小于，且不小于0.20.2ytff45受压钢筋的配筋率受压钢筋的配筋率一般不超过一般不超过3，通常在通常在0.5 2之间。之间。 %100bhas4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求箍筋的构造箍筋的构造 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件受压构件中的箍筋，受压构件中的箍筋，应做成应做成封闭式封闭式 末端做成末端做成135弯钩，弯钩，平直段长度平直段长度10d受压构件复合菱形箍筋受压构件复合菱形箍筋4.1 4.1 受压构件构造要求受压构件构造要求箍筋的构造箍筋的构造 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件偏压柱偏压柱h

7、 600mmh 600mm时，时，应设置应设置101016mm16mm的纵向构造钢筋。的纵向构造钢筋。 搭接钢筋搭接钢筋受拉受拉时，箍筋间距时，箍筋间距s s不应大于不应大于5d5d，且不应大于，且不应大于100mm100mm；搭接钢筋受压时，箍筋间距搭接钢筋受压时，箍筋间距s s不应大于不应大于10d10d，且不应大于，且不应大于200mm200mm。受压构件复合井字箍筋受压构件复合井字箍筋4.2 4.2 轴心受压构件承载力计算轴心受压构件承载力计算 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件配置纵筋和普通箍筋的柱，配置纵筋和普通箍筋的柱，称为称为普通箍筋柱普通箍筋柱；配置纵

8、筋和螺旋筋配置纵筋和螺旋筋或焊接环筋的柱，或焊接环筋的柱，称为称为螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱或或间接箍筋柱间接箍筋柱。 螺旋筋或焊接环筋的套箍作用可螺旋筋或焊接环筋的套箍作用可约约束束核心混凝土的核心混凝土的横向变形横向变形，使核心，使核心混凝土处于混凝土处于三向受压状态三向受压状态，从而，从而间间接接地地提高提高混凝土的纵向混凝土的纵向抗压强度抗压强度。 普通箍筋柱中，箍筋是构造钢筋。普通箍筋柱中，箍筋是构造钢筋。螺旋箍筋柱中，箍筋既是构造钢筋螺旋箍筋柱中，箍筋既是构造钢筋又是受力钢筋。又是受力钢筋。 混凝土：混凝土： 钢筋钢筋 ：4.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力 第四章第四章 钢筋混

9、凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件长短柱的破坏特征：长短柱的破坏特征： 1、轴心受压、轴心受压短柱短柱2、轴心受压、轴心受压长柱长柱临近破坏时，柱子表面出现临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，箍筋之间的纵筋纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压屈外凸，混凝土被压碎崩压屈外凸，混凝土被压碎崩裂而破坏。裂而破坏。yfcf破坏时首先在凹边出现纵向破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土压碎，纵裂缝，接着混凝土压碎，纵筋压弯外凸，侧向挠度急速筋压弯外凸，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡，发展，最终柱子失去平衡，凸边混凝土拉裂而破坏。凸边混凝土拉裂而破坏。 4.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力 snln

10、nn 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件长短柱的承载力：长短柱的承载力： 在同等条件下，（即截面相同，配筋相同，材料相同），在同等条件下，（即截面相同，配筋相同，材料相同），长柱受压承载能力低于短柱受压承载能力。长柱受压承载能力低于短柱受压承载能力。 snlnnn混凝土设计规范混凝土设计规范采用稳定系数中来表示长柱承载力的降低程度采用稳定系数中来表示长柱承载力的降低程度 长细比长细比l l 0 0/ /b b越大，越大， 值越小值越小 长柱承载力长柱承载力短柱承载力短柱承载力柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于

11、长细比很大的长柱，还有可能发生生“失稳破坏失稳破坏”的现象。的现象。 l l 0 0/ /b b8 8 为短柱为短柱l l 0 0/ /b b 8 8 为长柱为长柱114.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土构件的稳定系数表钢筋混凝土构件的稳定系数表8 810101212141416161818202022222424262628287 78.58.510.510.51212141415.515.517171919212122.522.5242428283535424248485555626269697676838390

12、9097971.01.00.980.980.950.950.920.920.870.870.810.810.750.750.700.700.650.650.600.600.560.56303032323434363638384040424244444646484850502626282829.529.53131333334.534.536.536.53838404041.541.543431041041111111181181251251321321391391461461531531601601671671741740.520.520.480.480.440.440.400.400.360.

13、360.320.320.290.290.260.260.230.230.210.210.190.19bl0dl0il0bl0dl0il020)8/(002. 011bl23db ib12圆形截面圆形截面任意截面任意截面4.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力普通箍筋柱普通箍筋柱 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件1 1、基本公式、基本公式)(9 . 0sycuafafnn式中系数式中系数0.9，是考虑到初始偏心的影响，是考虑到初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性，引入的承载力折减系数。以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性，引入的承载力折减系数

14、。 a构件截面面积，构件截面面积，当配筋率大于当配筋率大于3%时，时，a应改为应改为ac=a-as 4.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件柱的计算长度柱的计算长度l0取值取值:注：表中注：表中h h对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度； 对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。4.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力普通箍筋柱普通箍筋柱 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件截面设计截面设计 ： 已知：构件截面尺寸已

15、知：构件截面尺寸b bh h，轴向力设计值，轴向力设计值n n， 构件的计算长度构件的计算长度l l0 0，材料强度等级，材料强度等级f fc c f fy y求：求： 纵筋截面面积纵筋截面面积a as s截面复核截面复核 : : 已知：柱截面尺寸已知：柱截面尺寸b bh h，计算长度，计算长度l l0 0，纵筋数量，纵筋数量a as s以及级别以及级别f fy y，混凝土强度等级，混凝土强度等级f fc c 求求 ： 柱的受压承载力柱的受压承载力n nu u， 或已知轴向力设计值或已知轴向力设计值，判断是否安全，判断是否安全 计算步骤，详见图计算步骤，详见图4.2.5 轴心受压构件截面设计步

16、骤轴心受压构件截面设计步骤计算步骤，详见图计算步骤，详见图4.2.6 轴心受压构件截面复核步骤轴心受压构件截面复核步骤4.2 4.2 轴压构件承载力轴压构件承载力 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件4.1在受压构件中配置箍筋的作用是什么？什么情况下需设置复合箍筋在受压构件中配置箍筋的作用是什么？什么情况下需设置复合箍筋?4.2轴心受压短柱、长柱的破坏特征各是什么？为什么轴心受压长柱的轴心受压短柱、长柱的破坏特征各是什么？为什么轴心受压长柱的受压承载力低于短柱？承载力计算时如何考虑纵向弯曲的影响？受压承载力低于短柱？承载力计算时如何考虑纵向弯曲的影响？思思 考考 题：题：

17、4.14.1某钢筋混凝土正方形截面轴心受压构件，截面边长某钢筋混凝土正方形截面轴心受压构件，截面边长350mm350mm，计算长，计算长度度6m6m，承受轴向力设计值，承受轴向力设计值n n1500kn1500kn，采用，采用c25 c25 级混凝土，级混凝土，hrb335hrb335级级钢筋。试计算所需纵向受压钢筋截面面积。钢筋。试计算所需纵向受压钢筋截面面积。4.24.2某钢筋混凝土正方形截面轴心受压构件，计算长度某钢筋混凝土正方形截面轴心受压构件，计算长度9m9m，承受轴向力，承受轴向力设计值设计值n n1700kn1700kn，采用，采用c25c25级混凝土，级混凝土，hrb400hr

18、b400级钢筋。试确定构件截级钢筋。试确定构件截面尺寸和纵向钢筋截面面积，并绘出配筋图。面尺寸和纵向钢筋截面面积，并绘出配筋图。4.34.3矩形截面轴心受压构件，截面尺寸为矩形截面轴心受压构件，截面尺寸为450450600mm600mm，计算长度，计算长度8m8m，混凝土强度等级，混凝土强度等级c25c25，已配纵向受力钢筋，已配纵向受力钢筋 8 228 22（hrb335hrb335级），试计级），试计算截面承载力。算截面承载力。练练 习习:4.3 4.3 偏压构件偏压构件 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件1、偏心受压构件破坏特征、偏心受压构件破坏特征 nme 0当

19、当e0 很小时，接近轴压构件很小时，接近轴压构件当当e0 较大时，接近受弯构件较大时，接近受弯构件按按偏心距偏心距和和配筋配筋的不同，偏压构件可分为的不同，偏压构件可分为受拉破坏受拉破坏和和受压破坏受压破坏当偏心距当偏心距e0较大，且受拉钢筋不太多时，发生受拉破坏。较大，且受拉钢筋不太多时，发生受拉破坏。 当偏心距当偏心距e0较小，或偏心距较小，或偏心距e0虽不小大，但受拉钢筋配置过虽不小大，但受拉钢筋配置过多时，均发生受压破坏。多时，均发生受压破坏。 4.3 4.3 偏压构件偏压构件 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件受拉破坏（大偏心受压破坏）破坏特征：破坏特征： 加

20、载后首先在受拉区出现横向裂缝，裂加载后首先在受拉区出现横向裂缝，裂缝不断发展，裂缝处的拉力转由钢筋承担，缝不断发展，裂缝处的拉力转由钢筋承担，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，主裂缝延伸，受压区高度减小，最主裂缝，主裂缝延伸，受压区高度减小，最后受压区出现纵向裂缝，混凝土被压碎导致后受压区出现纵向裂缝，混凝土被压碎导致构件破坏。构件破坏。 类似于：正截面破坏中的类似于：正截面破坏中的适筋适筋梁梁属于：属于：延性破坏延性破坏 4.3 4.3 偏压构件承载力偏压构件承载力 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件受压破坏（小偏心受

21、压破坏）破坏特征：破坏特征： 加荷后全截面受压或大部分受压，离力近加荷后全截面受压或大部分受压，离力近侧混凝土压应力较高，离力远侧压应力较小甚侧混凝土压应力较高，离力远侧压应力较小甚至受拉。随着荷载增加，近侧混凝土出现纵向至受拉。随着荷载增加，近侧混凝土出现纵向裂缝被压碎，受压钢筋屈服裂缝被压碎，受压钢筋屈服 ，远侧钢筋可能受，远侧钢筋可能受压，也可能受拉，但都未屈服。压，也可能受拉，但都未屈服。属于：属于：脆性破坏脆性破坏 类似于：正截面破坏中的类似于：正截面破坏中的超筋超筋梁梁4.3 4.3 偏压构件承载力偏压构件承载力 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件受拉破坏与

22、受压破坏的界限 破坏的起因不同破坏的起因不同受拉破坏受拉破坏（大偏心受压）：是受拉钢筋先屈服而后受压混凝土被压碎；（大偏心受压）：是受拉钢筋先屈服而后受压混凝土被压碎；受压破坏受压破坏（小偏心受压）：是受压部份先发生破坏。（小偏心受压）：是受压部份先发生破坏。 与正截面破坏类似处与正截面破坏类似处受拉破坏受拉破坏（大偏心受压）（大偏心受压） ：与受弯构件正截面适筋破坏类似；：与受弯构件正截面适筋破坏类似；受压破坏受压破坏（小偏心受压）（小偏心受压） ：类似于受弯构件正截面的超筋破坏。：类似于受弯构件正截面的超筋破坏。 b为大偏心受压破坏（为大偏心受压破坏（受拉破坏受拉破坏）为小偏心受压破坏（为

23、小偏心受压破坏（受压破坏受压破坏） 用界限相对受压区高度用界限相对受压区高度b b作为界限：作为界限：b4.4 4.4 受拉构件受拉构件 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件一、受力特点一、受力特点 1、轴心受拉构件、轴心受拉构件 轴拉构件所受的拉力，全部由钢筋承担，最终由于受拉钢筋屈服而导致轴拉构件所受的拉力，全部由钢筋承担，最终由于受拉钢筋屈服而导致构件破坏。构件破坏。小偏拉：小偏拉：拉力拉力n n作用在纵向钢筋作用在纵向钢筋s s和和s s之间之间（e0h/2as）时，）时，全截面受拉全截面受拉。大偏拉：大偏拉：拉力拉力n n在在s s和和s s 之外之外（e e0

24、 0h/2as），），部份受拉部份受拉，部份受压部份受压。2、偏心受拉构件、偏心受拉构件按照轴向拉力按照轴向拉力n作用在截面上位置的不同，偏拉构件有两种破坏形态：作用在截面上位置的不同，偏拉构件有两种破坏形态：小偏心受拉破坏小偏心受拉破坏和和大偏心受拉破坏大偏心受拉破坏。当拉力当拉力n的作用点与截面形心重合时，的作用点与截面形心重合时，称为轴心受拉构件；称为轴心受拉构件；当拉力当拉力n的作用点与截面形心偏离时，的作用点与截面形心偏离时，称为偏心受拉构件。称为偏心受拉构件。4.4 4.4 受拉构件受拉构件 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件轴心受拉构件：轴心受拉构件： 钢混屋架下弦杆、钢混屋架下弦杆、 高压圆形水管、高压圆形水管、 圆形水池壁等圆形水池壁等偏心受拉构件：偏心受拉构件： 矩形水池壁、矩形水池壁、 浅仓的墙壁等浅仓的墙壁等钢筋混凝土折线屋架钢筋混凝土折线屋架4.4 4.4 受拉构件受拉构件 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土