关于混凝土局部受压承载力-朱炳寅-

1、 11Building Structure设计交流We learn we go关于混凝土构件局部受压承载力的计算问题朱炳寅/中国建筑设计研究院,北京100044混凝土结构设计规范(GB500102002(简称混凝土规范第7.8.1条规定,配置间接钢筋的混凝土构件,其局部受压可按公式7.8.1-1计算。工程设计中,配置间接钢筋的情况多出现在预应力混凝土钢筋的锚头区域,普通钢筋混凝土构件(如钢筋混凝土柱与基础的交接处等一般都不配置间接钢筋。对于未配置间接钢筋的混凝土构件,应按混凝土规范附录A 第A.5.1条的要求,按素混凝土构件验算其局部受压承载力。 1 配置间接钢筋的情况满足混凝土规范图7.8.

2、3要求时,可确定为第7.8.1条所规定的配置间接钢筋的情况,其中间接钢筋主要指方格网式钢筋网片、螺旋式配筋等。配置间接钢筋的混凝土构件,其局部受压区的截面尺寸应符合下式要求:l F c c n 1.35l l f A (1l (2配置间接钢筋的混凝土构件,当其核心面积cor A lA 时,局部受压承载力按混凝土规范式7.8.3-1的右端项计算。 2 不配置间接钢筋的情况当不配置间接钢筋或配置的间接钢筋不符合混凝土规范图7.8.3要求时,只可按素混凝土构件验算其局部受压承载力。当局部受压面上仅有局部荷载作用时:l F cc l l f A (3当局部受压面上尚有非局部荷载作用时:l F cc (

3、l l f A - (4式中:l F 为局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值;b A 为局部受压的计算底面积,根据同心对称原则按混凝土规范图7.8.2确定;l A 为局部受压面积;为荷载分布影响系数:当局部受压面上的荷载为均匀分布时,取=1;当局部受压面上的荷载为非均匀分布(如梁、过梁等的端部支承面时,取=0.75;为非局部荷载设计值产生的混凝土压应力;l 为混凝土局部受压时的强度提高系数,按式(2计算;cc f 为素混凝土的轴心抗压强度设计值,取cc f =0.85c f ,其中c f 按混凝土规范表4.1.4确定。工程设计中,常采用高强度等级的钢筋混凝土柱,而基础或基础梁则通常采用相

4、对较低的混凝土强度等级且不配置间接钢筋,因此,需要进行局部受压承载力的计算。 以轴心受压的钢筋混凝土柱、基础交接面为例,取1=,cc c 0.85f f =,则式(3可改写为:l F cc l l f A =0.85c l l f A (5比较式(5与式(1可以发现,不配置间接钢筋时的局部受压承载力仅为配置间接钢筋时的63%。(1当l =1(如:角柱下平板式基础无挑边时,不配置间接钢筋的局部受压承载力较低,因此,应特别注意控制边、角柱及其基础设计,控制钢筋混凝土柱的轴压力设计值、适当扩大基础顶面积,以加大混凝土局部承压面积l A ,提高l 数值。当钢筋混凝土柱底截面的轴压力系数N max c

5、N f bh =0.85(应注意:在抗震建筑中,轴压比是结构设计经常提到的概念,而在轴压比的计算中一般不包括非抗震设计的组合,因此与抗震设计中的轴压比最大值对应的轴力不一定是柱轴力的最大值。当活荷载很大、或静荷载很大时尤其应注意时,有:max N c1c1c20.85l l N f A f A = (6式中:c1A 为在基础顶面处的柱截面面积;c1f ,c2f 分别为柱及基础混凝土的轴心抗压强度设计值。由于c1A =l A ,当l =1时,式(6可简化为:c2N c1/0.85f f = (7与钢筋混凝土柱相对应的基础的最低混凝土强度等级要求(按式(7计算见表1。l =1时 基础混凝土的最低强

6、度等级要求 表1钢筋混凝土柱轴压力系数N 柱混凝土强度等级 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 C80 C80 C75 C70 C65 C60 C60 C55 C75 C75 C70 C70 C65 C60 C55 C50 C70 C70 C70 C65 C60 C55 C50 C45 C65 C65 C65 C60 C55 C50 C45 C45 C60 C60 C60 C55 C50 C45 C45 C40 C55 C55 C55 C50 C45 C45 C40 C35 C50 C50 C50 C45 C40 C40 C35 C35 C45 C45 C45

7、 C40 C40 C35 C35 C30 C40 C40 C40 C40 C35 C35 C30 C30 C35 C35 C35 C35 C30 C30 C25 C25 C30C30C30C30C25C25C25C20(2当l =1.732(如:边柱下平板式基础时,l F cc l l f A =1.472c l f A ,当钢筋混凝土柱的轴压力系数 12Building StructureWe learn we go显改善(在同等轴压力系数下,相应基础的混凝土强度等级要求明显降低。(3当l =3(如中柱下基础时,l F cc l l f A =2.55c l f A ,基础局部承压问题更不明

8、显,见表3。l =3时 基础混凝土的最低强度等级要求 表3钢筋混凝土柱轴压力系数N 柱混凝土强度等级 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 C80 C35 C30 C30 C30 C30 C25 C25 C75 C30 C30 C30 C30 C25 C25 C25 C70 C30 C30 C25 C25 C25 C25 C20 C65 C30 C25 C25 C25 C25 C20 C20 C60 C25 C25 C25 C25 C20 C20 C20 C55 C25 C25 C20 C20 C20 C20 C20 C50 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C45 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C40 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C35 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C20 C30C20C20C20C20C20C20C20由表13不难看出,混凝土构件的局部受压承载力与局部受压时的强度提高系数l 关系最为密切,而由式(2可知,影响l 的主要因素是混凝土的局部受压面积b A ,为便于工程应用,将工程中各类常见情况的b A 绘于图1,其他情况可依据同心对称原则参考图1确定。 3 结论(1当混