8钢筋混凝土受压构件解析

钢筋混凝土墙、柱施工钢筋混凝土柱配筋计算一、受压构件的概述1.轴心受压构件：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）。2.偏心受压构件：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；不通过二个主轴时，为双向偏心。3.工程应用：1）轴心受压构件：结构的中间柱（近似）；2）单向偏心受压构件：结构的边柱；3）双向偏心受压构件：结构的角柱。见图1中间柱角柱边柱二、受压构件的一般构造1、截面形式和截面尺寸形式:常用矩形或方形截面，（且b×h≥250×250mm）也有Ⅰ、T、○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，接受Ⅰ字形，在拱结构中，接受T形，在柱、电杆、烟囱等可接受○形及环形。尺寸：最小高度、刚度要求。长细比宜限制在l0/b≤30或l0/d≤25。柱h≤800mm，以50mm为模数h＞800mm，以100mm为模数2、材料选择：1、混凝土：选择强度等级较高的混凝土，C20~C50。2、钢筋：不宜选择高强钢筋，HRB335、HRB400。若钢筋的屈服应变小于混凝土破坏时的应变，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，则混凝土破坏时钢筋未屈服。所以，钢筋不宜接受高强钢筋。柱中为什么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，不能成充分发挥抗压作用。

（三）纵向钢筋：钢筋直径及间距、布置、配筋率等。级别：接受HRB335、HRB400级直径：纵筋直径d≥12mm，常在12~32mm之间选用，宜用较粗钢筋根数，矩形时不小于4根，圆柱不宜少于8根，且不小于6根；配劲率：配筋率ρmin≥0.6%，ρmax≤5%钢筋净距:≥50mm，中距≤300mm（受力钢筋）当偏心受压柱h≥600mm时，侧面应设d为10~16mm的纵向构造钢筋；（四）箍筋：钢筋直径及间距、布置、配箍率等。

柱中箍筋应做成封闭式；箍筋直径不应小于纵向钢筋直径的四分之一，且不应小于6mm；箍筋间距不应大于纵向钢筋最小直径的15倍，且不应大于400mm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3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于纵向受力钢筋直径的10倍，且不大于200mm，其末端应做1350的弯钩。当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多余3根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多余4根时，应设置复合箍筋。52.4构造要求（5）常见箍筋形式：b≤400b≤400h≤600b≤400600＜h≤1000b≤4001000＜h≤1500（a）（b）（c）（d）（a）轴心受压（b）、（c）、（d）偏心受压52.4构造要求（5）常见箍筋形式：b＞400b≤400600＜h≤1000b≤4001000＜h≤1500（e）（f）（e）轴心受压（f）、（g）偏心受压（g）一、概述1、轴心受压构件分类一般箍筋柱：纵筋+一般箍筋（矩形箍筋）螺旋箍筋柱：纵筋+螺旋式箍筋2、轴压构件中纵筋和箍筋的作用二、配有一般箍筋的轴压构件（一）试验探讨分析1、柱的分类：短柱（对一般截面L0/i≤28；对矩形截面L0/b≤8）、长柱。轴心受压构件承载力计算当构件的四周发生向外突出破坏。3、长柱的试验探讨会发生失稳破坏。《规范》中接受承载力降低系数（称为稳定系数）考虑这种影响查表2-1。p1462、短柱的试验探讨（二）正截面承载力计算公式Nu=0.9(fcA+fyAs)正截面设计计算步骤①确定截面尺寸，可按工程阅历配筋率为1%一般箍筋柱（正方形）的方法确定；②确定实际稳定系数。③确定纵向受压钢筋截面面积，④计算实际配筋率⑤确定钢筋例题1某无侧移多层现浇框架结构的其次层中柱，承受轴心压力N=1840KN，楼层高H=5.4m，混凝土等级为C30（fc=14.3N/mm2）,用HRB400级钢筋配筋（fy′=360N/mm2）,是设计该截面。解：①初步确定截面尺寸按工程阅历假定受压钢筋配筋率ρ′为1%，先不考虑稳定系数的影响，按一般箍筋柱正截面承载实力计算公式确定截面尺寸。将截面设计成正方形,则有：取：b＝h＝350mm②计算

l0＝1.25H=1.25×5.4=6.75（m）

l0／b＝6.75／0.35=19.3,查表得：＝0.776③计算AS′④验算最小配筋率配筋符合要求选配820钢筋（2513mm2）820螺旋式箍筋柱的正截面受压承载力计算（一）试验探讨分析1、螺旋式箍筋柱的受力特点：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；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束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载实力。2、螺旋箍筋又称为“间接钢筋”，产生“套箍作用”。（二）截面承载力计算:略（不需驾驭）（三）运用螺旋式箍筋柱的条件留意事项。（3）应用应留意的问题①螺旋箍筋柱的承载实力不得大于一般箍筋柱承载实力的1.5倍；◆如遇下列状况之一，不考虑螺旋箍筋的影响，按一般箍筋柱计算承载力②当l0/d＞12,因瘦长比太大，螺旋箍筋对混凝土的约束作用难以发挥；③按螺旋箍筋柱算得的承载力比按一般箍筋柱算得的还低；④当间接钢筋的换算面积ASSO小于全部纵筋面积的25%，⑤螺旋箍筋或焊接环式箍筋间距不应大于dcor/5及80mm,也不宜小于40mm，纵筋根数不宜少于8根，沿四周等间距布置。偏心受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，力的等效作用如图2-2所示。Ne0NM=Ne0＝图2-2

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态，在弯矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被压坏，也有可能混凝土首先被拉坏，因此，偏心受压构件分为两种破坏特征。大偏心受压柱小偏心受压柱（1）大偏心受压破坏——受拉破坏

此类破坏在压力的偏心距较大，发生塑形破坏。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——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）,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，这种破坏无明显预兆。5.2偏心受压构件σsASfy′AS′e0NbhfyASfy′AS′e0NbhσsASfy′AS′e0Nbh（a）（b）（c）（a）大偏心受压：受压区高度较小（b）小偏心受压：受压区高度较大（c）小偏心受压：全断面受压受压区高度图2-3偏心受压破坏形态矩形截面偏心受压承载力计算（1）大小偏心界线从两种偏心受压的破坏特征可以看出，两者之间的根本区分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状况是完全一样的，因此其判别方法应当是完全一样的，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：大偏心受压：ξ≤ξb或x≤xb小偏心受压：ξ＞ξb或x＞xb（2）影响截面承载力的因素1、计算偏心距(压力本身作用的偏心矩)e0=M/N2、附加偏心矩:(混凝土的非匀整性及施工质量等方面的缘由)，ea取值为：20mm及偏心方向截面尺寸的1/30的较大者。3、初始偏心矩ei：（计算中引用）ei＝e0＋ea（3）判定大小偏小受压构件

（5-9）注：h0——截面有效高度h0=h-40、50（C25以上、C20)（4）偏心矩增大系数η

对于矩形、T形、工字形按下式计算式中：l0——构件计算长度；(笔记）

h——截面高度；

A——构件截面积；

ζ1——偏心矩对截面曲率的影响系数当l0/h≤5时，取η=1.0反之l0/h>5时，η计算。ζ2——瘦长比对截面曲率的影响系数，当l0/h≤15时，取ζ2=1.0；反之l0/h>15时，ζ2计算。1、大偏心公式例题矩形截面偏心受压柱的截面尺寸b×h=300×400mm2,柱的计算长度l0=2.8m,as=as’=40mm,混凝土强度等极为C30（fc=14.3N/mm2,a1=1.0）,用HRB400钢筋（fy＝

fy’＝360N/mm2）,轴向压力N=340kN,弯矩设计值M=200kN.m,按对称配筋计算钢筋的面积。①计算偏心矩ei

ei＝e0

＋ea（e0初始偏心矩，ea附加偏心矩）ea取值为:20mm及偏心方向截面尺寸的1/30的较大者,故取ea=20mmei＝e0

＋ea=588+20=608mm

②计算由于侧向挠曲引起的偏心矩增大系数ηl0/h＝2800/400=7.0>5,因此必须考虑纵向弯曲的影响

h0

＝h－as=400－40=360mm③初步推断大小偏心若ηei＞0.3h0,则按大偏心计算，反之按小偏心计算。ηei＝1.021×608＝621mm＞0.3h0＝0.3×360=108mm，因此先按大偏心计算。④