1、第四章第四章 受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算4.1一般构造要求一般构造要求 4.2轴心受压构件截面承载力计算轴心受压构件截面承载力计算 4.3偏心受压构件正截面承载力计算偏心受压构件正截面承载力计算4.4偏心受压构件斜截面受剪承载力计算偏心受压构件斜截面受剪承载力计算 本章内容：一、受压构件概念一、受压构件概念:承受以轴向压力为主的构件属于受压构件。承受以轴向压力为主的构件属于受压构件。二、受压构件分类二、受压构件分类 1、轴心受压构件、轴心受压构件 当构件所受的纵向压力作用线与构件截面形心当构件所受的纵向压力作用线与构件截面形心轴线重合时为轴心受压构件轴线重合时为轴心受压构件,如如
2、(a)图。图。2、偏心受压构件 当纵向压力作用线与构件截面形心轴线不重合或在构件截面上同时作用有轴心力和弯距时，称为偏心受压构件,如(b)和(c)图。4.1一般构造要求一般构造要求 4.1.1材料强度等级 为了减小构件的截面尺寸，节省钢材，宜采用较高强度等级的混凝土。一般柱中采用 C25及以上等级的混凝土，对于高层建筑的底层柱，必要时可采用高强度等级的混凝土。受压钢筋一般采用 HRB335 级、HRB400 级和 RRB400 级；箍筋一般采用 HPB235 级、HRB335 级钢筋。4.1.2截面形式及尺寸 柱截面一般采用方形或矩形，特殊情况下也可采用圆形或多边形等。柱截面的尺寸主要根据内力
3、的大小、构件的长度及构造要求等条件确定。柱截面尺寸不宜过小，一般现浇钢筋混凝土柱截面尺寸不宜小于 250mm 250mm。为了施工支模方便，柱截面尺寸宜使用整数，800mm及以下的截面宜以50mm 为模数，800mm 以上的截面宜以100mm 为模数。4.1.3纵向钢筋 纵向钢筋的直径不宜小于12mm，通常在12-32范围内选用。钢筋应沿截面的四周均匀对称地放置，根数不得少于4根，圆柱中的纵向钢筋根数不宜少于8根。为了减少钢筋在施工时可能产生的纵向弯曲,宜采用较粗的钢筋。柱内纵筋的混凝土保护层厚度必须符合规范要求且不应小于纵筋直径，纵筋净距不应小于50mm，对水平位置上浇注的预制柱，其纵筋最小
4、净距与梁相同。在偏心受压柱中垂直于弯距作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm。4.1.3纵向钢筋 柱中全部纵筋的配筋率不应小于0.6%，当采用HRB400、RRB400级钢筋时，全部纵筋的最小配筋率应取0.5%，当混凝土等级在C60及以上时，全部纵筋的最小配筋率应取0.7%。在偏心受压柱中一侧纵筋的配筋率不应小于0.2%。从经济和施工方面考虑，柱内全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%。当偏心受压柱的截面高度h600mm时，在柱的侧面上应设置直径为1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。4.1.4箍筋 柱中箍筋应做成封闭式。箍筋间距不
5、应大于400mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于 15d(d为纵向受力钢筋的最小直径)。箍筋直径，当采用热轧钢筋时，其直径不应小于d/4(d为纵筋的最大直径)，且不应小于 6mm。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3%时，箍筋直径不宜小于8mm，且应焊成封闭环式，其间距不应大于10d(d为纵向受力钢筋的最小直径)，且不应大于200mm。当柱的截面短边不大于400mm且每边的纵筋不多于四根时，可采用单个箍筋；当柱的截面短边大于400mm且每边的纵筋多于三根时，或当柱截面的短边不大于400mm但各边纵筋多于四根时，应设置复合箍筋，见下页图 其他截面形式柱的箍筋见下图所示，但不允许采用有内折角的箍筋
6、，避免产生外拉力，使折角处混凝土破坏。4.1.5上、下层柱纵筋的搭接 在多层房屋中，柱内纵筋接头位置一般设在各层楼面处，通常是将下层柱的纵筋伸出楼面一段长度，1lal 2.1，且不应小于300mm；受压钢筋的搭1l不应小于al 7.0，且不应小于200mm。见下图。以备与上层柱的纵筋搭接。不加焊的受拉钢筋搭接长度不应小于接长度4.2轴心受压构件截面承载力计算轴心受压构件截面承载力计算4.2.1配有纵筋和普通箍筋的柱纵筋的作用：帮助混凝土承担压力，同时还承担由于荷载的偏心而引起的弯距。箍筋的作用：与纵筋形成空间骨架，防止纵筋向外压屈，且对核心部分的混凝土起到约束作用。一钢筋混凝土轴心受压柱的破坏
7、形态钢筋混凝土短柱，受到轴心力N的作用。N是分级加荷的，一开始整个截面的应变是均匀的，随着N的增加应变也增加，临破坏时，构件的混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝，混凝土保护层剥落，接着纵向钢筋向外鼓出，构件将因混凝土被压碎而破坏。在此加荷实验中，因为钢筋与混凝土之间存在着粘结力，所以它们的压应变是相等的，当加荷较小时，构件处于弹性工作阶段，荷载与钢筋和混凝土的应力基本上是线性关系，随着荷载的增加，混凝土的塑性变形有所发展，混凝土应力增加得愈来愈慢，而钢筋应力增加要快得多。当短柱破坏时，一般是纵筋先达到屈服强度，此时混凝土的极限应变为0.002，也即此时混凝土达到轴心抗压强度，而相应的纵向钢筋
8、应力值为400N/mm2，对于热轧钢筋已达到屈服强度，但对于屈服强度超过的钢筋，其受压强度设计值只能取400N/mm2，因此，在普通受压构件中采用高强钢筋作为受压钢筋不能充分发挥其高强度的作用，是不经济的。二轴心受压构件承载力计算公式 短柱的正截面承载力计算公式 sycsAfAfN式中 A构件截面面积；sA全部纵向钢筋截面面积；cf混凝土轴心抗压强度设计值；yf纵向受压钢筋抗压强度设计值；sN短柱的承载能力。长柱正截面的承载力计算公式)(sycslAfAfNN 考虑到构件为非弹性匀质体及施工中人为误差等因素引起构件截面形心与质量形心有可能不一致而导致截面上应力分布的不均匀性，规范通过对承载力乘
9、以0.9的方法修正这些因素对构件承载力的影响。因此，配有纵筋和普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压柱正截面承载力计算公式为)(9.0sycAfAfN式中 轴心压力设计值 钢筋混凝土构件稳定系数。当纵向钢筋配筋率大于3%时，公式中的A应代替为)(sAA三承载力计算方法 1、截面设计已知轴向设计力N，构件的计算长度，材料强度等级。设计构件的截面尺寸和配筋。步骤如下：初步估算截面尺寸。假设1%1)(9.0ycffNA估出求稳定系数求纵筋面积sA 验算配筋率 选配钢筋。2、截面复核已知截面尺寸和配筋、构件的计算长度、材料强度等级。求构件所能承担的轴向压力或验算截面在已知轴向力作用下是否安全。分析：若求轴向压力
10、设计值，则代入下式即可。)(9.0sycAfAfN若验算截面在已知轴向力作用下是否安全，则把代入上式求出的N与已知轴向力比较，如果是求出的N大，则安全，反之，则不安全。4.2.2配有纵筋和螺旋箍筋的柱 配有纵筋和螺旋箍筋的柱，其螺旋筋像环箍一样能约束核心混凝土在纵向受压时产生的横向变形，从而提高了混凝土抗压强度和变形能力。当荷载逐渐增大，螺旋筋外的混凝土保护层开始剥落时，螺旋筋内的混凝土并未破坏，应力随着荷载的增加而继续提高，因此，在计算中不考虑保护层混凝土的作用，只考虑螺旋筋内核心面积 的混凝土作为计算截面面积。螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承截力计算公式为：)2(9.0syssoycorcAfAfAfN corA式中 当混凝土强度等级在C50与C80之间时，按线性内插法确定。ssoA间接钢筋的换算截面面积；sAdAsscorsso1 cord构件的核心直径，按间接钢筋内表面确定；1ssA单肢箍筋的截面面积。42corcordA间接钢筋对混凝土约束的折减系数，当混凝土强度等级为C80时，取当混凝土强度等级不大于C50时，取=1.0；=0.85；corA螺旋筋内核心面积；
