1、2022年11月28日灵犀地教师根据高等职业院校土建类建筑结构课程教学要求制作钢筋混凝土纵向受力构件模块3钢筋混凝土受压构件的构造要求轴心受压构件承载力计算单向偏心受压构件承载力计算目录CATALOG钢筋混凝土受拉构钢筋混凝土偏心01掌握混凝土轴心受压构件正截面受压承载力的计算方法。02理解长细比对构件承载力的影响。03理解偏心受压构件的破坏形态和判别条件。04掌握混凝土偏心受压构件对称配筋的设计和校核过程。教学目标05理解混凝土受压构件的钢筋种类及其他构造要求。钢筋混凝土受压构件的构造要求u 3.1.1 钢筋混凝土受压构件的截面形状及尺寸u 3.1.2 混凝土强度等级u 3.1.3 纵向钢筋
2、的构造要求u 3.1.4 箍筋的构造要求3.1.1 钢筋混凝土受压构件的截面形状及尺寸u 形状：受压构件的截面形状一般采用方形、矩形或圆形，有时也可采用正多边形、环形或I形。u 尺寸：方形柱的截面尺寸不宜小于250mm250mm。同时，柱截面尺寸应符合模数要求，800mm及以下的，宜取50mm为模数；800mm以上的，可取100mm为模数。3.1.2 混凝土强度等级混凝土强度等级对受压构件的承载能力影响较大。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，一般采用C25、C30、C35、C40。3.1.3 纵向钢筋的构造要求（1）纵向钢筋不宜采用高强度钢筋。（2）纵向受力钢筋宜沿
3、四周均匀对称布置，宜用粗钢筋。（3）柱中纵向钢筋的净间距不应小于50mm，且不宜大于300mm。（4）偏心受压柱的截面高度不小于600mm时，在柱的侧面上应设置直径不小于10 mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋。（5）纵向钢筋的连接接头宜设置在受力较小处，可采用机械连接接头、焊接接头和搭接接头。对于直径大于28 mm的受拉钢筋和直径大于32 mm的受压钢筋，不宜采用绑扎的搭接接头。提示3.1.4 箍筋的构造要求p（1）箍筋一般采用HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500级钢筋。p（2）箍筋直径不应小于d/4(d为纵向钢筋的
4、最大直径)，且不应小于6 mm。p（3）箍筋间距不应大于400 mm及构件截面的短边尺寸，且不应大于15d(d为纵向钢筋的最小直径)。3.1.4 箍筋的构造要求p（4）柱中的周边箍筋应做成封闭式，如图a所示；箍筋末端应做成135弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的5倍。p（5）当柱截面短边尺寸大于400 mm且各边纵向钢筋多于3根时，或当柱截面短边不大于400 mm，但各边纵向钢筋多于4根时，应设置复合箍筋，如图b所示。轴心受压构件承载力计算3.2 轴心受压构件承载力计算长细比是影响受压构件破坏特征的主要因素之一，是受压构件的计算长度（l0）与截面尺寸特征值之比。对矩形截面，长细比是柱子
5、的计算高度与截面短边尺寸的比值，即l0/b；对于圆形截面，长细比是柱子的计算高度与圆形截面直径的比值，即l0/d；对于其他异形截面，长细比是柱子的计算高度与异形截面最小回转半径的比值，即l0/i。1.长细比柱子的计算高度（l0）与两端支撑条件有关。两端支撑越牢固，计算高度越大，承载能力越强。提示3.2 轴心受压构件承载力计算外力较小时，压应变的增加与外力的增长成正比，但随着外力的增加，变形增加的速度会快于外力增长的速度，且纵向钢筋越少，这种现象越明显。当外力增加到一定程度时，柱中开始出现细微的纵向裂缝，当临近破坏荷载时，柱四周会出现明显的纵向裂缝。最后，混凝土保护层剥落，纵向钢筋因压屈而向外凸
6、出，混凝土被压碎，即整个柱被破坏，如图所示。2.受压短柱的破坏特征轴心受压柱根据长细比的不同可分为短柱和长柱。提示3.2 轴心受压构件承载力计算当受压构件的长细比较大时，轴心受压构件虽是全截面受压，但随着压力的增大，长柱不仅会发生压缩变形，而且会产生较大的侧向挠度，使得截面上存在较大的附加弯矩。破坏时，受压一侧的混凝土被压碎，纵向钢筋因压屈而外凸；另一侧的混凝土被拉裂，产生水平分布的裂缝，如图所示。3.受压长柱的破坏特征当轴压力增加到破坏压力的60%70%时，侧向挠度的增长加快，最后构件在轴向压力和附加弯矩的作用下因失稳而破坏。提示3.2 轴心受压构件承载力计算4.正截面承载力计算试验研究表明
7、，长柱的承载力低于其他条件相同的短柱的承载力，混凝土规范采用构件的稳定系数来表示长柱承载力降低的程度。当轴心受压构件达到承载能力极限状态时，根据轴向压力的平衡条件（见图），钢筋混凝土轴心受压构件正截面承载力的计算公式为3.2 轴心受压构件承载力计算3.2 轴心受压构件承载力计算4.正截面承载力计算【解】（1）初步确定截面尺寸。根据工程经验，假定受压钢筋的配筋率为=1%，(2）验算配筋率。（3）计算柱截面受压承载力。该截面安全。单向偏心受压构件承载力计算u 3.3.1 偏心受压构件的破坏特征u 3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式3.3.1 偏心受压构件的破坏特征1.大偏心受压破坏大偏
8、心受压破坏具有明显预兆，变形能力较大，属于延性破坏，其破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋，故也称受拉破坏,如图所示.大偏心受压破坏具有明显预兆，变形能力较大，属于延性破坏，其破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋，故也称为受拉破坏。提示3.3.1 偏心受压构件的破坏特征2.小偏心受压破坏这种构件的破坏特征是靠近轴向压力一侧的外边缘混凝土达到极限压应变而被压碎，同时该侧的受压钢筋应力达到屈服强度，而远离轴向压力一侧的钢筋可能受压也可能受拉，但都未达到屈服强度，故又称受压破坏。这种破坏无明显预兆，属于脆性破坏，其破坏特征与配有受压钢筋的超筋梁相似
9、。如图所示。3.3.1 偏心受压构件的破坏特征3.两种破坏的界限受拉破坏和受压破坏的区别类似受弯构件中适筋梁与超筋梁的区别，它们之间存在着一种界限状态，称为界限破坏。其主要特点：在受拉钢筋应力达到屈服强度的同时，受压区混凝土被压碎。界限破坏形态也属于受拉破坏形态。受拉破坏与受压破坏也用界限相对受压区高度（b）作为界限。当b时，为大偏心受压构件；当b时，为小偏心受压构件。b按表采用。提示3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式 1.大偏心受压基本公式由静力平衡条件可得出大偏心受压时矩形截面抗压承载力设计值计算的基本公式为3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式 1.大偏心受压基本公式
10、3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式 2.小偏心受压基本公式如图所示的等效矩形应力图，由静力平衡条件可得出小偏心受压时矩形截面抗压承载力设计值计算的基本公式为3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式 2.小偏心受压基本公式3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式 2.小偏心受压基本公式3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式按大偏心构件计算。因对称配筋，故有3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式3.3.2 单向偏心受压构件
11、承载力计算基本公式按最小配筋率配筋。3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式3.3.2 单向偏心受压构件承载力计算基本公式钢筋混凝土受拉构件正截面承载力计算u 3.4.1 受拉构件的构造要求u 3.4.2 轴心受拉构件正截面承载力计算u 3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算3.4.1 受拉构件的构造要求n 受拉构件可分为轴心受拉构件和偏心受拉构件，而偏心受拉构件又可分为单向偏心受拉构件和双向偏心受拉构件。n 受拉构件的纵向受力钢筋宜沿截面周边均匀对称布置，并且宜优先选择直径较小的钢筋。n 受拉构件中应设置箍筋以固定纵向受力钢筋的位置，并与纵向受力钢筋形成骨架。箍筋一般采用HPB300
12、级钢筋，直径一般为48 mm，箍筋间距不宜大于200 mm。提示3.4.2 轴心受拉构件正截面承载力计算3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算构件的破坏取决于受拉钢筋的抗拉能力或混凝土受压区的抗压能力，这类情况称为大偏心受拉。提示3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算 1.小偏心受拉构件正截面承载力计算3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算 2.大偏心受拉构件正截面承载力计算3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算 2.大偏心受拉构件正截面承载力计算3.4.3 偏心受拉构件正截面承载力计算 2.大偏心受拉构件正截面承载力计算3.4.3 偏心受拉构件
13、正截面承载力计算钢筋混凝土偏心受力构件斜截面受剪承载力计算u 3.5.1 偏心受压构件斜截面受剪承载力计算u 3.5.2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算3.5.1 偏心受压构件斜截面3.5.1 偏心受压构件斜截面矩形、T形和I形截面的钢筋混凝土偏心受压构件，其斜截面受剪承载力的计算公式为3.5.2 偏心受拉构件斜截面对于偏心受拉构件来说，轴向拉力对截面受剪承载力是不利的，与无轴向拉力构件相比较，承受轴向拉力的构件的裂缝宽度较大，斜裂缝末端的剪压区较小甚至没有，因此，剪压区承担的剪力和咬合力降低。混凝土规范规定偏心受拉构件也应满足式矩形截面的钢筋混凝土偏心受拉构件斜截面受剪承载力的计算公式为思
14、考与练习1.思考题（1）在受压构件中设置箍筋的作用是什么？什么情况下需要设置复合箍筋？（2）计算轴心受压构件时为何要考虑稳定系数？（3）如何从破坏形态上区分偏心受压构件的两类破坏类型？（4）偏心受压构件正截面承载力计算时，为何要引入附加偏心距和偏心距增大系数？（5）大、小偏心受压破坏的界限是什么？（6）偏心受拉构件划分大、小偏心的条件是什么？大、小偏心破坏的受力特点有何不同？思考与练习2.单项选择题（1）对于钢筋混凝土轴心受压构件，稳定系数考虑了（）的影响。A.初始偏心距 B.荷载长期作用 C.两端约束情况 D.附加弯矩（2）钢筋混凝土轴心受压构件，两端约束情况越好，则稳定系数（）。A.越大
15、B.越小 C.不变 D.变化趋势不定（3）一般来讲，在其他条件相同的情况下，螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载力（）。A.高 B.低 C.相等 D.不确定（4）对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋，其原因是（）。A.这种柱的承载能力高 B.施工难度大 C.抗震性能不好 D.这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低，螺旋箍筋的作用不能得到发挥（5）在钢筋屈服前，轴心受压短柱随着压力的增加，混凝土压应力的增长速率（）。A.比钢筋高 B.比钢筋低 C.线性增长 D.与钢筋相等 思考与练习2.单项选择题（6）与普通箍筋柱相比，螺旋箍筋柱的主要破坏特征是（）。A.混凝土压碎，纵向钢筋屈服 B.混凝土压碎，纵向钢筋不屈
16、服 C.混凝土保护层剥落 D.箍筋屈服，柱才被破坏（7）螺旋箍筋柱的核心混凝土抗压强度高于fc，是因为（）。A.螺旋箍筋参与受压 B.螺旋箍筋使核心混凝土密实 C.螺旋箍筋约束了核心混凝土的横向变形 D.螺旋箍筋使核心混凝土中不出现内裂缝（8）为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变，应该（）。A.采用高强混凝土 B.采用高强钢筋 C.采用螺旋箍筋 D.加大构件截面尺寸（9）在配有普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件中，箍筋的作用主要是（）。A.抵抗剪力 B.约束核心混凝土 C.形成钢筋骨架，约束纵向钢筋，防止纵向钢筋压区外凸 D.以上三项作用均有 思考与练习3.多项选择题（1）结构上的荷载按其作用时间的长短和性质可分为（）。A.间接作用 B.永久荷载 C.可变荷载 D.偶然荷载（2）永久荷载的代表值有（）。A.标准值 B.组合值 C.准永久值 D.频遇值（3）可变荷载的代表值有（）。A.标准值 B.组合值 C.准永久值 D.频遇值（4）结构或构件承受作用效应的能力，主要与（）有关。A.材料性能 B.构件几何参数 C.计算模式的精确性 D.荷载思考与练习3.计算题思考与练习3.计算题谢谢观赏 敬请指正2022年11月28日灵犀地教师
