4 钢筋混凝土结构基本构件4

破坏特征是受拉钢筋首先达到屈服，然后受压钢筋 也能达到屈服，最后由于受压区混凝土压碎而导致 构件破坏，这种破坏形态在破坏前有明显的预兆， 属于延性破坏。所以我们把这类破坏称为受拉破坏。
4.3 钢筋混凝土受压构件
4.3.1 工程实例和基本构造 以承受轴向压力为主，并同时承受弯矩、剪力的构
件，如多层框架房屋和单层厂房中的柱是典型的受 压构件。柱把屋盖和楼层荷载传至基础，是建筑结 构中的主要承重构件。此外，桥梁结构中的桥墩、 桩，桁架中的受压弦杆，腹杆，以及刚架，拱等均 属受压构件。 受压构件按轴向压力在截面上作用位置的不同可区 分为：轴心受压构件、单向偏心受压构件及双向偏 心受压构件。 在工程设计中，对以恒载为主的等跨多层房屋的中 间柱，和只承受节点荷载的桁架受压弦杆及腹杆可 近似地按轴心受压构件设计，或以轴心受压构件作 为估算截面，复核承载力的手段。多层框架结构房 屋的柱，在地震作用下常同时受到轴向力及两个方 向弯矩的作用，属于双向偏心受压构件。如图4.36 所示。
2. 混凝土
受压构件承载力主要取决于砼强度，应 采用强度等级较高的砼。目前我国一般 结构中柱的混凝土强度等级常用 C25~C40，在高层建筑中，C50~C60级 混凝土也经常使用。
3. 钢筋 （1）柱中纵向受力钢筋应符合下列规定 ① 纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm；圆柱中纵向钢筋 宜沿周边均匀布置，根数不宜少于8根，且不应少于6根； 轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不 应小于0.5%；当混凝土强度等级大于C50时不应小于0.6%； 一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%，受拉钢筋最小配 筋率的要求同受弯构件。考虑到施工布筋不致过多影响 混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超过5%。
3. 普通箍筋柱设计步骤 实际工程中遇到的轴心受压构件的设计问题可
以分为截面设计和截面复核两大类。 （1）截面设计 截面设计时一般先选定材料的强度等级，结合
建筑方案，根据构造要求或参考同类结构确定 柱的截面形状及尺寸。 （2）截面复核 截面复核步骤比较简单，因为只需将已知的截 面尺寸、材料强度、配筋量及构件计算长度等 相关参数代入公式（4.50）便可。若该式成立， 说明截面安全；否则，为不安全。
N
0.9( fc A
f
' y
As'
)
（4.50）
图4.38 轴心受压柱的计算图形
式中 ——钢筋混凝土轴心受压构件的稳 定系数；；
—fc—混凝土的轴心抗压强度设计值；
—A —构件截面面积，当纵向钢筋的配筋 率大于0.03时，A改用Ac＝A－As’； f—y'—纵向钢筋的抗压强度设计值；
As’——全部纵向钢筋的截面面积。
长柱承截力降低的程度。试验的实测结果 表明，b越大， 值越小。当l0/b≤8 时，构件的计算长度l0与构件两端支承情 况有关，在实际工程中，由于构件支承情 况并非完全符合理想条件，应结合具体情 况按表4.12的规定取用。
2. 普通箍筋柱的计算
在轴向力设计值N作用下，轴心受压构件承 载力计算公式可按下式计算（图4.38）：
图4.36 受压柱
1. 截面形式和尺寸
受压柱可以采用方形或矩形截面，也可 采用T形、工字形截面。桩常用圆形截 面。截面长边布置在弯矩作用方向，矩 形柱的截面宽度和高度均不宜小于 300mm，柱截面高度与宽度的比值不 宜大于3；圆柱的截面直径不宜小于 350mm； I形截面柱的翼缘厚度不宜小 于120mm，腹板厚度不宜小于100mm； 柱的剪跨比宜大于2。
4.3.2 轴心受压构件
纵向钢筋及普通箍筋柱——普通箍筋的作用 是防止纵向钢筋压屈，并与纵筋形成钢筋骨 架，便于施工。
纵向钢筋及螺旋箍筋柱——螺旋箍筋是在纵 筋外围配置连续环绕的间距较密的螺旋筋或 间距较小的焊接钢环，其作用是使截面中间 核心部分的混凝土形成约束混凝土，可提高 构件的承载力和延性。 本节重点介绍普通箍 筋柱设计计算方法。
(a) 轴心受压短柱的破坏形态
(b)轴心受压长柱的破坏
图4.37 普通箍筋柱
1. 轴心受压构件的破坏特征
按照长细比l0/b的大小，轴心受压柱可 分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱， 当l0/b≤8时属于短柱，否则为长柱。其 中l0为柱的计算长度，b为矩形截面的短 边尺寸。
在同等条件下，即截面相同，配筋相同， 材料相同的条件下，长柱承载力低于短柱 承载力。在确定轴心受压构件承截力计算 公式时，规范采用构件的稳定系数 来表示
4.3.3 偏心受压构件
1. 偏心受压构件的破坏形态及其特征 根据钢筋混凝土偏心受压构件正截面的受力特点与
破坏特征，偏心受压构件可分为大偏心受压构件和 小偏心受压构件两种类型。
（1）大偏心受压（受拉破坏） 大偏心受压构件破坏时，远离轴向力一侧的钢筋先
受拉屈服，近轴向力一侧的混凝土被压碎。这种破 坏一般发生在轴向力的偏心距较大，且受拉钢筋配 置不多的情况。
（2）箍筋 ① 柱及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式；对圆柱中
的箍筋，搭接长度不应小于锚固长度，且末端应做成135° 弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的5倍。 ② 箍筋间距不应大于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。 ③ 箍筋直径不应小于d/4,且不应小于6mm，d为纵向钢筋的最 大直径。 ④ 当柱中全部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最小直径的10倍， 且不应大于200mm；箍筋末端应做成135°弯钩且弯钩末端 平直段长度不应小于箍筋直径的10倍；箍筋也可焊成封闭 环式。 ⑤ 当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时， 或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多于4 根时，应设置复合箍筋；
② 当偏心受压柱的截面高度h≥600mm时，在柱的侧面上应 设置直径为10-16mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合 箍筋或拉筋。
③ 柱中纵向受力钢筋的净间距不应小于50mm。 ④ 在偏心受压柱中，垂直于弯矩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。