第3章3.3节：钢筋混凝土受压和受拉构件

As ' 1256 A 9000
1.4% 3%
（3）确定柱截面承载力
Nu 0.9( fc A fyAs)
=0.9×0.911×(11.9×300×300+300×1256) =1187.05×103N=1187.05kN＞N=800kN
此柱截面安全。
3.3.3 偏压构件
3.3.1 受压构件构造要求
——材料强度
《混凝土规范》规定受压钢筋的最大抗压强度设计值为410N/mm2。 混凝土： 一般柱中采用C25~ C40 ，对于高层建筑的底层柱可采用 更高强度等级的混凝土，例如采用C40或以上； 纵向受力钢筋： 一般采用HRB(F)500和HRB(F)400级热轧钢筋。
3.3.1 受压构件构造要求——纵筋的构造
纵筋直径与根数：
通常采用 12～32mm， 直径宜粗不宜细，根数宜少不宜多，保证对称配置。
方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于４根， 圆柱中不宜少于8根且不应少于6根。
轴心受压构件纵筋应 沿截面周边均匀布置， 偏心受压构件纵筋应 布置在偏心方向两侧。
净距≥50mm，P64 中距≤300mm
Elevated highway. Taken during construction. Designed as concrete box girders, these bridges were cast in place and post-tensioned. (Vienna, Austria)
箍筋： 宜采用HRB(F)400、 HRB(F)335和HPB300级等热轧钢筋。
——截面型式及尺寸要求
轴心受压柱以方形为主， 偏心受压柱以矩形为主
3.3.1 受压构件构造要求
——截面型式及尺寸要求
一般应符合:l0/h≤25 以及l0/b≤30；h/b=1.5~3.0 柱截面尺寸符合模数：800mm及
长短柱的破坏特征：
1、轴心受压短柱
临近破坏时，柱子表面出现 纵向裂缝，箍筋之间的纵筋 压屈外凸，混凝土被压碎崩 裂而破坏。
混凝土：f c
钢筋
：
f

y
2、轴心受压长柱
破坏时首先在凹边出现纵向 裂缝，接着混凝土压碎，纵 筋压弯外凸，侧向挠度急速 发展，最终柱子失去平衡， 凸边混凝土拉裂而破坏。
3.3.2 轴压构件承载力
造要求。
3. 了解受压短柱和长柱的破坏特征。
重点
受压构件的材料、截面形式尺寸、以及配筋构 造要求。
难点
受压构件纵向受力钢筋和箍筋的作用。
3.3.1 受压构件的构造要求-基本定义
根据受力的方向是指向截面，还是离开截面， 可分为纵向受压构件和纵向受拉构件； 根据力的作用线与截面轴线的位置关系， 可分为轴心受力构件和偏心受力构件。 其中,偏心受力构件，又可以分为单向偏心和双向偏心。
级别，混凝土强度等级。
求：柱的受压承载力Nu，或已知轴向力设计值Ｎ
，判断截面是否安全。
【例2】某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸
b×h=300×300mm，采用4 20的HRB335级（fy′=300N/ mm2）钢筋，混凝土C25（fc=9.6N/mm2），l0=4.5m，承 受轴向力设计值800kN，试校核此柱是否安全。
36.5
146
0.29
22
19
76
0.70
44
38
153
0.26
24
21
83
0.65
46
40
160
0.23
26
22.5
90
0.60
48
41.5
167
0.21
28
24
97
0.56
50
43
174
0.19
3.3.2 轴压构件承载力——普通箍筋柱
1、基本公式
N

Nu

0.9(
fc A
f
' y
As'
)
Nu长 /Nu短
3.3.1 受压构件构造要求——纵筋的构造
纵筋的配筋率： 全部纵向受压钢筋的配筋率
As' 100 %
一般不超过5％，通常在1 ％～2％之间。 同时一侧纵向受压钢筋的配筋率不应小于
bh
0.2％。
钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率（％ ）
受力类型
最小配筋百分率
全部纵向钢筋
0.6
受压构件
受拉破坏
3.3.3 偏压构件
大偏心受压破坏（受拉破坏）
破坏特征： 加载后首先在受拉区出现横向裂缝，裂
以下取50mm的倍数；800mm以上
取100mm倍数。
方形与矩形截面的尺寸 不宜小于250mm×250mm
受压构件的配筋：
（1）纵向受力钢筋 （2）箍筋
作用： 一 协助混凝土承受压力，以减小构 件尺寸； 二 承受可能的弯矩，以及混凝土收 缩和温度变形引起的拉应力； 三 防止构件突然的脆性破坏。
作用： 保证纵向钢筋的位置正确，防止 纵向钢筋压屈，从而提高柱的承 载能力。
【解】查表得
f
' y
=300N/ mm2，fc=11.9N/mm2，As
=1256 mm2
（1）确定稳定系数
l0/b=4500/300=15

1
1 0.002( l0 / b 8 )2
1
1 0.002(15 8)2
=0.911
（2）验算配筋率
m in
0.6%
'
框架结构中的柱 (Columns of Frame Structure)
桩基础 (Pile Foundation)
偏心受 压构件
工业和民用建 筑中的单层厂 房和多层框架 柱
偏心受压构件
偏心受压构件拱和 屋架上弦杆，以及 水塔、烟囱的筒壁 等属于偏心受压构 件
屋架结构中的上弦杆 (Top Chord of Roof Truss Structure)
第3章第3.3节 钢筋混凝土受压和受拉构件
本节主要内容
3.3.1. 受压构件的构造要求 3.3.2. 轴心受压构件承载力计算 3.3.3. 偏心受压构件正截面与斜截面承载力计算 3.3.4. 偏心受拉构件构造要求及其承载力计算
第一讲
教学目标：
1. 了解受压构件纵向受力钢筋和箍筋的作用。 2. 掌握受压构件的材料、截面形式尺寸，以及配筋构
长短柱的承载力：
在同等条件下，（即截面相同，配筋相同，材料相同）， 长柱受压承载能力低于短柱受压承载能力。
N N 长柱承载力
l
s
u
u
短柱承载力
柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发 生“失稳破坏”的现象。
《混凝土设计规范》采用稳定系数中来表示长柱承载力的降低程度


N
l u
偏压柱h≥ 600mm时， 应设置10～16mm的纵向构造钢筋。
受压构件复合井字箍筋
对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍 筋。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。
柱钢筋图
电渣压力焊
箍筋加密
3.3.2 轴心受压构件承载力计算
配置纵筋和普通箍筋的柱， 称为普通箍筋柱； 配置纵筋和螺旋筋 或焊接环筋的柱， 称为螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。
普通箍筋柱中，箍筋是构造钢筋。 螺旋箍筋柱中，箍筋既是构造钢筋 又是受力钢筋。
螺旋筋或焊接环筋的套箍作用可约 束核心混凝土的横向变形，使核心 混凝土处于三向受压状态，从而间 接地提高混凝土的纵向抗压强度。
普通钢箍柱 Tied Columns
螺旋钢箍柱 Spiral Columns
3.3.2 轴压构件承载力
【解】fc=14.3N/mm2，fy′=300N/mm2， =10 .0
（1）初步确定柱截面尺寸
设ρ ′= As ' = 1%， =1，则
A
A
N
1400 103
=89916.5mm2
0.9( fc ' f y ') 0.9 1 (14.3 1% 300)
选用方形截面，则b=h= 89916 .5=299.8mm，取用 h=300mm。
=1677mm2
（4）验算配筋率
' As '
A
1677 300 300
=1.86%
m in＞ =0.6%，且＜3% ，满足最小配筋率要求，且勿
需重算。
纵筋选用4 25（As′=1964mm2），箍筋配置φ8@300， 如图。
Φ8@300
4 25
300
300
（2）截面承载力复核 已知：柱截面尺寸b×h，计算长度 l0 ，纵筋数量及
Nus
长细值比越l小0/b越大，
L 0/b≤8 为短柱 1 L 0/b > 8 为长柱 1
3.3.2 轴压构件承载力 圆形截面
任意截面

1
1 0.002 (l0 / b 8)2
b 3d 2
b 12i
钢筋混凝土构件的稳定系数表
l0
l0
bd
l0

i
l0
l0
l0
bd
i
概
述
3.3.3 钢筋砼受压构件承载力计算
概
述
New Antioch Bridge. This high-level bridge completed in 1979 replaced an older truss-type lift bridge crossing the main shipping channel. The bridge consists of continuous spans of variable depth in Cor-Ten steel. Maximum span is 460 ft, and maximum height of roadway above water level is 135 ft. (California)