钢筋混凝土受压构件承载力

第
混凝土结构设计原理 六
章
§7.1 轴心受压柱正截面承载力计算
7.1.1 配有纵筋和箍筋柱承载力的计算
◆ 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 ◆ 通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、 混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心 距。 ◆ 但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁 架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受 压构件计算。
当l0 b
8 ~ 34， 1.177 0.21l0
b
当l0 b
35 ~ 50， 0.87 0.12 l0
b
计算长细比l0/b时，l0的取值
• 与构件两端支撑条件有关：
• 两端铰支 l0= l，
• 两端固支 l0=0.5 l
实际计算时可直接 查表
• 一端固支一端铰支 l0=0.7 l
• 一端固支一端自由 l0=2 l
100mm为模数。
二、砼
❖受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强
其余各层柱 l0 = 1.5H
注：其中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面 的高度；对其余各层柱为上下层楼盖顶面之间的高度
2.承载力计算公式
N Nu 0.9 ( fc A f yAs)
N——轴向力设计值；
——稳定系数，见附表21；
fc——混凝土的轴心抗压强度设计值 A——构件截面面积； fy——纵向钢筋的抗压强度设计值； A’s——全部纵向钢筋的截面面积。 0.9——可靠度调整系数
与纵筋组成空间骨架，减少纵筋 的计算长度因而避免纵筋过早的 压屈而降低柱的承载力。
1 轴心受压短柱在短期荷载作用下的应力分布及破坏形态
加载初期 整个截面的应变是均匀分布的
荷载增加 整个截面的应变迅速增加
加载末期 混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝
保护层剥落，纵筋向外凸，砼被压碎而破坏
轴心受压构件正截面承载力计算
当轴向力作用线与构件截面重心轴线平行且沿偏离两个 主轴时。
N
eA N
er N
exey
(a) 轴心受压
(b) 单向偏心受压 (c) 双向偏心受压
受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破 坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。
概
述
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
第七章 钢筋混凝土受压构件承载力
概述
轴心受压构件：
轴向力的作用线与构件截面重心轴线相重合时。
偏心受压构件：
当弯矩和轴力共同作用于构件上，可看成具有偏心的轴向压 力的作用或当轴向力作用线与构件截面重心轴线不重合时。
单向偏心受压构件：
当轴向力作用线与构件截面重心轴线平行且沿某主轴偏 离重心时。
双向偏心受压构件：
截面形式：
正方形、矩形、圆形、多边形、环形等
配筋形式：
纵向钢筋+箍筋
箍筋种类: 普通配箍 密布螺旋式 环形配箍
(a) 普通箍筋的柱
(b) 螺旋式箍筋柱
(c) 焊接环式箍筋柱
图6-2 轴心受压柱
纵向钢筋作用: 帮助混凝土承担压力防止混凝土
出现突然的脆性破坏，并承受由 于荷载的偏心而引起的弯矩。 箍 筋 作 用:
弹塑性阶段
应力－荷载曲线示意图
破坏形态
1、随着荷载的增加，混凝土的应力 增加较慢，钢筋的应力增加较快；
2、对于钢筋混凝土短柱，不论受压 钢筋在构件破坏时是否屈服，构件 的承载力都是由混凝土的压碎来控 制的；
3、钢筋混凝土短柱破坏时，压应变 在0.0025~0.0035 之间，规范取为 0.002 ，相应地，纵筋的应力为：
纵向钢筋配筋率大于3％时，式中A应改用Ac：Ac= A- A’
注意要满足最小配筋率的要求，全部为0.6％，每侧为0.2％。
3 受压构件的构造要求 一、截面形式和尺寸 ❖采用方形或矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，
长短边比值1.5～2.5。也可采用T形、工字形截面。桩常用圆 形截面。
❖截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长300mm。 ❖截面边长 800mm，50mm为模数，边长800mm，以
l0 l
l0 0.7l
l0 0.5l
l0 2l
(a) 两端铰支承 (b)端铰支承，一端固定 (c)两端固定 (d)一端固定，一端自由
图 6.8 柱的计算长度
如：一般多层房屋的钢筋混凝土框架柱：
现浇楼盖：
底层柱 其余各层柱
l0 = 1.0H l0 = 1.25H
装配式楼盖： 底层柱
l0 = 1.25H
1.4
1.2
1.0
1.177 0.021l0
b
0.8
0.87 0.012 l0
b
0.6
0.4
0.2
按“规范”取值
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
值的试验结果及规范取值
• 稳度定，系b数为与柱构截件面的短长边细）比l有0/b关（ l0 为柱的计算长
长细比l0/b 越大，值越小。 l0/b8时，=1；考 虑混凝土强度等级，钢筋种类及配筋率得出以下统计关系：
s
' s
0.002 2 10 5
400 N
mm 2
不同箍筋短柱的荷载—应变图
A——不配筋的素砼短柱；
普通钢箍柱
百度文库
B——配置普通箍筋的钢筋砼短柱；
C——配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。
螺旋钢箍柱
矩形截面轴心受压长柱
前述是短柱的受力分析和破坏 特征。对于长细比较大的长柱，试 验表明，由于各种偶然因素造成的 初始偏心距的影响是不可忽略的。 加载后由于有初始偏心距将产生附 加弯距，这样相互影响的结果使长 柱最终在弯矩及轴力共同作用下发 生破坏。对于长细比很大的长柱， 还有可能发生“失稳破坏”的现象 ，长柱的破坏荷载低于其他条件相 同的短柱破坏荷载。
试验结果
试件为配有纵筋和箍筋的短柱。 柱全截面受压，压应变均匀。钢筋 与砼共同变形，压应变保持一样。
荷载较小，砼和钢筋应力比符合弹模比。
荷载加大，应力比不再符合弹模比。
荷载长期持续作用，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起
应力重分配。
破坏时，砼的应力达到
fc ，钢筋应力达到
f
y
。
短柱的承载力设计值 Nu fc A f yAs
ss sc
500
100
400
80
300
60
200
40
100
20
ss
sc
钢筋混凝土之间的应力重分布：
初期（荷载小），钢筋与混凝土 应力之比等于弹模之比。
后期（荷载增加），混凝土塑性 变形发展，弹模降低，钢筋应力 增长加快，混凝土应力增长变慢。
0
200
400
弹性阶段
600 800 1000 N(kN)