第5章 钢筋混凝土受压构件

=1.0 0
（1）初步确定柱截面尺寸 As ' 设ρ ′= = 1%， =1，则 A 1400 103 N =89916.5mm2 A 0.9 ( f c ' f y ') 0.9 1 (14.3 1% 300)

.5=299.8mm，取用 h=300mm。 选用方形截面，则b=h= 89916
N N
l n s n
L 0/b≤8 为短柱
L 0/b > 8 为长柱
1 1
5.2 轴压构件承载力
圆形截面
任意截面
1 2 1 0.002(l 0 / b 8)
l0 b
≤8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
3d b 2
l0 b
30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50
A 100% bh
受力类型 受压构件
' s
受压钢筋的配筋率一般不超过3％， 通常在0.5 ％～2％之间。
钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率（％ ） 最小配筋百分率
全部纵向钢筋 一侧纵向钢筋 0.6 0.2
受弯构件、偏心受拉、轴心受拉一侧的受拉钢筋 45
ft
f y，且不小于0.2
5.1 受压构件构造要求——箍筋的构造
l0 d
26 28 29.5 31 33 34.5 36.5 38 40 41.5 43

0.52 0.48 0.44 0.40 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 0.19
5.2 轴压构件承载力——普通箍筋柱
1、基本公式
N Nu 0.9( fc A f A )
' y ' s
A—构件截面面积， 当配筋率大于3%时， A应改为Ac=A-As’
式中系数0.9，是考虑到初始偏心的影响， 以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性，引入的承载力折减系数。
5.2 轴压构件承载力
柱的计算长度L0取值:
注：表中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两层楼盖顶面之间的高度。
1．大偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受拉破坏） （点击播放视频）
受拉破坏
5.3 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 缝不断发展，裂缝处的拉力转由钢筋承担， 受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的 主裂缝，主裂缝延伸，受压区高度减小，最 后受压区出现纵向裂缝，混凝土被压碎导致 构件破坏。 类似于：正截面破坏中的适筋梁 属 于：延性破坏
5.1 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。 净距≥50mm， 中距≤300mm
5.1 受压构件构造要求——纵筋的构造
纵筋的配筋率：
5.2 轴压构件承载力
思 考 题：
5.1在受压构件中配置箍筋的作用是什么？什么情况下需设置复合箍筋? 5.2轴心受压短柱、长柱的破坏特征各是什么？为什么轴心受压长柱的 受压承载力低于短柱？承载力计算时如何考虑纵向弯曲的影响？
练
习:
5.1某钢筋混凝土正方形截面轴心受压构件，截面边长350mm，计算长 度6m，承受轴向力设计值N＝1500kN，采用C25 级混凝土，HRB335级 钢筋。试计算所需纵向受压钢筋截面面积。 5.2某钢筋混凝土正方形截面轴心受压构件，计算长度9m，承受轴向力 设计值N＝1700kN，采用C25级混凝土，HRB400级钢筋。试确定构件截 面尺寸和纵向钢筋截面面积，并绘出配筋图。 5.3矩形截面轴心受压构件，截面尺寸为450×600mm，计算长度8m， 混凝土强度等级C25，已配纵向受力钢筋 8 22（HRB335级），试计算 截面承载力。
（4）验算配筋率 As ' ' 1677 =1.86% A 300 300 ＞ =0.6%，且＜3% ，满足最小配筋率要求，且勿 min 需重算。
纵筋选用4 如图。
25（As′=1964mm2），箍筋配置φ8@300，
Φ8@300
300
4 25
300
（2）截面承载力复核
受压构件复合菱形箍筋
受压构件中的箍筋， 应做成封闭式 末端做成135°弯钩， 平直段长度≥10d
5.1 受压构件构造要求——箍筋的构造
搭接钢筋受拉时，箍筋间距S 不应大于5d，且不应大于100mm； 搭接钢筋受压时，箍筋间距S 不应大于10d，且不应大于200mm。 偏压柱h≥ 600mm时， 应设置10～16mm的纵向构造钢筋。

5.2 轴压构件承载力
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。 长柱承载力
N N
l n
长细比l 0/b越大， 值越小
s n
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
小 结
1. 纵向受力钢筋、箍筋的作用； 2. 纵向受力钢筋、箍筋的构造要求。
作业布置
思考题：5.1
第 5章
钢筋混凝土受压构件
第二讲
教学目标：
1. 掌握轴心受压构件普通箍筋柱的正截面承载力计算 2 .了解大小偏心受压构件破坏特征 。
重 点
轴心受压构件的截面设计和截面复核。
难 点
1. 轴心受压构件的破坏特征； 2. 大小偏心受压构件破坏特征。
2．计算方法 （1）截面设计 已知：构件截面尺寸b×h，轴向力设计值N，构 件的计算长度L0，材料强度等级fc fy’ 。 求：纵向钢筋截面面积As’ 计算步骤如图4.2.5。
【例1】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构，首层中柱按
轴心受压构件计算。该柱安全等级为二级，轴向压力设计值 N=1400kN，计算长度l0=5m，纵向钢筋采用HRB335级，混 凝土强度等级为C30。求该柱截面尺寸及纵筋截面面积。 【解】fc=14.3N/mm2，fy′=300N/mm2，
5.1 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为400N/mm2。 混凝土： 一般柱中采用C25及以上等级，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；
纵向钢筋： 一般采用HRB400和HRB335级热轧钢筋。
——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
5.3 偏压构件
1、偏心受压构件破坏特征 当e0 很小时，接近轴压构件 当e0 较大时，接近受弯构件
M e0 N
按偏心距和配筋的不同，偏压构件可分为受拉破坏和受压破坏
当偏心距e0较大，且受拉钢筋不太多时，发生受拉破坏。 当偏心距e0较小，或偏心距e0虽不小大，但受拉钢筋配置过 多时，均发生受压破坏。
=1256 mm2 As 【解】查表得 f y' =300N/ mm2，fc=11.9N/mm2，
（1）确定稳定系数 l0/b=4500/300=15

1 1 =0.911 1 0.002( l0 / b 8 )2 1 0.002(15 8) 2
（2）验算配筋率
min
已知：柱截面尺寸b×h，计算长度 l0 ，纵筋数量及
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。
5.1 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 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。
b 12i
l0 i
104 111 118 125 132 139 146 153 160 167 174
钢筋混凝土构件的稳定系数表
l0 d
≤7 8.5 10.5 12 14 15.5 17 19 21 22.5 24
l0 i
≤28 35 42 48 55 62 69 76 83 90 97

≤1.0 0.98 0.95 0.92 0.87 0.81 0.75 0.70 0.65 0.60 0.56
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
5.2 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。
As ' 1256 1.4% 3% 0.6% A 9000
'
（3）确定柱截面承载力
Nu 0.9 ( fc A f yAs)
=0.9×0.911×(11.9×300×300+300×1256)