钢筋混凝土受压构件
钢筋混凝土教学课件—第6章受压构件的截面承载力
N
e0
N N
e0
e0
实际重心轴
s As
f y As
s As
f y As
f y As
s As
h0
(a )
h0
( b)
h0
(c)
10
有三种情况：
（1）如上图(a)所示：相对偏心距稍大且远侧钢筋较多；
A.N较小时，远侧受拉，近侧受压；
B.破坏时，远侧钢筋受拉但不能屈服，近侧钢筋受压屈服，
B.N较小时，全截面受压（远侧和近侧钢筋均受压）；
C.近侧受压程度小于远侧受压程度；
D.破坏时，近侧钢筋受压但不能屈服，远侧钢筋受压屈服，
远侧混凝土压碎； 综合（1）~（3）可知： （1）远侧钢筋均不能受拉且屈服；以混凝土受压破坏为标志，称 为“受压破坏”； （2）相对偏心距较小，称为“小偏心受压”；
1
3.本章重点：单向偏心受压构件（或简称偏心
受压构件） 二.工程应用 1.轴心受压构件：结构的中间柱（近似）； 2.单向偏心受压构件：结构的边柱； 3.双向偏心受压构件：结构的角柱； 如下图所示。
2
3
围范的载恒 受承柱的应相为分部影 阴，置布面平构结架框
柱边
柱角
柱间中
§6.1 受压构件一般构造要求
17
§6.5 矩形截面偏心受压构件正截面
受压承载力基本计算公式
一.区分大、小偏心受压破坏形态的界限
由下图可知：
1.受拉破坏时，远侧钢筋先受拉屈服，然后近侧钢筋受压屈服和近
侧混凝土压坏；
2.受压破坏时，近侧钢筋受压屈服和混凝土压坏时，远侧钢筋不能 受拉屈服； 3.界限破坏时，远侧钢筋受拉屈服和近侧混凝土压坏同时发生； 4.受压区太小（如 x 2a ），远侧钢筋先屈服，然后混凝土压坏， 但近侧钢筋不能受压屈服。
4钢筋混凝土受压构件承载力计算
4钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件的承载力计算是建筑结构设计中非常重要的一个步骤。
本文将围绕钢筋混凝土受压构件的承载力计算进行详细介绍。
首先，我们需要了解一些与承载力计算相关的基本概念。
1.构件尺寸和几何性质：构件的尺寸和几何性质，如截面面积、高度、宽度等，是计算承载力的基础。
这些参数可以通过结构设计的过程或者实际测量获得。
2.受力分析：在进行承载力计算之前，我们需要对受力分析进行准确的估计。
受力分析包括水平力、垂直力、弯矩和剪力等。
3.材料性能：钢筋混凝土由钢筋和混凝土组成，每种材料都具有其特定的力学性能。
钢筋的弹性模量、屈服强度和抗压强度是承载力计算的关键参数。
混凝土的抗压强度也是一个重要的参数。
计算步骤如下：1.根据结构设计图，确定所需计算的受压构件的几何尺寸。
通常情况下，我们可以使用截面面积来计算构件的承载力。
2.判定构件的计算长度。
构件的计算长度取决于构件的支撑条件和构件的几何形状。
常见的计算长度包括等于构件高度的长度、2倍构件高度的长度和4倍构件高度的长度等。
$$R_c = \phi \cdot A_c \cdot f_{cd}$$其中，$R_c$为构件的抗压承载力（kN），$\phi$为构件的抗压承载力系数（通常为0.65），$A_c$为构件的截面面积（m²），$f_{cd}$为混凝土的抗压强度（MPa）。
4.计算钢筋的抗拉强度。
根据人民共和国行业标准GB1499.2-2024《钢筋机械连接的技术规定》，钢筋的抗拉强度可以通过以下公式计算：$$R_s = A_s \cdot f_{yd}$$其中，$R_s$为钢筋的抗拉承载力（kN），$A_s$为钢筋的截面面积（m²），$f_{yd}$为钢筋的屈服强度（MPa）。
5.比较构件的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
如果构件的抗压强度大于钢筋的抗拉强度，则构件的承载力为钢筋的抗拉强度；如果构件的抗压强度小于钢筋的抗拉强度，则构件的承载力为构件的抗压强度。
钢筋混凝土受压构件承载力计算—受压构件的构造要求
(8)纵向受力钢筋的中距： ≤ 300mm 。
受压构件的配筋构造
2、箍筋
（1）箍筋形式：采用封闭式。
（2）箍筋间距： ≤ 400mm； 且 ≤ 截面的短边尺寸； 且 ≤ 15d(绑扎骨架)或20d（焊接骨架）。
（3）箍筋直径： ≥ d/4（纵筋dmax） 且 ≥ 6mm。
受压构件的材料和截面
轴心受压构件按照配筋方式的不同，可分为两种：
a) 普通箍筋柱b) Βιβλιοθήκη 旋箍筋柱受压构件的材料和截面
纵筋的作用
1
直接受压，提高柱的承载力；
2 承担偶然偏心等产生的拉应力；
3 改善构件的破坏性能（脆性）；
4
减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。
受压构件的材料和截面
箍筋的作用
1
固定纵筋，形成钢筋骨架；
受压构件的配筋构造
（4）当柱中全部纵筋的配筋率>3%时， 箍筋直径 ≥ 8mm； 箍筋间距 ≤ 10d （纵筋dmin） ，且 ≤ 200mm。 箍筋末端应作成135°的弯钩，弯钩末端平直段长度 ≥ 5箍筋直径。
（5）复合箍筋： 下列两种情况下应设置复合箍筋： 一是柱截面短边 b > 400mm，且各边纵筋 >3根时； 二是柱截面短边 b ≤ 400mm，但各边纵筋 >4根时。
（6）不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。
受压构件的配筋构造
b400
（每边4根）
（每边3根）
（每边多于4根）
（每边多于3根）
受压构件的配筋构造
复杂截面的箍筋形式
钢筋混凝土受压构件 构造
钢筋混凝土受压构件一般构造要求
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算第三章钢筋混凝土受压构件的强度计算桥梁结构中的桥墩、桩、主拱圈、斜拉桥的索塔，以及单层厂房柱、拱、屋架上弦杆，多层和高层建筑中的框架柱、剪力墙、筒体，烟囱的筒壁等均属于受压构件。
受压构件按受力情况分为轴心受压构件和偏心受压构件两类。
第一节配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件当构件受到位于截面形心的轴向压力时，为轴心受压构件。
钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋的作用及配置方式可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种，本节介绍配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件。
3.1.1 一般构造要求1、混凝土标号轴心受压构件的正截面承载力，主要由混凝土提供，一般多采用C20～C30混凝土，或者采用更高标号的混凝土。
2、截面尺寸轴心受压构件截面尺寸不宜过小，因长细比越大，承载力越小，不能充分利用材料强度。
矩形截面的最小尺寸不宜小于250mm。
3、纵向钢筋纵向受力钢筋一般选R235、HRB335级钢筋，有特殊要求时，可用HRB400级钢筋。
钢筋的直径不应小于12mm，净距不应小于5Omm 且不应大于35Omm。
在构件截面上，纵向受力钢筋至少应有4根并且在截面每一角隅处必须布置一根。
柱内设置纵向钢筋的目的是：a、提高柱的承载力，以减小构件的截面尺寸；b、防止因偶然偏心产生的破坏；c、改善构件破坏时的延性；d、减小混凝土的徐变。
为此，《公桥规》规定：构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于0.5%（当混凝土强度等级在C50及以上时，不应小于0.6%）；同时，一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2%。
轴心受压构件在加载后荷载维持不变的条件下，由于混凝土徐变，随着荷载作用时间的增加，混凝土的压应力逐渐变小，钢筋的压力逐渐变大，初期变化比较快，经过一定时间后趋于稳定。
在荷载突然卸载时，构件回弹，由于混凝土徐变变形的大部分不可恢复，故当荷载为零时，会使柱中钢筋受压而混凝土受拉,若柱的配筋率过大，还可能将混凝土拉裂；若柱中纵筋和混凝土之间有很强的粘应力时，则可能同时产生纵向裂缝。
钢筋混凝土受压构件—受压构件的构造要求
2024/2/7
6.1.2 截面形式及尺寸
轴心受压柱截面一般采用正方形，也可以是矩形或圆形等。 偏心受压柱当截面高度h≤600mm时，宜采用矩形截面； 600mm＜h≤800mm时，宜采用矩形或I形截面；800mm＜ h≤1400mm时，宜采用I形。I形截面的翼缘厚度不宜小于 120mm，腹板厚度不宜小于100mm。
2024/2/7
2024/2/7
图6.3 柱的箍筋形式
2024/2/7
柱内箍筋间距不应大于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)。当柱中全部纵向 受力钢筋的配筋率大于3％时，箍筋间距不应大于10 d，且不应 大于200mm。
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10mm～16mm的纵向构造钢筋，并设置复合箍筋或 拉筋，以保证钢筋骨架的稳定性。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(如图 6.3(b)所示)。复合箍筋的直径和间距与原箍筋相同。对截面形 状复杂的柱，不可采用具有内折角的箍筋，以避免向外的拉力 将折角处的混凝土剥落，而应采用分离式箍筋(如图6.3(c)所示)。
2024/2/7
钢筋混凝土受压构件按照纵向压力作用位置的不同，分为 轴心受压构件和偏心受压构件。纵向压力作用线与构件截面形 心轴重合称为轴心受压构件(图6.2(a))。纵向压力作用线偏离构 件截面形心轴或轴向力和弯矩共同作用在构件上称为偏心受压 构件。纵向压力只在一个方向有偏心称为单向偏心受压构件(图 6.2(b) )；两个方向都偏心则称为双向偏心受压构件(图6.2(c))。
钢筋混凝土受压构件
§5-3 偏心受压构件正截面承载力计算
1.2 第二类破坏情况——受压破坏
（3）偏心距较大，受拉钢筋配置过多。（超筋） 如图，当偏心距较大时，本应发生第一类大偏心受压破 坏，但若受拉钢筋配置过多，则受拉一侧的钢筋应力达 不到屈服强度，这种破坏与超筋梁类似。设计应避免。
实际工程中真正的轴心受压 构件是没有的。 我国规范目前仍把这两种构 件分别计算。 对偏心很小的构件可略去不 计，构件按轴心受压计算。
(a)轴心受压
(b)单向偏心受压 (压构件的构造要求
1.截面形式和尺寸 ❖为了模板的制作方便，受压构件一般均采用方形或矩形截面。
§5-1 受压构件的构造要求
4. 箍筋
3）间距：柱中箍筋直径不应小于0.25倍纵筋的最大直径，也不应小 于6mm。 箍筋间距s应符合下列三个条件： І）s 15d（绑扎骨架）或s 20d（焊接骨架），d为纵筋的最小直径。 П）s b，b为截面的短边尺寸。 Ⅲ） s400mm。 4）当纵筋的接头采用绑扎搭接时，则在搭接长度范围内箍筋应加密。
根据上述试验分析，配置普通箍筋的钢筋砼短柱的正截面极限承载 力由砼及纵向钢筋两部分受压承载力组成。即
Nu
fc Ac
f y
As
适用于比较粗的短柱
Nu——破坏时的极限轴向力； Ac——混凝土截面面积； As’——全部纵向受压钢筋截面面积。
§5-2 轴心受压构件正截面承载力计算
2. 普通箍筋短柱正截面极限承载力
§5-2 轴心受压构件正截面承载力计算
2. 普通箍筋短柱正截面极限承载力
受压构件的计算长度l0与其两端的约束情况有关，可自表5-2查得。
§5-2 轴心受压构件正截面承载力计算
3. 普通箍筋柱的计算
钢筋混凝土受压构件
钢筋混凝土受压构件在建筑领域中，钢筋混凝土受压构件是极其重要的组成部分。
它们承载着建筑物的重量，确保结构的稳定与安全。
要理解钢筋混凝土受压构件，首先得明白什么是受压构件。
简单来说，受压构件就是在结构中主要承受压力作用的构件。
比如柱子，它支撑着楼板和梁传来的荷载，承受的主要就是压力。
而钢筋混凝土受压构件，则是由钢筋和混凝土共同组成，协同工作来承受压力的构件。
混凝土是一种抗压性能良好的材料，但它的抗拉性能却比较差。
而钢筋则具有良好的抗拉性能。
将钢筋配置在混凝土中，就能充分发挥两种材料各自的优势。
在受压构件中，混凝土承受压力，钢筋则帮助混凝土承受可能产生的拉力，防止混凝土开裂破坏。
钢筋混凝土受压构件有多种类型，常见的有轴心受压构件和偏心受压构件。
轴心受压构件，顾名思义，就是所受压力的作用点与构件的轴线重合。
这种构件在实际工程中比较常见，比如多层建筑中的底层柱子。
在轴心受压构件中，混凝土和钢筋的受力相对较为均匀。
偏心受压构件则是压力作用点不在构件轴线位置上。
这就导致构件的一侧受压较大，另一侧受压较小，甚至可能受拉。
偏心受压构件在实际工程中的情况更为复杂，比如框架结构中的边柱、角柱等。
在设计钢筋混凝土受压构件时，需要考虑许多因素。
首先是荷载的大小和性质。
要准确计算出构件所承受的压力大小，以及这个压力是长期作用还是短期作用，这对于确定构件的尺寸和配筋至关重要。
然后是混凝土和钢筋的强度等级。
不同强度等级的材料，其承载能力是不同的。
一般来说，高强度的材料能够减小构件的尺寸，但成本也会相应增加。
所以，要在保证安全的前提下，选择合适的材料强度等级。
构件的截面尺寸也是设计中的关键因素。
截面尺寸过小，构件可能无法承受荷载；截面尺寸过大，则会造成材料的浪费，增加建筑成本。
钢筋的配置同样重要。
钢筋的数量、直径、间距等都需要经过精确计算。
不仅要保证钢筋能够承受拉力，还要保证钢筋与混凝土之间有良好的粘结，共同工作。
除了设计，施工质量也对钢筋混凝土受压构件的性能有着重要影响。
钢筋混凝土结构原理6 受压构件
第6章 钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算
当混凝土压应力达到峰值应 外荷载不再增加， 变 ， 外荷载不再增加 ， 压缩 变形继续增加， 变形继续增加 ， 出现的纵向 裂缝继续发展， 裂缝继续发展 ， 箍筋间的纵 筋发生压屈向外凸出， 筋发生压屈向外凸出 ， 混凝 土被压碎而整个构件破坏。 土被压碎而整个构件破坏。 应力峰值时的压应变一般在0.0025～0.0035之间。 《 规范》 偏于 ～ 之间。 规范》 应力峰值时的压应变一般在 之间 安 全 地 取 最 大 压 应 变 为 0.002 。 受 压 纵 筋 屈 服 强 度 约
(a)轴心受压
(b)单向偏心受压
(c)双向偏心受压
第6章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
偏心受压构件的构造要求
1. 混凝土强度等级、计算长度及截面尺寸 混凝土强度等级、 截面形状和尺寸： ⑴截面形状和尺寸：P124 采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。 ◆ 采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。 ◆ 圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。 柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l ◆ 柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在 0/b≤30及l0/h≤25。 及 。 ◆当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长 当柱截面的边长在 以下时，一般以 为模数， 以下时 为模数 以上时， 为模数。 在800mm以上时，以100mm为模数。 以上时 为模数 （ 2）混凝土强度等级 ： 受压构件的承载力主要取决于混凝土强 ） 混凝土强度等级： 一般应采用强度等级较高的混凝土。 度，一般应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱 的混凝土强度等级常用C30~C40，在高层建筑中，C50~C60级混 的混凝土强度等级常用 ，在高层建筑中， 级混 凝土也经常使用。 凝土也经常使用。
钢筋混凝土受压构件承载力计算
ei+ f = ei(1+ f / ei) = ei
=1 +f / ei
…7－6
N
––– 偏心距增大系数
图7-9
l 20 1 f 10
cu y
h0
1
规范采用了的界限状态为 依据，然后再加以修正
…7－7
l0 2 1 ( ) 1 2 ei h 1400 h0
(e)
(f)
偏心受拉(拉弯构件)
单向偏心受力构件
偏心受压(压弯构件)
工程应用
双向偏心受力构件
偏心受压构件：受到非节点荷载的屋架上弦杆， 厂房边柱，多层房屋边柱。 偏拉构件：矩形水池壁。
混凝土
第 七 章
2
轴心受压构件承载力
1）概 述 截面形式：
正方形、矩形、圆形、多边形、环形等
配筋形式： 普通配箍 密布螺旋式或 焊接环式箍筋
混凝土
第 七 章
短柱承载力： 条件： c s 混凝土： 当 c,max 0 0.002时， c f ck
s f yk 钢 筋： 当 y c,max，则钢筋先屈服，
当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服 纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。 's=0.002Es=0.002×2.0×105=400N/mm2
长细比过大，可能发生失稳破坏。
2 = 1.15 – 0.01l0 / h 1.0
当l0 / h 15时 2 = 1.0
• 当构件长细比l0 / h 8，即视为短柱。取 = 1.0
混凝土
第 七 章
5
矩形截面偏压构件 正截面承载力计算
e
N e
受压构件(钢筋混凝土结构课件)
常见问题的处理与预防
混凝土腐蚀
钢筋锈蚀
对于混凝土腐蚀问题，应采取措施防止水 分和有害物质侵入，如涂刷防腐涂料、增 加保护层等。
钢筋锈蚀可能导致结构承载能力下降，应 采取措施除锈、防锈，保持钢筋的良好状 态。
裂缝修补
预防性维护
对于出现的裂缝，应及时进行修补，防止 裂缝扩大，可采用压力灌浆、填充材料等 方法进行处理。
受压构件（钢筋混凝土结构课件
• 受压构件的基本概念 • 钢筋混凝土受压构件的特性 • 受压构件的设计与建造 • 受压构件的加固与维护 • 受压构件的未来发展
01
受压构件的基本概念
定义与分类
定义
受压构件是指受到压力作用的构 件，其承载能力主要依赖于混凝 的不同，受压构件 可分为轴心受压构件和偏心受压 构件两类。
为了预防常见问题的发生，应定期进行结 构检查和维护，及时发现和处理潜在问题 ，确保结构的安全性和稳定性。
05
受压构件的未来发展
新材料的应用
高强度材料
利用高强度钢材、混凝土 等材料，提高受压构件的 承载能力和稳定性。
复合材料
采用纤维增强复合材料， 如碳纤维、玻璃纤维等， 增强构件的抗拉、抗压和 抗剪切性能。
受压构件在建筑中的作用
01
02
03
支撑作用
受压构件是建筑物的主要 支撑结构，能够承受竖向 荷载，保持建筑物的稳定 性。
传递荷载
受压构件将竖向荷载传递 至基础，确保建筑物的安 全性和可靠性。
抗震能力
在地震作用下，受压构件 能够通过其承载能力和变 形能力，减小地震对建筑 物的破坏作用。
受压构件的设计原理
承载能力包括极限承载能力和正常使 用承载能力。
构件的稳定性
第6章 受压构件
6.1 轴心受压构件的承载力计算
二、轴心受压短柱的承载力计算
根据短柱的破坏特征，其截面的应力分布如图所示，轴心受 压短柱的承载力可按下列公式计算。
N 1
d
Nu
1
d
( f c A f 'y A 's ) 当
承载力计算包括： (1) 截面设计；(2)截面校核。
三、轴心受压长柱的破坏特征
l0 / i l0 / I / A l0——柱的计算长度，与柱的两端支承条件有关， 两端铰支 ：l0=l 一端固定，一端铰支：l0=0.7l 两端固定：l0=0.5l 一端固定，一端自由：l0=2.0l 满足下列条件的为短柱，否则为长柱。 矩形截面 l0 b 8 由于长细比不同，影响两者承载力的 圆形截面 l0 d 7 因素不一样，两者的破坏形态也有所 任意截面 l0 i 28 不同。
一、大偏心受压构件的破坏特征
这种破坏始于受拉钢筋先达到屈服强度，最后受压区边 缘混凝土εc→εcu ，混凝土被压碎而引起的——受拉破坏。 截面破坏时，受压钢筋σ’s→f ’y。 其破坏性质与双筋矩形截面梁 类似—延性破坏
大偏压破坏形式.swf
6.3 偏心受压构件正截面破坏特征 二、小偏心受压构件的破坏特征
(3) 当N 90%Nu 时，柱子出现纵向裂缝。随着N的 进一步增大，混凝土保护层开始剥落，当N Nu时 箍筋之间的纵向钢筋被压屈，并向外凸出，中部混 凝土被压碎，柱子破坏。 (4) 达到承载能力极限状态时 混凝土的压应变: c cu 0.002 ， 混凝土的应力: c fc ；
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算 2. 工程中的受压构件 实际工程中，典型的轴心受压构件有：承受节点荷载的屋架 腹杆和上弦杆；对称框架结构中的内柱；桩基等。在钢筋混凝 土结构中，严格意义上的轴心受力构件是不存在的。但当外加 荷载的偏心很小时，可近似按轴压构件来计算。工程中的屋架 上弦、排架柱、牛腿柱、框架柱等都是偏心受压构件。
钢筋混凝土受压构件设计
任务4.1 钢筋混凝土轴心受压构件设计
• 实际工程中，真正的轴心受压构件是不存在的。但是为了方便，以恒 载为主的多层建筑的内柱和屋架的受压腹杆等少数构件，常近似按轴 心受压构件进行设计，而框架结构柱、单层工业厂房柱、承受节间荷 载的屋架上弦杆、拱等大量构件，一般按偏心受压构件进行设计。
上一页 下一页 返回
任务4.1 钢筋混凝土轴心受压构件设计
• ３． 纵向钢筋 • 柱的全部纵向钢筋的配筋率不应小于表４-１中所规定数值，且不宜
超过５％，以免造成浪费。同时，一侧钢筋的配筋率不应小于０．２ ％（表４-１）。 • 纵向受力钢筋宜采用直径较大的钢筋，直径不宜小于１２ｍｍ，通常 在１６～３２ｍｍ 范围内选用。钢筋应沿截面的四周均匀布置，矩 形截面时，钢筋根数不得少于４根；圆形截面时，不应少于６根，且 不宜少于８根。钢筋的净间距不应小于５０ｍｍ，且不宜大于３００ ｍｍ；对于水平浇筑的预制柱，其净间距可以按梁的有关规定取用。
上一页 下一页 返回
任务4.1 钢筋混凝土轴心受压构件设计
• 其他截面形式柱的箍筋见图４-４。对截面形状复杂的柱，不得采用 具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。
• 4.1.3 轴心受压构件承载力计算
• 作为最具有代表性受压构件的柱子，按箍筋配置形式的不同可分为两 种类型：配有纵向钢筋和普通箍筋的柱，称为普通箍筋柱；配有纵向 钢筋和螺旋式或焊接环式箍筋的柱，称为螺旋箍筋柱，如图４-５所 示。
• 根据上述分析可知，螺旋箍筋或焊接环筋所包围的核心截面混凝土的 实际抗压强度，处于三轴受压状态，其纵向抗压强度得到提高，其值 可利用圆柱体混凝土周围加液压所得近似关系进行计算：
• 在间接钢筋间距s范围内，利用στ 的合力与钢筋的拉力平衡（图４-１ ０），可得
钢筋混凝土受压构件
本章主要内容
1. 受压构件的分类； 2. 受压构件的构造 3. 轴心受压构件承载力计算； 4. 偏心受压构件正截面承载力计算；
a
1
§10.1 受压构件的分类
常见的钢筋混凝土受压构件：
柱子
桁架中的压杆
a
2
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。
a
27
计算方法和步骤
a
28
a
构件的承载力降低越多。
a
23
§10.3 轴心受压构件承载力计算
a
24
a
25
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：10.1
a
26
§10.3 轴心受压构件承载力计算计算方法和步骤（1 Nhomakorabea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。
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。
a
7
§10.2 受压构件的构造
钢筋
（1）纵向受力钢筋
布置： 轴心受压构件的纵向钢筋沿截 面周边均匀对称布置；偏心受 压构件的受力钢筋按计算要求 设置在弯矩作用方向的两对边
a
8
§10.2 受压构件的构造
钢筋
（1）纵向受力钢筋
纵筋直径与根数：
a
12
§10.2 受压构件的构造
钢筋
（2）箍筋
偏压柱h≥ 600mm时， 应设置10～16mm的纵向构造钢筋。
混凝土结构设计原理 第六章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
6.1 轴心受压构件的承载力计算
第六章 受压构件的截面承载力
采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大， ◆ 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未 达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范》规定： 《规范》规定： ● 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载 力的50%。 力的 。 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大， ◆ 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部 受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。 规范》规定： 受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。《规范》规定： 对长细比l 大于 的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用 ● 对长细比 0/d大于 的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积A 和间距s有关 有关， ◆ 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积 ss1和间距 有关，为保证 有一定约束效果， 规范》规定： 有一定约束效果，《规范》规定： 螺旋箍筋的换算面积A 不得小于全部纵筋A' 面积的25% ● 螺旋箍筋的换算面积 ss0不得小于全部纵筋 s 面积的 螺旋箍筋的间距s不应大于 不应大于d ● 螺旋箍筋的间距 不应大于 cor/5，且不大于 ，且不大于80mm，同时 ， 为方便施工， 也不应小于 也不应小于40mm。 为方便施工，s也不应小于 。
普通钢箍柱 螺旋钢箍柱
6.1 轴心受压构件的承载力计算
第六章受压构件
6钢筋混凝土受压构件承载力计算6.1 受压构件的基本构造要求6.1.1 受压构件的分类常见的受压构件如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。
钢筋混凝土受压构件在其截面上一般作用有轴力、弯矩和剪力。
分类：(1)轴心受压构件(2)偏心受压构件：单向偏心受压构件，双向偏心受压构件在实际设计中，屋架（桁架）的受压腹杆、承受恒载为主的等跨框架的中柱等因弯矩很小而忽略不计，可近似地当作轴心受压构件。
单层厂房柱、一般框架柱、屋架上弦杆、拱等都属于偏心受压构件。
框架结构的角柱则属于双向偏心受压构件。
6.1.2 截面形式及尺寸轴心受压构件的截面形式一般为正方形或边长接近的矩形。
建筑上有特殊要求时，可选择圆形或多边形。
偏心受压构件的截面形式一般多采用长宽比不超过1.5的矩形截面。
承受较大荷载的装配式受压构件也常采用工字形截面。
为避免房间内柱子突出墙面而影响美观与使用，常采用T形、L形、十形等异形截面柱。
对于方形和矩形独立柱的截面尺寸，不宜小于250mm×250mm，框架柱不宜小于300mm×400mm。
对于工字形截面，翼缘厚度不宜小于120mm；腹板厚度不宜小于100mm。
柱截面尺寸还受到长细比的控制。
对方形、矩形截面，l0/b≤30，l0/h≤25；对圆形截面，l0/d≤25。
柱截面尺寸还应符合模数化的要求，柱截面边长在800mm以下时，宜取50mm为模数，在800mm以上时，可取100mm为模数。
6.1.3 材料强度等级受压构件宜采用较高强度等级的混凝土，一般设计中常用的混凝土强度等级为C25~C50。
在受压构件中，采用高强度钢材不能充分发挥其作用。
因此，一般设计中常采用HRB335和HRB400或RRB400级钢筋做为纵向受力钢筋，采用HPB235级钢筋做为箍筋，也可采用HRB335级和HRB400级钢筋做为箍筋。
6.1.4 纵向钢筋作用：与混凝土共同承担由外荷载引起的纵向压力，防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性，减小混凝土不匀质引起的不利影响；同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
f'yA's
三、对称配筋截面 ◆实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，当弯矩数值相 差不大，可采用对称配筋。 ◆采用对称配筋不会在施工中产生差错，故有时为方便施工或 对于装配式构件，也采用对称配筋。
◆对称配筋截面，即As=As'，fy = fy'，a
= a'，其界限破坏状态
时的轴力为Nb=a fcbxbh0。
2、N—M相关曲线（相关曲线上的任一点代表截面 处于正截面承载力极限状态时的一种内力组合。） （1）N与M的内力相关影响 大偏压时： N增加→Mu增大→有利 小偏压时： N增加→Mu减小→不利 界限时： Nb一定→Mu达最大值 （2）承载力状态 N、M内力位于曲线内：处于安全状态； N、M内力位于曲线上：处于极限状态； N、M内力位于曲线外：处于破坏状态。
◆ 对短柱可忽略侧向挠度f影响。 ◆ 对于中长柱，在设计中应考虑侧向 挠度 f 对弯矩增大的影响。
x ei
N
◆《规范》：以ηei 代替（ei +f）
l0 1 1 2 ei h 1400 h0 1
ei 1 0.2 2.7 1.0
l0 ， 2 1.15 0.01 h
N M
f'yA's
f y As Nu af cbx f y As h x h h ( a) M u af c bx ( ) f y As ( a ) f y As 2 2 2 2
当x >xb时 —受压破坏(小偏心受压)
s s As Nu af cbx f y As h x h h M u af c bx ( ) s s As ( a ) f y As ( a) 2 2 2 2
一、破坏特征
偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关 1、大偏心受压破坏 形成条件：偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适
N
N
M
fyAs
f'yA's
fyAs
f'yA's
M较大，N较小
偏心距e0较大
N
◆ 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，
As的应力随荷载增加发展较快，
首先达到屈服强度。
Õ Í Æ ¨¸ Ö ¹ ¿ Ö ù
Ý Ð Â ý ¸ Ö ¹ ¿ Ö ù
一、普通箍筋柱
1、受力特点
⑴短柱（矩形截面lo/b≤8；圆形lo/d≤7）
﹡应力变化 N较小时：钢筋和混凝土共同承担，以混凝土为主；
N较大时：钢筋应力增长快，混凝土增长缓慢； ﹡破坏特点：纵筋先达屈服，砼后达极限压应变0.002； ﹡外观特征：出现纵向裂缝，保护层脱落，箍筋间纵筋向外突鼓 呈灯笼状。
x=N /a fcb
f y As N af c bx f y As
x (h0 a) N × e af c bx(h0 ) f y As 2
ei N
Ne af cbx(h0 0.5 x) As As f y (h0 a)
若x=N /a fcb<2a'，可近似取x=2a'，对受压钢筋合力点取矩可得
⑵长柱
﹡破坏特点：产生附加弯矩和弯曲变形（侧向挠度）；
凹边：产生纵向裂缝→箍筋间纵筋压屈向外
﹡外观特征
突鼓→砼压碎；
凸边：受拉产生横向裂缝。
﹡试验表明：长柱承载力低于其他条件相同的短柱承载力。
﹡处理：引入稳定系数φ——反映轴压构件承载力随长细
比的影响
2、计算公式
轴心受压短柱 轴心受压长柱
N fc A f y As
●
间距
① b＞400mm且每边纵筋＞3根时；
●
复合箍筋
②
b≯400mm且每边纵筋＞4根时。
注意：禁止采用内折角的箍筋——受拉后有拉 直趋势，使混凝土崩裂。
´ Ô ¸ Ó ½ × Ã æ µ Ä ¹ ¿ ½ î Ð Î Ê ½
8.3 轴心受压构件的承载力计算
◆ 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。
◆ 由于侧向挠曲变形，轴向力将产生 二阶效应，引起附加弯矩。 ◆ 对于长细比较大的构件，二阶效应 4、偏心距增大系数——η 引起附加弯矩不能忽略。 ei ◆ 图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠 N 度为 f 。 N ei y ◆ 对跨中截面，轴力N的偏心距为ei + px f ，即跨中截面的弯矩为 M =N ( ei + y f × sin le f )。 N ( ei+ f ) ◆ 在截面和初始偏心距相同的情况下， f le 柱的长细比l0/h不同，侧向挠度 f 的 大小不同，影响程度会有很大差别， 将产生不同的破坏类型。
3、附加偏心距 由于施工误差、荷载作用位置的不确定性及材料的不均匀等 原因，实际工程中不存在理想的轴心受压构件。为考虑这些因 素的不利影响，引入附加偏心距ea，即在正截面受压承载力计 算中，偏心距取计算偏心距e0=M/N与附加偏心距ea之和，称为 初始偏心距ei
ei e0 ea
附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值， 此处h是指偏心方向的截面尺寸。
2、箍筋
(1)、作用
◆ 防止纵筋受压时压屈；
◆ 固定纵筋位置，并组成骨架；
◆ 约束核心混凝土变形，提高混凝土的强
度和变形能力；
◆承受剪力。
(2)、构造——须封闭
●
直径
≮｛d/4，6mm｝max
当ρ＞3%时：≮8mm ≯｛b，400mm｝min 绑扎骨架中≯15d， 焊接骨架中≯20d 当ρ＞3%时：≯｛10d，200mm｝min ll内 受拉筋：≯｛5d，100mm｝min 受压筋：≯｛10d，200mm｝min
◆ 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。
普通钢箍柱：箍筋的作用？ 纵筋的作用？ 螺旋钢箍柱：箍筋的形状 为圆形，且间距较密，其 作用？
s u
l u
N N
s u
稳定系数
N N
l u s u
稳定系数 主要与柱的长细 比l0/b有关（表6-1）
) N Nu 0.9 ( fc A f y As
可靠度调整系数 0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒 载作用的轴心受压柱的可靠性。
二、配有纵筋和间接钢筋（螺旋式）的柱 1、受力性能 ◆ 螺旋箍约束混凝土横向变形 → 核心混凝土处三向受压状态 →混凝土强度提高 ● 结论：采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压构件承载力 2、相关规定 ◆ 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达 到极限承载力之前保护层剥落，从而影响正常使用。《规范》 规定： ● 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力 的50%。
◆ 柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b≤30及
l0/h≤25。
◆ 当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模
数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。
三、配筋 1、纵向钢筋 （1）作用
◆协助混凝土承压； ◆ 承受拉应力（M引起、偶然偏心矩、收缩、温度应力变化引起）； ◆防止混凝土脆性破坏； ◆ 增加构件的延性。
f y As N af c bx f y As x (h0 a) N × e af c bx(h0 ) f y As 2
因此，除考虑偏心距大小外，还要根据轴力大小（N< Nb或N> Nb） 的情况判别属于哪一种偏心受力情况。
1、当ei>eib.min=0.3h0，且N< Nb时，为大偏心受压
大偏压破坏时的截面应力和受拉破压破坏
产生受压破坏的条件有两种情况： ⑴当相对偏心距e0/h0较小，截面全部受压或大部分受压 ⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大，但远侧纵向钢筋配置较多时
N N
As 太 多
ssAs
f'yA's
ssAs
f'yA's
N
◆柱长细比过大，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受
压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。《规范》规定： ● 对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。
◆ 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s 有关，为
保证有一定约束效果，《规范》规定：
● 螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋A's 的25%
N
◆ 截面受压侧混凝土和 As 太 钢筋的受力较大。 多 ◆ 而受拉侧钢筋应力较小。 sA f' A' f' A' sA ◆ 当相对偏心距e0/h0很小时， ‘受拉侧’还可能出现“反向破坏”情况。 ◆ 截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 ◆ 承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区 高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性 质。 ◆ 第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏偏心距较小或虽 然偏心距较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时，常称为小偏 心受压（受压破坏）。
第8章 钢筋混凝土
受压构件
8.1概 述
受压构件——承受轴向压力为主的构件 轴心受压构件——理想的不存在 单向偏心受压--主要介绍 偏心受压构件 双向偏心受压
分 类
应用：钢筋混凝土柱、桁架受压腹杆和弦杆、剪力墙。
5.1 概 述
8.2 受压构件构造要求
一、材料 选用：宜高不宜低，≮C20，一般C30~C40
● 螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于 80mm，同
时为方便施工，s也不应小于40mm。
5.4 矩形截面偏心受压构件正截面承载能力计算