第三章结构设计原理

第三章 轴心受力构件

本章的意义和内容：在设计以承受恒荷载为主的多层房屋的内柱及桁架的腹杆等构件时，可近似地按轴心受力构件计算。轴心受力构件有轴心受压构件和轴心受拉构件。本章主要讲述轴心受压构件的正截面受压承载力计算、构造要求，以及轴心受拉构件的受拉承载力计算等问题。

本章习题内容主要涉及：

轴心受压构件——荷载作用下混凝土和钢筋的应力变化规律；稳定系数ϕ的确定；配有纵筋及普通箍筋柱的强度计算；配有纵筋及螺旋形箍筋柱的强度计算；构造要求。 轴心受拉构件——荷载作用下构件的破坏形态；构件的强度计算。

一、概 念 题

（一）填空题

1. 钢筋混凝土轴心受压构件计算中，ϕ是 系数，它是用来考虑 对柱的承载力的影响。

2. 配普通箍筋的轴心受压构件的承载力为u N = 。

3. 一普通箍筋柱，若提高混凝土强度等级、增加纵筋数量都不足以承受轴心压力时，可采用 或 方法来提高其承载力。

4. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取≤l 0 ，≤h l 0 （0l 为柱的计算长度，b 为矩形截面短边边长，h 为长边边长）。

5.《混凝土结构设计规范》规定，受压构件的全部纵筋的配筋率不应小于 ，且不宜超过 ；一侧纵筋的配筋率不应小于 。

6.配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件的正截面受压承载力为

sso y s y cor c u 2(9.0A f A f A f N α+''+=），其中，α是 系数。

（二）选择题

1. 一钢筋混凝土轴心受压短柱，由混凝土徐变引起的塑性应力重分布现象与纵筋配筋率ρ'的关系是：[ ]

a 、ρ'越大，塑性应力重分布越不明显

b 、ρ'越大，塑性应力重分布越明显

c 、ρ'与塑性应力重分布无关

d 、开始，ρ'越大，塑性应力重分布越明显，但ρ'超过一定值后，塑性应力重分布反

而不明显了

2. 配置螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的抗压承载力，高于同等条件下不配置螺旋箍筋时的抗压承载力是因为 [ ]。

a 、又多了一种钢筋受压

b 、螺旋箍筋使混凝土更密实

c 、截面受压面积增大

d 、螺旋箍筋约束了混凝土的横向变形

3. 一圆形截面钢筋混凝土螺旋箍筋柱，柱长细比为d l 0=13。按螺旋箍筋柱计算该柱的承载力为550kN ，按普通箍筋柱计算，该柱的承载力为400kN 。该柱的承载力应视为 [ ]。

a 、400kN

b 、475kN

c 、500kN

d 、550kN

4. 一圆形截面钢筋混凝土螺旋箍筋柱，柱长细比为d l 0=10。按螺旋箍筋柱计算该柱的承载力为480kN ，按普通箍筋柱计算，该柱的承载力为500kN 。该柱的承载力应视为[ ]。

a 、480kN

b 、490kN

c 、495kN

d 、500kN

5. 两个轴心受拉构件的截面尺寸、混凝土强度等级和钢筋级别均相同，只是纵筋配筋率ρ不同，则即将开裂时[ ]。

a 、配筋率ρ大的钢筋应力s σ也大

b 、配筋率ρ大的钢筋应力s σ小

c 、直径大的钢筋应力s σ小

d 、两个构件的钢筋应力s σ相同

6.《混凝土结构设计规范》规定：按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的1.5 倍，这是为了[ ]。

a 、限制截面尺寸

b 、不发生脆性破坏

c 、在正常使用阶段外层混凝土不致脱落

d 、保证构件的延性

（三）判断题

1. 实际工程中没有真正的轴心受压构件。[ ]

2. 受压构件的长细比越大，稳定系数ϕ值越高。[ ]

3. 螺旋箍筋既能提高轴心受压柱的承载力，又能提高柱的稳定性。[ ]

4. 轴心受压构件计算中，考虑到受压时容易压屈，所以钢筋的抗压强度设计值最多取为4002N/mm 。[ ]

5. 构件截面上的塑性应力重分布现象，不仅在钢筋混凝土超静定结构中存在，在钢筋混凝土静定结构中也存在。[ ]

6. 钢筋混凝土轴心受拉构件破坏时，混凝土被拉裂，全部外力由钢筋来承担。[ ]

（四）问答题

1. 试述钢筋混凝土轴心受压柱的受力破坏过程。

2. 简述钢筋混凝土轴心受拉构件的受力破坏阶段和特点。

3.在配置普通箍筋和配置螺旋或焊接环式箍筋的轴心受压柱中，纵筋和箍筋的主要作用有哪些？

4.轴心受压构件的稳定系数ϕ的表格中b l 0与d l 0及i

l 0的换算关系如何？

5.轴心受压构件中为什么不宜采用高强度钢筋？

6.轴心受压短柱和长柱的破坏特征有何不同？在长柱的承载力计算中如何考虑长细比的影响？

7.螺旋箍筋柱的受压承载力为什么不应大于按式)f (f .s y c u A A 90N N ''+=≤ϕ算得的受压承载力的1.5倍？螺旋箍筋柱的受压承载力计算公式中的α是什么系数？考虑什么影响因素？如何取值？

8.钢筋混凝土轴心受压构件受压承载力计算公式乘以0.9的目的是什么？计算时如果纵向受压钢筋的配筋率>3%,应怎样计算？

9.为什么螺旋箍筋柱的受压承载力比同等条件下的普通箍筋柱的承载力提高较大？什么情况下不能考虑螺旋箍筋的作用？

二、计 算 题

1. 某钢筋混凝土现浇框架结构的底层柱，截面尺寸为400mm ×400mm ，从基础顶面到一层楼盖顶面的高度H = 4.5m ，轴心压力设计值N = 2260kN ，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋为HRB400级钢筋。求所需的纵向钢筋面积。

2. 某钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为350mm ×350mm ，计算长度0l =4.5m ，混凝土强度等级为C25，柱内配有825的HRB335级纵向钢筋。柱上作用的轴向压力设计值为2000kN ，试验算该柱的正截面受压承载力。

3. 某宾馆门厅内轴心受压柱，截面如图3－1所示，计算长度l 0=

4.2m ，混凝土强度等级为C30，纵向钢筋采用HRB400级钢筋，螺旋箍筋采用HRB335级钢筋，环境类别为一类。求柱正截面受压承载力设计值u N 。

图3—1

4. 某钢筋混凝土屋架下弦 ，截面尺寸为200mm ⨯200mm,其所受的轴心拉力设计值为300kN ，混凝土强度等级为C25，纵向钢筋用HRB335级钢筋。求截面纵向钢筋面积。