第5章 受压构件承载力计算

试验表明，长柱的破坏荷载低于条件相同的短柱 破坏荷载，长细比越大，承载力降低越多。其原因在 于，长细比越大，由于各种偶然因素造成的初始偏心 距将越大，从而产生的附加弯矩和相应的侧向挠度也 越大。对于长细比很大的细长柱，还可能发生失稳破 坏现象。
此外，在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变， 侧向挠度将增大更多，使长柱的承载力降低的更多
<
（每边4根）
（每边3根）
（每边多于3根） （每边多于4根）
h>600mm，设纵向构造筋，并设附加箍筋或拉筋
复杂截面的箍筋形式
5.2 轴心受压构件正截面受压承载力
实际工程中是否存在 理想的轴心受压构件
几乎不存在
近似按轴心受压构件设计的工程实例
压 压
压 压
拉
拉
多层钢筋混凝土框架 结构房屋的内柱
Nu
—— 稳定系数；
f y —— 钢筋抗压强度设计值； fc —— 混凝土抗压强度设计值；
fc As’ fy’
As —— 全部纵向受压钢筋截面面积；
A —— 构件截面面积，当纵向钢筋配筋 率大于 3%时，A采用 Ac A As
0.9 —— 为了保持与偏心受压构件正截面承 载力计算具有相近的可靠度而引入的系数
◆ 当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不应小 于8mm，间距不应大于10d（d为纵筋的最小直径）， 且不应大于200mm，箍筋末端应作成135°弯钩，弯
钩末端平直段长度不应小于10d（箍筋直径）
◆ 当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋根数超过3根 时，或当柱截面短边不大于400mm，但各边纵筋根 数超过4根时，应设复合箍筋，箍筋不得采用内折角
◆ 轴心受压构件截面一般采用方形或矩形，也采用圆 形或多边形
◆偏心受压构件一般采用矩形截面，预制柱常采用工 字形截面
◆ 柱的截面尺寸不宜过小，不宜小于250mm，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
普通箍筋柱： 螺旋箍筋柱：
h b
Amr dmr
a)螺旋筋柱
（阴影部分代表核心面积）
b)焊接环筋柱
纵筋的作用： ➢提高柱的承载力：承受轴向压力 ➢减少构件的截面尺寸 ➢改善构件延性 ➢减小混凝土的徐变变形
箍筋的作用： ➢固定纵向钢筋位置，防止纵向钢筋受力后发生变 形和错位 ➢箍筋与纵筋形成骨架，保证骨架刚度
《混凝土结构设计规范》采用稳定系数 来表示长
柱承载力的降低程度
柱的分类
➢ 短柱（短构件）： l0 /i≤28 矩形截面短柱： l0 /b≤8
➢ 长柱（长构件）： l0 /i＞28 矩形截面长柱：l0 /b＞8
l0 为柱计算长度， i为回转半径，b为截面短边尺寸
普通箍筋柱承载力计算公式
N Nu 0.9( fyAs fc A)
5.2.1 轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力
破坏受力分析和破坏形态—短柱
荷载较小时，混凝土、钢筋处 于弹性阶段，荷载变形成正比；
荷载的增大，混凝土出现塑性 性质，压缩变形增加的速度快于 荷载增加的速度，钢筋的压应力 比混凝土压应力增加得快；
荷载的继续增大，柱中出现微 细裂缝，临近破坏荷载时，柱四 周出现明显的纵向裂缝，纵筋压 屈，向外突出，混凝土被压碎， 构件破坏
对于直径大于25mm的受拉钢筋和直径大于28的受压 钢筋，不宜采用绑扎搭接接头
柱保护层厚度取值见表
5.1.4 箍 筋：
◆ 受压构件中箍筋应采用封闭式，直径不应小于d/4， 且不应小于6mm，d为纵筋的最大直径
◆ 箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸b， 且不应大于15d（d为纵筋的最小直径）
5.1.3 纵向钢筋：
◆ 纵向钢筋直径不宜小于12mm，宜采用较粗的钢筋
◆全部纵筋配筋率不宜大于5%，不应小于0.5%；当 混凝土强度等级大于C60时不应小于0.6%；一侧受 压钢筋的配筋率不应小于0.2%
◆ 全部纵向钢筋的配筋率按r=(A‘s+As)/A计算，一侧 受压钢筋的配筋率按r’=A‘s/A计算，其中A为构件全 截面面积。
第5章 受压构件的截面承载力
受压构件：承受轴向压力为主的构件
压 压
压 压
拉
拉
楼 板
墙
地下室底 梁 板
楼 柱梯
梁
墙下基 础
柱下基 础
N
N
N
y
x
(a)轴心受压
(b)单向偏心受压 (c) 双向偏心受压
受压构件在结构中具有重要作用，一旦破坏将导致整 个结构的损坏甚至倒塌。
5.1 受压构件一般构造要求
5.1.1 截面形式和尺寸：
新《规范》
注：受压构件的配筋率采用双控，有利于高 强材料应用
◆ 轴心受压构件纵筋根数不得少于4根，圆形截面根 数不宜少于8根且不应少于6根，并应沿截面周边均 匀布置
偏心受压构件纵筋放置在偏心力方向的两边，截面 高度≥600mm时，应设纵向构造筋，直径不小于10mm， 并相应设置附加箍筋或拉筋
当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋净距不小于50mm， 中距不宜大于300mm ；对水平浇筑的预制柱，其纵 筋净距应按梁的规定取值
短柱
5.2.1 轴心受压普通箍筋柱正截面受压承载力
破坏受力分析和破坏形态—长柱
初始偏心距的影响不可忽略
加载后，初始偏心距导致产生附加弯 距和相应的侧向挠度，侧向挠度又增大 了荷载的偏心距；
随着荷载的增大，侧向挠度、附加弯 矩不断增大，长柱在轴力和弯矩的共同 作用下发生破坏；
凹侧最先出现裂缝，随后混凝土被压 碎，纵筋压曲向外凸出，凸侧混凝土出 现横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子 破坏
5.2.2 轴心受压螺旋箍筋柱正截面承载力
配筋形式
s
s
dcor
dcor
受力分析及破坏形态
Nc
Nc
标距
荷载不大 Nc时筋螺柱旋和箍普
通箍筋柱 的性能几 乎相同Hale Waihona Puke Baidu
普通箍 筋柱 保护层 素混凝 剥落使 土柱 柱的承
工字形截面，翼缘厚度不宜小于120mm，腹板厚度 不宜小于100mm
5.1 受压构件一般构造要求
5.1.2 材料强度：
混凝土： 受压构件的承载力主要取决于混凝土强度等级，宜采用 强度等级较高的混凝土。 混凝土强度等级常用C30～C40，在高层建筑中，必要时 可采用高强混凝土 纵向钢筋：通常采用HRB400级、RRB400和HRB500级 箍筋： HRB400级、HRB335级，HPB300级