10 建筑结构及受力分析钢筋混凝土受压构件

10.2 受压构件Βιβλιοθήκη Baidu构造
二、受压构件的构造
为便于使用模板、方便施工，轴心受压构件一般采用正方形或矩形截面；在有特殊要求时，可采用圆形
或多边形截面。 对于偏心受压构件，一般采用矩形截面；但对于截面尺寸较大的预制装配式柱，为了减轻自 重、节约混凝土，常采用工字形截面柱。 偏心受压构件截面尺寸的大小，主要取决于构件截面上内力的大小及构件的长短。柱子尺寸不宜太小， 一般不小于 250 mm × 250 mm，常取 l0 / B≤30，l0 / H≤25。对于工字形截面，翼缘厚度不小于 120 mm，腹板 宽度不小于 100 mm。 柱截面尺寸还应符合模数要求，边长在 800 mm 以上时，以 100 mm 为模数；在 800 mm以下时，以 50 mm 为模数。
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10.2.3 钢筋
钢筋混凝土受压构件中配有纵向钢筋和箍筋（或焊接环）。 纵向钢筋沿构件纵向设置。箍筋置于纵向钢 筋的外侧，一般沿构件纵轴方向等距离放置，并与纵向钢筋绑扎或焊接在一起，形成钢筋骨架。
10.2.3 钢筋
1. 纵向钢筋
纵向钢筋直径不宜小于 12 mm，通常在 12 ～ 40 mm 范围内选用，宜采用较粗钢筋。 纵向钢筋的根数至 少应保证在每个阳角处设置一根；圆柱中纵向钢筋根数不宜少于 8 根，且不应少于 6 根。 轴心受压构件的纵向钢筋应沿构件截面四周均匀放置，如图a、b 所示。 而偏心受压构件的纵向受力钢筋 则应放置在弯矩作用方向的两边。 柱中纵向钢筋的最小净距不小于50 mm。纵向钢筋的净距不宜大于 300 mm。
10.2.3 钢筋
当柱子各边纵向钢筋多于三根时，应设置复合箍筋（图c、d、e、f、g）；但当柱子短边不大于 400 mm， 且纵向钢筋不多于四根时，可不设置复合箍筋（图 b）。 对于截面形状复杂的构件，不能采用具有内折角的箍筋，以免箍筋受拉后，致使折角处的混凝土破损。
10.3 轴心受压构件承载力计算
10.3.1 破坏特征
对于钢筋混凝土轴心受压的细长杆件，试验表明，由于各种偶然因素造成的初始偏心的影响，构件在破 坏前往往发生纵向弯曲。 随着纵向弯曲变形的增加，构件侧向挠度增大，破坏时，构件一侧产生纵向裂缝， 混凝土被压碎；另一侧因受拉而出现水平裂缝。 因此，细长构件的受压承载力较同等条件下的短柱为低。
10 钢筋混凝土受压构件
建筑结构及受力分析
10.1 受压构件的分类 10.2 受压构件的构造
10.3 轴心受压构件承载力计算
目
录
10.1 受压构件的分类
10.1.1 混凝土的力学性质
钢筋混凝土受压构件根据轴向力作用线与构件截面形心轴线之间相互位置关系的不同，可分为轴心受压 构件和偏心受压构件两大类。 当轴向力作用线与构件截面形心轴线重合时，该受压构件称为轴心受压构件；当轴向力作用线偏离构件 截面形心轴线时，该受压构件称为偏心受压构件。
10.1.1 混凝土的力学性质
在实际工程中，经常遇到构件截面上同时存在着轴向力 N 和弯矩 M 的受压构件。 对这类受压构件，可 以应用力的平移定理将其等效转化为具有偏心距 e0 ＝ M / N、轴向力 N 的偏心受压构件，如下图所示。
10.2 受压构件的构造
10.2 受压构件的构造
一、材料
在钢筋混凝土受压构件中，混凝土的强度对构件的承载力影响较大，为了充分利用混凝土的抗压性能、 减小受压构件的截面尺寸、节约钢筋，在受压构件中宜采用强度等级较高的混凝土，工程中一般采用 C30 ～ C50。 纵向钢筋一般采用 HRB400、HRB500 级钢筋，箍筋一般采用 HPB300 级钢筋。
1. 当荷载作用下产生的轴心力较小时，构件压缩应变的增加基本上与轴向
力的增长成正比，构件处于弹性工作阶段。
2. 随着轴向力的增大，压缩变形的增长速度明显加快，构件进入弹塑性工 作阶段，构件中开始出现纵向微细裂缝。
3. 当轴向力增加至构件临近破坏时，构件四周出现明显的纵向裂缝，箍筋
间的纵向钢筋发生压屈而向外鼓出，混凝土被压碎，致使整个构件破坏。
10.3 轴心受压构件承载力计算
根据箍筋形式的不同，钢筋混凝土轴心受压构件有两种型式：第一种是常用的配有纵向钢筋及箍筋的受 压构件，如图a 所示；第二种是应用较少的配有纵向钢筋及螺旋箍筋（或焊接环）的受压构件，如图b 所示。
10.3.1 破坏特征
在轴向荷载作用下，构件整个截面的应变基本上是均匀分布的。
10.3.2 基本计算公式
10.3.2 基本计算公式
10.3.2 基本计算公式
10.3.2 基本计算公式
【例 10.1】 某多层钢筋混凝土框架房屋，底层中柱承受的轴心压力设计值 N ＝ 780 kN，底层层高为 3.3 m，基础顶面标高为 － 0.3 m，采用 C30 混凝土，HRB400 级钢筋。 试设计该柱截面。
10.2.3 钢筋
当偏心受压构件截面高度 H ≥ 600 mm 时，应在构件侧面设置直径不小于 10 mm 的纵向构造钢筋，并相 应地设置复合箍筋或拉筋，如图c、d、e、f、g 所示。
10.2.3 钢筋
2. 箍筋
柱中配置箍筋，不仅可以提高柱的受剪承载力，还可以防止纵向钢筋弯曲，同时还能够固定纵向钢筋并 与其形成钢筋骨架，因此，柱中箍筋应做成封闭式。 箍筋一般采用 HPB300 级钢筋，直径不小于 d / 4，且不小于 6 mm；其中 d 为纵向钢筋的最大直径。 箍筋的间距不应大于 400 mm 及构件截面的短边尺寸；且不应大于 15d，搭接接头区段内，当搭接钢筋为 受拉时，其箍筋间距不应大于 5d，且不应大于 100 mm；当搭接钢筋为受压时，其箍筋间距不应大于 10d，且 不应大于 200 mm； 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过 3％ 时，箍筋的直径不小于 8 mm，且应焊成封闭环式，其间距不 应大于 10d（d 为纵向钢筋的最小直径），且不大于 200 mm；箍筋末端应做成 135°弯钩且弯钩末端平直段 长度不应小于箍筋直径的 10 倍。
【例 10.2】 某钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸 B × H ＝ 300 mm × 300 mm，纵向钢筋采用 4 20（A′s ＝ 1 256 mm2），混凝土强度等级为 c35，柱的计算长度 l0 ＝ 3.0 m，求该柱的受压承载力（fc ＝ 16.7 N / mm2， f′y ＝ 360 N / mm2）。
10.3.2 基本计算公式
10.3.2 基本计算公式
10.3.2 基本计算公式
试验表明，稳定系数 φ 的大小，主要与构件的长细比有关。 对于矩形截面，当长细比l0 / B≤8时，纵向弯 曲对构件承载力的影响可忽略不计，即取稳定系数 φ ＝ 1.0。 所以通常把长细比 l0 / B≤8 的柱称为短柱。 对 l0/ B ＞ 8 的长柱，《混凝土结构设计规范》根据试验结果给出的稳定系数可按表 10.1 采用。