第三章(二)混凝土轴心受力构件承载力

f cc f c k 2
式中
2
为作用于核心混凝土的径向压应力值。
§6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 三、承载力计算 螺旋箍筋柱正截面承载力的计算式并应满足
0 Nd
≤
' Nu 0.9 f cd Acor kfsd As 0 f sd As'


★★螺旋筋仅能间接地提高强度，对柱的稳定性问题
3. 影响因素:长细比、柱的初始挠度、竖向力的偏心有关，
混凝土强度等级、钢筋强度等级及配筋率对其影响较小。

短柱：＝1.0
长柱： … l0/i (或l0/b) 查表
i= I A
l0 ––– 构件的计算长度，与构件端部的支承条件有关。
两端铰
一端固定，一端铰支 两端固定
1.0l
0.7l 0.5l 实际结构按 规范规定取值
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
当柱截面短边尺寸大于400mm 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
图5-5 柱的箍筋形式
本章小结
轴心受压柱，根据配制箍筋的形式不同分为两种类型，即
普通箍筋柱与螺旋筋柱。 影响轴心受压构件破坏形态主要因素有： ●长细比 ●柱的初始挠度 ●竖向力的偏心 ●徐变 普通箍筋柱与螺旋筋柱承载力计算比较
一端固定，一端自由
2.0l

稳定系数

§4.2 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
四、 正截面承载力计算 《混凝土规范》规定配有纵向受力钢筋和普通 箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算式为
N 0.9 fc A f A
' y

' s

φ—轴心受压构件稳定系数,附表4-28 稳定系数φ 与柱的长细比 l0/b有关。 普通箍筋柱的正截面承载力计算分截面设计和 强度复核两种情况。
受压构件截面尺寸与长度一般控制l0/b≤30、 l0/ h≤25、 l0/ d≤25。并满足最小尺寸的要求；截面尺寸应符合模数要求。
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
5.1.3 纵向钢筋
1.作用：承担纵向压力、防止构件突然脆裂破坏、增强构 件的延性，减小混凝土不匀质引起的不利影响、承担拉力等。 2. 级别：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
第二讲 轴心受拉及轴心受压构件承载力计算

轴心受拉构件 轴心受压构件 偏心受压构件— 单向偏心受压构件 双向偏心受压构件
轴心受拉构件
N f y As
N为轴向拉力的设计值；
fy为钢筋抗拉强度设计值； As为全部受拉钢筋的截面面积， 应满足As≥(0.9ft/fy)A，A为构件截面面积。
' sd ' s
（2）长柱破坏——失稳破坏 破坏特征：凹侧砼先被压碎，砼表面 有纵向裂缝；凸侧则由受压突然转为受拉， 出现横向裂缝；破坏前，横向挠度增加很快， 破坏来得比较突然，导致失稳破坏。承载能 力要小于同截面、配筋、材料的短柱。
承载能力
Pl PS |
§4.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
●S应不大于核心直径 d cor ●S应不大于80mm，且不应小于40mm，以便施工。
1 的1/5，即S≤ 5 d cor ；
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算 5.1 受压构件的一般构造
5.1.1截面形式与尺寸
轴压构件：方形、圆形截面；
偏压构件：矩形、工形截面。（偏心力应沿长边布置）
图5-3 受压构件截面形式
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
5.1.2 混凝土
混凝土强度等级对受压构件的抗压承载力影响很 大，特别对于轴心受压构件。为了充分利用混凝土承 压，节约钢材，减小构件截面尺寸，受压构件宜采用 较高强度等级的混凝土，一般情况下受压构件采用 C20及C20以上等级的混凝土。
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
最小配筋率:全截面0.5,一则0.2,附表1-9
§6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 4.箍筋 ●箍筋直径：应不小于纵向钢筋直径的1/4,且不小于8mm; ●箍筋间距：不应大于纵向钢筋直径的15倍，且不大于 构件截面的较小尺寸（圆形截面用0.8倍直径），并不大于 400mm;在纵向钢筋截面积超过混凝土计算截面积的3%时，箍 筋的间距应不大于纵向钢筋直径的10倍，且不大200mm。


纵向钢筋
箍筋




图6-1 两种钢筋混凝土轴心受压构件 a)普通箍筋柱 b)螺旋箍筋柱

纵向钢筋 螺旋箍筋
纵向钢筋作用:
帮助混凝土承担压力防止混凝土 出现突然的脆性破坏，并承受由 于荷载的偏心而引起的弯矩
箍 筋 作 用: 与纵筋组成空间骨架，减少纵筋 的计算长度因而避免纵筋过早的 压屈而降低柱的承载力
§6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 2、破坏特征 当承受轴向压力时，螺 旋箍筋阻止砼的横向变形，使 砼处于三向受力状态，轴向力 增大到一定数值，砼保护层开 始剥落，随着轴向力增大，螺 旋箍筋应力也增大，最后达到 屈服强度，失去核心砼的约束 作用，使砼压碎而破坏。
图6-2螺旋箍筋柱轴心受压构件破坏情况
毫无帮助，因此长柱和中长柱应按着通箍筋柱计算， 不考虑螺旋筋作用。
§6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 四、与按普通箍筋柱强度计算值的比较 1．螺旋箍筋柱的强度不会小于普通箍筋柱的强度，即
N j max( N螺 , N普 )
这种情况在砼保护层面积相对较大时发生。 2．螺旋箍筋配量过小，作用不显著，不计其作用，即 如果
1）截面设计 已知截面尺寸，计算长度l0，混凝土轴心抗压强度和 钢筋抗压强度设计值，轴向压力组合设计值，求纵向钢筋 所需面积。
1 r 0 Nd A ' ( f cd A) f sd 0.9
' s
2）截面复核 已知截面尺寸，计算长度l0，全部纵向钢筋的截面面 积，混凝土轴心抗压强度和钢筋抗压强度设计值，轴向力 组合设计值，求截面承载力。
§6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 二、适用条件和强度提高原理 1．适用条件：① l / d 7~12(短柱) ； ②尺寸受到限制。 注意：螺旋箍筋柱不如普遍箍筋柱经济，一般不宜采用。 2．强度提高原理 螺旋箍筋对其核心混凝土的约束作用，使混凝土抗 压强度提高，根据圆柱体三向受压试验结果，约束混凝土的 轴心抗压强度近似表达式：
§4.1
配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
一、钢筋混凝土柱的分类 普通箍筋柱：配有纵筋和箍筋的柱 ,(图6-1a)。 螺旋箍筋柱：配有纵筋和螺旋筋或焊接环筋的柱,(图6-1b)。 其中：纵筋帮助受压、承担弯距、防止脆性破坏。 螺旋筋提高构件的强度和延性。
§4.1
配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
As 0 ＜ 0.25As'
那么 N j N普
3．螺旋筋不能提高强度过多，否则会导致混凝土保护层 剥落，即 ' N螺 1.5N普 1.35 ( fcd A f sd As' )
§6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件
五、构造要求 1、螺旋箍筋柱的纵向钢筋应沿圆周均匀分布，其截面积 应不小于箍筋圈内核心截面积的0.5%。常用的配筋率在 0.8%~ 1.2%之间。 2、构件核心截面积应不小于构件整个截面面积的2/3。 3、螺旋箍筋的直径不应小于纵向钢筋直径的1/4，且不小 于8mm，一般采用（8~12）mm。为了保证螺旋箍筋的作用， 螺旋箍筋的间距S应满足：
●复合箍筋:沿箍筋设置的纵向钢筋离角筋间距大于
150mm或15倍箍筋直径（取较大者）范围，则应设置复合箍 筋。
复合箍筋的布设
§6.2 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件 一、受力分析及破坏特征 1、受力分析 螺旋箍筋或焊接圆环箍筋能约束混凝土在轴向压力作 用下所产生的侧向变形，对混凝土产生间接的被动侧向压力， 从而提高混凝土的抗压强度和变形能力。 箍筋则产生环向拉力。当箍筋外部的混凝土被压坏并 剥落后，箍筋以内即核心部分的混凝土仍能继续承受荷载， 当箍筋达到抗拉屈服强度而失去约束砼侧向变形的能力时， 核心砼才会被压碎而导致整个构件破坏，其破坏形态如图6 －2所示。
§6.1
配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
五、构造要求 1.混凝土 一般多采用C25～C40级混凝土。 2．截面尺寸 ① lo / b 30② 25 25cm ③尺寸模数化： 25，30，35…,不宜小于250mm。 3．纵向钢筋 直径：12～32cm ，根为≥4 ，纵筋之间净距≥5cm， 净保护层：≥2.5cm
5.1.4 箍筋
1. 作用：固定纵向钢筋，给纵向钢筋提供侧向支点，防 止纵向钢筋受压弯曲，抵抗柱中也起到水平剪力。 2. 形式：封闭式 3. 间距：s≤15d（绑扎骨架） 或20d（焊接骨架） （ dmin） s≤ 400mm; s≤b （截面的短边尺寸） 4. 直径：dsv≥d/4 (dmax)， 且 dsv≥6mm。 5. 复合箍筋：b ≤ 400mm，且纵筋不多于 图5-4 受压构件 的钢筋骨架 四根时，可不设置复合箍筋；当b >400mm且纵 筋多于3根 时，应设置复合箍筋。
7.1 轴心受拉构件
本章主要内容 1．配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件的破坏形态、 承载力计算； 2．配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压构件的破坏形态、 承载力计算； 3．稳定系数的概念及其影响因素； 4．核心混凝土强度分析及强度计算； 5．普通箍筋柱、螺旋箍筋柱的配筋特点和构造要求。
三、纵向稳定系数
1.定义：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低 的计算系数。 2.计算： =pl/ps
pl
2 EI
l0
2
(欧拉公式）也即长柱失 稳破坏时的临界承载力
(短柱压坏时的轴心力） ps fcA f sAs
2 1Ec 1 2 ' ' f cd f sd
3. 直径：不宜小于12mm，一般在16mm~32mm范围内。
3. 根数：矩形截面中，纵向受力钢筋根数不得少于4根， 4. 布置：轴心受压构件沿构件截面周边均匀布置；偏压构 件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
5. 用量：需满足最小配筋率的要求并不超过5%。 6. 构造钢筋：当h≥600mm时，应沿长边设置纵向构造 钢筋，并相应地配置复合箍筋或拉筋。 7.净间距：不应小于50mm，水平放置浇筑时与梁相同， 中距不宜大于300mm。
§4.1
配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件
二、破坏形态 1.影响因素： （1）徐变： ●使钢筋应力突然增大，砼应力减小（应力源自文库分布） ●突然卸载砼会产生拉应力。 （2）长细比：(l0/b) 2．普通箍筋柱的破坏特征 （1）短柱破坏——材料破坏。 破坏特征:纵向裂缝、纵筋鼓起、砼崩裂。 承载能力
PS fcA f A |