钢筋混凝土第5章受压构件

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5.1 概述 实际工程中，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。偏心受压构 件有：屋架-排架柱、牛腿柱、框架柱等。
在钢筋混凝土结构中，没有严格意义上的轴心受压构件 ，但外加荷载偏心距很小时，可近似按轴压构件来计算。
5.3.3 轴心受压短柱承载能力计算 根据短柱的破坏特征，其截面的应力分布如图所示，轴
承载力影响较大，一般采用采用C25、C30级或更高强度等级的 混凝土。目前一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25~C40， 在高层建筑中，C50~C60级混凝土也经常使用。
2.纵向钢筋 柱中纵向受力钢筋宜HRB335和HRB400级钢筋，不宜采 用高强钢筋（受混凝土极限压应变的限制）。 纵筋沿截面周边均匀布置，其中心距宜在70mm~300mm 之间，否则另加12~16mm的受力钢筋或构造钢筋。 纵筋数量：矩形截面≥4根，圆形截面≥8根。
构件发生破坏时，钢筋应力可以达到相应的屈服强度，而配 置热轧HRB500级钢筋或其他高强钢筋时，在构件混凝土被压 碎时，钢筋应力不会达到屈服强度。
因此规范规定：在受压构件中，一般不宜采用高强钢筋 ，如果因某种原因需采用高强钢筋，其抗压屈服强度设计值 按f’y=400MPa取用。
5.3 轴心受压构件的承载力计算
5.3 轴心受压构件的承载力计算
5.3.2 轴心受压短柱的破坏特征
此时钢筋应力:s’s=Es∙e’s=f’y , 而e’s=ec=0.002； 若取Es=2.0*105MPa，则钢筋应力：s’s=400MPa，即混
凝土被压碎时，钢筋的最大应力为400MPa。 当受压构件配置HPB235、HRB335、HRB400级热轧钢筋，
5.3 轴心受压构件的承载力计算 5.3.1 概述 根据配置箍筋的不同，轴心受压柱有两种基本形式： 普通箍筋柱——配有矩形箍筋和纵向钢筋的柱； 螺旋箍筋柱——配有螺旋式箍筋和纵向钢筋的柱。
5.3 轴心受压构件的承载力计算
5.3.1 概述
根据柱长细比的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱；
长细比：柱的计算长度l0与截面回转半径i的比值，即
其中v为混凝土受压时的弹性系数(v≤1.0)， 此时钢筋和混凝土之间产生应力重分布。
(3)当N→0.9N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，混凝土被压碎，柱子破坏。
(4)达到承载能力极限状态时
混凝土压应变: ec→e0=0.002， 混凝土压应力: sc=fc。
≥300mm。工字形截面的翼缘厚度不应小于100mm，腹板厚度 不宜小于80mm。
长细比要求：一般取l0/h≤25及l0/b≤30。 柱截面尺寸多取整数且应符合模数制，在800mm以下， 以50mm为模数；在800mm以上，一般以100mm为模数。
5.2 受压构件的构造要求 5.2.2 材料 1.混凝土强度等级 受压构件的混凝土为主要承重材料，混凝土强度等级对其
5.2 受压构件的构造要求 5.2.2 材料 3.箍筋 箍筋直径：热轧钢筋直径6~12mm 箍筋间距：绑扎骨架时，箍筋间距s≤15d； 焊接骨架时，箍筋间距s≤20d； 且均应s≤b和400mm。 受压构件的箍筋应做成封闭式，以便约束纵筋，防止纵
向钢筋被压屈；不应采用内折角箍筋。 箍筋作用： ① 约束纵向钢筋，防止纵向钢筋被压屈； ② 限制裂缝开展； ③ 与纵向钢筋形成骨架； ④ 提高构件延性、对结构抗震有利。
钢筋：s’s=Es∙e’s 混凝土：sc=Ec∙ec 因为 Es＞Ec，所以 s’s＞sc。
根据内外力的平衡条件得：
N s 's A 's s c A
5.3 轴心受压构件的承载力计算
5.3.2 轴心受压短柱的破坏特征 (2)随着N的增大，混凝土逐渐产生塑性变形，但钢筋仍
处于弹性阶段；钢筋应力s’s=Es∙e’s ，混凝土应力sc= vEc∙ec 。
5.1 概述
1.定义和分类 根据轴向压力作用位置的不同，受压构件可分为： 轴心受压构件：轴向力作用线通过构件截面几何形心 (理论上应为物理重心)的受压构件； 偏心受压构件：轴向力不通过截面形心或构件同时承 受轴向压力和弯矩的受力构件。偏心 受压构件又分为单向和双向偏心两类。
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压 压
压
轴
偏偏
偏
拉
拉
压
压压
压
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5.2 受压构件的构造要求 5.2.1 截面形状和截面尺寸 1.截面形状 轴压构件截面形状多采用矩形，正多边形或圆形（建筑
美观等要求）。 偏压构件以矩形截面为主；也常采用工字形截面或双肢
截面。截面的h/b=1~1.5。 2.截面尺寸 矩形截面的边长b≥300mm；正多边形(圆形)截面直径
5.2 受压构件的构造要求 5.2.2 材料 2.纵向钢筋 柱的配筋率宜为0.4％~5％。纵筋直径常用12~32mm，并
宜优先选用直径较大的钢筋； 纵筋保护层厚度：正常环境条件下，混凝土保护层最小厚
度取30mm，环境条件差时，可取较大值。
纵筋作用： ① 协助混凝土承担压力，减小构件截面尺寸； ② 增强构件的延性，防止构件发生脆性破坏； ③ 与箍筋形成骨架； ④ 承受意外的不大的弯矩； ⑤ 可减小混凝土的徐变变形。
由于长细比不同，两者的破坏形态也有所不同。
5.3 轴心受压构件的承载力计算 5.3.2 轴心受压短柱的破坏特征
轴压短柱的试验表明：在轴压力N作用下，从加载开始到 截面破坏，截面上的应变基本上为均匀分布且由于粘结力的存
在，在整个加载过程中，钢筋和混凝土变形相同，即e’s=ec。
受力特征：
(1)当N较小时，钢筋和混凝土均处于弹性阶段。
l0 i i 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 ；两端固定：l0=0.5l
一端固定，一端铰支：l0=0.7l
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 园形截面 任意截面
l0 b 8 l0 d 7 l0 i 28