第九章钢筋混凝土受压构件

第九章钢筋混凝土受压构件

一、教学目标

1、了受压构件的分类和构造；

2、掌握轴心受压构件正截面承载力；

3、掌握偏心受压构件正截面承载力；

二、重点难点

1、掌握轴心受压构件正截面承载力；

2、掌握偏心受压构件正截面承载力

三、教学方式

采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。

四、建议学时

8学时

五、讲课提纲

第一节受压构件的基本构造要求

9.1.1 受压构件的分类

常见的受压构件如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。

钢筋混凝土受压构件在其截面上一般作用有轴力、弯矩和剪力。

分类：(1)轴心受压构件

(2)偏心受压构件：单向偏心受压构件，双向偏心受压构件

在实际设计中，屋架（桁架）的受压腹杆、承受恒载为主的等跨框架的中柱等因弯矩很小而忽略不计，可近似地当作轴心受压构件。单层厂房柱、一般框架柱、屋架上弦杆、拱等都属于偏心受压构件。框架结构的角柱则属于双向偏心受压构件。

9.1.2 截面形式及尺寸

轴心受压构件的截面形式一般为正方形或边长接近的矩形。建筑上有特殊要求时，可选择圆形或多边形。偏心受压构件的截面形式一般多采用长宽比不超过1.5的矩形截面。承受较大荷载的装配式受压构件也常采用工字形截面。为避免房间内柱子突出墙面而影响美观与使用，常采用T形、L形、十形等异形截面柱。

对于方形和矩形独立柱的截面尺寸，不宜小于250mm×250mm，框架柱不宜小于

300mm×400mm。对于工字形截面，翼缘厚度不宜小于120mm；腹板厚度不宜小于100mm。

柱截面尺寸还受到长细比的控制。对方形、矩形截面，l0/b≤30，l0/h≤25；对圆形截面，l0/d≤25。

柱截面尺寸还应符合模数化的要求，柱截面边长在800mm以下时，宜取50mm为模数，

在800mm以上时，可取100mm为模数。

9.1.3 材料强度等级

受压构件宜采用较高强度等级的混凝土，一般设计中常用的混凝土强度等级为

C25~C50。

在受压构件中，采用高强度钢材不能充分发挥其作用。因此，一般设计中常采用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，也可采用HRB335级和HRB400级钢筋做为箍筋。

9.1.4 纵向钢筋

作用：与混凝土共同承担由外荷载引起的纵向压力，防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性，减小混凝土不匀质引起的不利影响；同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力等。

直径：受压构件中宜采用较粗直径的纵筋。纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm，一般在16mm~32mm范围内选用。

根数：矩形截面受压构件中，纵向受力钢筋根数不得少于4根。

布置：轴心受压构件中，纵向钢筋应沿构件截面周边均匀布置，偏心受压构件中的纵向受力钢筋应布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。

用量：纵向受力钢筋的配置需满足最小配筋率的要求（附表14），全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。

纵向构造钢筋：当矩形截面偏心受压构件的截面高度h≥600mm时，应沿长边设置直径为10mm~16mm的纵向构造钢筋，且间距不应超过500mm，并相应地配置复合箍筋或拉筋。

纵向钢筋的净间距不应小于50mm，对水平放置浇筑的预制受压构件，其纵向钢筋的间距要求与梁相同。

偏心受压构件中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压构件中各边的纵向受力钢筋中距不宜大于300mm。

纵筋的连接接头：（宜设置在受力较小处）

可采用机械连接接头、焊接接头和搭接接头；

对于直径大于28mm的受拉钢筋和直径大于32mm的受压钢筋，不宜采用绑扎的搭接接头。

9.1.5 箍筋

作用：箍筋除了在施工时对纵向钢筋起固定作用外，还给纵向钢筋提供侧向支点，防止纵向钢筋受压弯曲而降低承压能力。此外，箍筋在柱中也起到抵抗水平剪力的作用。密布箍筋还起约束核心混凝土改善混凝土变形性能的作用。

周边箍筋应做成封闭式；箍筋间距不应大于400mm 及构件截面短边尺寸，且不应大于

纵向钢筋的最小直径的15倍；箍筋直径不应小于纵向钢筋的最大直径的1/4，且不应小于

6mm ；当柱中全部纵向受力钢筋配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm ，间距不应大于

纵向钢筋的最小直径的10倍 ，且不应大于200mm ；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；箍筋也可焊接成封闭环式；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。

第二节 轴心受压构件的正截面承载力

9.2.1 普通箍筋轴心受压柱的受力性能与承载力计算

1.受力性能分析

根据长细比大小不同，受压柱可分为短柱和长柱。短柱指长细比l 0/b ≤8（矩形截面，b

为截面较小边长）或l 0/d ≤7（圆形截面，d 为直径）或l 0/i ≤28（其它截面，i 为截面回转半径）

的柱，l 0为柱的计算长度。

实际工程中轴心受压构件是不存在的，荷载的微小初始偏心不可避免，这对轴心受压短

柱的承载能力无明显影响，但对于长柱则不容忽视。长柱加载后，由于初始偏心距将产生附

加弯矩，而这个附加弯矩产生的水平挠度又加大了原来的初始偏心距，这样相互影响的结果

使长柱最终在弯矩及轴力共同作用下发生破坏。破坏时，受压一侧往往产生较大的纵向裂缝，

箍筋之间的纵筋向外压屈，构件高度中部的混凝土被压碎；而另一侧混凝土则被拉裂，在构

件高度中部产生若干条以一定间距分布的水平裂缝。对于长细比很大的长柱，还可能发生失

稳破坏。

《规范》中采用稳定系数φ来表示长柱承载力降低的程度。对于矩形截面，长细比为

l 0/b (l 0为柱的计算长度，b 为柱截面的短边尺寸)，l 0/b 越大，φ越小。l 0/b ＜8时，可以取φ=1.0。

稳定系数φ值见6.3。

2．正截面受压承载力计算

轴心受压构件的正截面承载力计算公式

N ≤0.9 (f c A +f y ′A s

′) （6-9） 式中，A —构件截面面积，当纵筋配筋率ρ′＞3%时，A 用

A －A s ′代替；

上式中等号右边乘以系数0.9是为了保持与偏心受

压构件正截面承载力计算的可靠度相近。

1）截面设计

工程中轴心受压构件沿截面x 、y 两个主轴方向的杆端约束条件可能不同，因此计算长 图6.10 轴心受压构件 承载力计算简图