8鋼筋混凝土受壓構(gòu)件

1、鋼筋混凝土墻、柱施工鋼筋混凝土墻、柱施工鋼筋混凝土柱配筋計(jì)算鋼筋混凝土柱配筋計(jì)算一、受壓構(gòu)件的概述一、受壓構(gòu)件的概述1. 軸心受壓構(gòu)件：軸心受壓構(gòu)件：軸向力作用線通過(guò)構(gòu)件截面的軸向力作用線通過(guò)構(gòu)件截面的幾何中心（理論上應(yīng)為物理中心，即重心）。幾何中心（理論上應(yīng)為物理中心，即重心）。2. 偏心受壓構(gòu)件：偏心受壓構(gòu)件：軸向力作用線不通過(guò)構(gòu)件截面軸向力作用線不通過(guò)構(gòu)件截面的幾何中心；不通過(guò)一個(gè)主軸時(shí)，為單向偏心；的幾何中心；不通過(guò)一個(gè)主軸時(shí)，為單向偏心；不通過(guò)二個(gè)主軸時(shí)，為雙向偏心。不通過(guò)二個(gè)主軸時(shí)，為雙向偏心。3. 工程應(yīng)用：工程應(yīng)用：1）軸心受壓構(gòu)件：）軸心受壓構(gòu)件：結(jié)構(gòu)的中間柱（近似）；結(jié)構(gòu)的

2、中間柱（近似）；2）單向偏心受壓構(gòu)件：）單向偏心受壓構(gòu)件：結(jié)構(gòu)的邊柱；結(jié)構(gòu)的邊柱；3）雙向偏心受壓構(gòu)件：）雙向偏心受壓構(gòu)件：結(jié)構(gòu)的角柱。結(jié)構(gòu)的角柱。見(jiàn)圖見(jiàn)圖1中間柱中間柱角角柱柱邊邊柱柱二、受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造二、受壓構(gòu)件的一般構(gòu)造1 1、截面形式和截面尺寸、截面形式和截面尺寸形式形式: :常用矩形或方形截面，（且常用矩形或方形截面，（且b bh250h250250mm250mm）也有）也有、T T、形或環(huán)形的，為了節(jié)約混凝土，當(dāng)柱的尺寸較形或環(huán)形的，為了節(jié)約混凝土，當(dāng)柱的尺寸較大時(shí)，在裝配式廠房，采用大時(shí)，在裝配式廠房，采用字形，在拱結(jié)構(gòu)中，采用字形，在拱結(jié)構(gòu)中，采用T T形，在柱、電桿、煙囪

3、等可采用形，在柱、電桿、煙囪等可采用形及環(huán)形。形及環(huán)形。尺寸：尺寸：最小高度、剛度要求。最小高度、剛度要求。 長(zhǎng)細(xì)比宜控制在長(zhǎng)細(xì)比宜控制在l l0 0/b30/b30或或l l0 0/d25/d25。 柱柱 h800mmh800mm，以，以50mm50mm為模數(shù)為模數(shù) h h800mm800mm，以，以100mm100mm為模數(shù)為模數(shù)2、材料選擇：、材料選擇：1、混凝土：、混凝土：選擇強(qiáng)度選擇強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土，等級(jí)較高的混凝土，C20C50。2、鋼筋：、鋼筋：不宜選擇高不宜選擇高強(qiáng)鋼筋，強(qiáng)鋼筋，HRB335、HRB400。 若鋼筋的屈服應(yīng)變小于混凝土破壞時(shí)的應(yīng)變，若鋼筋的屈服應(yīng)變小于混凝土

4、破壞時(shí)的應(yīng)變，則鋼筋首先達(dá)到屈服應(yīng)變，隨后鋼筋的應(yīng)力保則鋼筋首先達(dá)到屈服應(yīng)變，隨后鋼筋的應(yīng)力保持為屈服應(yīng)力不變，直到混凝土破壞；若鋼筋持為屈服應(yīng)力不變，直到混凝土破壞；若鋼筋的屈服應(yīng)變大于混凝土破壞時(shí)的應(yīng)變，則混凝的屈服應(yīng)變大于混凝土破壞時(shí)的應(yīng)變，則混凝土破壞時(shí)鋼筋未屈服。所以，鋼筋不宜采用高土破壞時(shí)鋼筋未屈服。所以，鋼筋不宜采用高強(qiáng)鋼筋。強(qiáng)鋼筋。柱中為什么柱中為什么不宜選擇高強(qiáng)度鋼筋作受不宜選擇高強(qiáng)度鋼筋作受壓鋼筋壓鋼筋？設(shè)計(jì)中，不宜選擇高強(qiáng)度鋼筋作受壓鋼筋，設(shè)計(jì)中，不宜選擇高強(qiáng)度鋼筋作受壓鋼筋，因?yàn)槭軌轰摻顝?qiáng)度過(guò)高，不能成充分發(fā)揮抗因?yàn)槭軌轰摻顝?qiáng)度過(guò)高，不能成充分發(fā)揮抗壓作用。壓作用。 （

5、三）縱向鋼筋：（三）縱向鋼筋：鋼筋直徑及間距、布置、配筋率等。鋼筋直徑及間距、布置、配筋率等。 級(jí)別：級(jí)別：采用采用HRB335HRB335、HRB400HRB400級(jí)級(jí) 直徑：直徑：縱筋直徑縱筋直徑d12mmd12mm，常在，常在1232mm1232mm之間選用，之間選用，宜用較粗鋼筋根數(shù)，矩形時(shí)不小于宜用較粗鋼筋根數(shù)，矩形時(shí)不小于4 4根，圓柱不宜少根，圓柱不宜少于于8 8根，且不小于根，且不小于6 6根；根； 配勁率：配勁率：配筋率配筋率minmin0.6%0.6%，maxmax5%5% 鋼筋凈距鋼筋凈距: :50mm，中距，中距300mm（受力鋼筋）（受力鋼筋） 當(dāng)偏心受壓柱當(dāng)偏心受壓

6、柱h600mm時(shí)，側(cè)面應(yīng)設(shè)時(shí)，側(cè)面應(yīng)設(shè)d為為1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋；的縱向構(gòu)造鋼筋；（四）箍筋：（四）箍筋：鋼筋直徑及間距、布置、配箍率等。鋼筋直徑及間距、布置、配箍率等。柱中箍筋應(yīng)做成柱中箍筋應(yīng)做成封閉式封閉式；箍筋直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的四分之一，箍筋直徑不應(yīng)小于縱向鋼筋直徑的四分之一，且不應(yīng)小于且不應(yīng)小于6mm；箍筋間距不應(yīng)大于縱向鋼筋最小直徑的箍筋間距不應(yīng)大于縱向鋼筋最小直徑的15倍，倍，且不應(yīng)大于且不應(yīng)大于400mm及柱截面的短邊尺寸及柱截面的短邊尺寸b；當(dāng)柱中縱向受力鋼筋的配筋率大于當(dāng)柱中縱向受力鋼筋的配筋率大于3%時(shí)，箍時(shí)，箍筋直徑不應(yīng)小于筋直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)大于

7、縱向受，間距不應(yīng)大于縱向受力鋼筋直徑的力鋼筋直徑的10倍，且不大于倍，且不大于200mm，其，其末端應(yīng)做末端應(yīng)做1350的彎鉤。的彎鉤。當(dāng)柱截面短邊尺寸大于當(dāng)柱截面短邊尺寸大于400mm且各邊縱向鋼且各邊縱向鋼筋多余筋多余3根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊尺寸不大于根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊尺寸不大于400mm但各邊縱向鋼筋多余但各邊縱向鋼筋多余4根時(shí)，應(yīng)設(shè)置根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋。復(fù)合箍筋。52.4構(gòu)造要求構(gòu)造要求（5）常見(jiàn)箍筋形式：）常見(jiàn)箍筋形式：b400b400h600b400600h1000b4001000h1500（a）（b）（c）（d）（a）軸心受壓）軸心受壓（b）、）、 （c）、（）、（d）偏心受壓

8、）偏心受壓52.4構(gòu)造要求構(gòu)造要求（5）常見(jiàn)箍筋形式：）常見(jiàn)箍筋形式：b400b400600h1000b4001000h1500（e）（f）（e）軸心受壓）軸心受壓（f）、）、 （g）偏心受壓）偏心受壓（g）一、概述一、概述1、軸心受壓構(gòu)件分類、軸心受壓構(gòu)件分類 普通箍筋柱：縱筋普通箍筋柱：縱筋+普通箍筋（矩形箍筋）普通箍筋（矩形箍筋） 螺旋箍筋柱：縱筋螺旋箍筋柱：縱筋+螺旋式箍筋螺旋式箍筋2、軸壓構(gòu)件中縱筋和箍筋的作用、軸壓構(gòu)件中縱筋和箍筋的作用二、配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件二、配有普通箍筋的軸壓構(gòu)件（一）（一）試驗(yàn)研究分析試驗(yàn)研究分析1、柱的分類：、柱的分類：短柱（對(duì)一般截面短柱（對(duì)一般截面L

9、0/i 28；對(duì)矩形；對(duì)矩形截面截面L0/b8）、長(zhǎng)柱。）、長(zhǎng)柱。 軸心受壓構(gòu)件承載力軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算計(jì)算v當(dāng)構(gòu)件的四周發(fā)生向外突出破壞。當(dāng)構(gòu)件的四周發(fā)生向外突出破壞。 3、長(zhǎng)柱的試驗(yàn)研究、長(zhǎng)柱的試驗(yàn)研究v會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞。會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞。規(guī)范中采用承載力降低系數(shù)規(guī)范中采用承載力降低系數(shù) （稱為穩(wěn)定系數(shù)）（稱為穩(wěn)定系數(shù)）考慮這種影響查表考慮這種影響查表2-1。p1462、短柱的試驗(yàn)研究、短柱的試驗(yàn)研究（二）正截面承載力計(jì)算公式（二）正截面承載力計(jì)算公式Nu=0.9 (fcA+f yA s )正截面設(shè)計(jì)計(jì)算步驟正截面設(shè)計(jì)計(jì)算步驟確定截面尺寸，可按工程經(jīng)驗(yàn)配筋率為確定截面尺寸，可按工程經(jīng)驗(yàn)配筋

10、率為1%1%普通箍筋柱（正方普通箍筋柱（正方形）的方法確定；形）的方法確定；確定實(shí)際穩(wěn)定系數(shù)。確定實(shí)際穩(wěn)定系數(shù)。確定縱向受壓鋼筋截面面積，確定縱向受壓鋼筋截面面積，計(jì)算實(shí)際配筋率計(jì)算實(shí)際配筋率ycsfAfNA9.0確定鋼筋確定鋼筋)(9 . 0ycffNA例題例題1 某無(wú)側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層中柱，承受軸心壓力某無(wú)側(cè)移多層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的第二層中柱，承受軸心壓力N=1840KN，樓層高，樓層高H=5.4m，混凝土等級(jí)為，混凝土等級(jí)為C30（fc=14.3N/mm2）,用用HRB400級(jí)鋼筋配筋（級(jí)鋼筋配筋（ fy=360N/mm2 ）,是設(shè)計(jì)該截面。是設(shè)計(jì)該截面。解：解：初步確定截面尺寸初

11、步確定截面尺寸 按工程經(jīng)驗(yàn)假定受壓鋼筋配筋率按工程經(jīng)驗(yàn)假定受壓鋼筋配筋率為為1%，先不考慮穩(wěn)定系數(shù)的影響，按，先不考慮穩(wěn)定系數(shù)的影響，按普通箍筋柱正截面承載能力計(jì)算公式確定截面尺寸。普通箍筋柱正截面承載能力計(jì)算公式確定截面尺寸。23101193 .1401. 03600 . 19 . 018400009 . 0mmffNAcy 將截面設(shè)計(jì)成正方形將截面設(shè)計(jì)成正方形,則有：則有： ?。喝。?b h 350mmmmhb34511900計(jì)算計(jì)算 l0 1.25H=1.255.4=6.75（m） l0b 6.75 0.35=19.3,查表得：查表得： 0.776計(jì)算計(jì)算AS22452360350350

12、3.14776.09.01840009.0mmfAfNAycS驗(yàn)算最小配筋率驗(yàn)算最小配筋率%23503502513AAS配筋符合要求配筋符合要求選配選配8 20鋼筋（鋼筋（2513mm2）8 20螺旋式箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算螺旋式箍筋柱的正截面受壓承載力計(jì)算（一）試驗(yàn)研究分析（一）試驗(yàn)研究分析1、螺旋式箍筋柱的受力特點(diǎn)：、螺旋式箍筋柱的受力特點(diǎn)：軸向壓力較小時(shí)，混凝土和縱軸向壓力較小時(shí)，混凝土和縱筋分別受壓，螺旋箍筋受拉但對(duì)混凝土的橫向作用不明顯；筋分別受壓，螺旋箍筋受拉但對(duì)混凝土的橫向作用不明顯；接近極限狀態(tài)時(shí)，螺旋箍筋對(duì)核芯混凝土產(chǎn)生較大的橫向約接近極限狀態(tài)時(shí)，螺旋箍筋對(duì)核芯混凝土產(chǎn)

13、生較大的橫向約束，提高混凝土強(qiáng)度，從而間接提高柱的承載能力。束，提高混凝土強(qiáng)度，從而間接提高柱的承載能力。2、螺旋箍筋又稱為、螺旋箍筋又稱為“間接鋼筋間接鋼筋”，產(chǎn)生，產(chǎn)生“套箍作用套箍作用”。（二）截面承載力計(jì)算（二）截面承載力計(jì)算:略（不需掌握）略（不需掌握）（三）使用螺旋式箍筋柱的條件注意事項(xiàng)。（三）使用螺旋式箍筋柱的條件注意事項(xiàng)。dcorfy SS1AAfy SS1（3）應(yīng)用應(yīng)注意的問(wèn)題）應(yīng)用應(yīng)注意的問(wèn)題螺旋箍筋柱的承載能力不得大于普通箍筋柱承載能力的螺旋箍筋柱的承載能力不得大于普通箍筋柱承載能力的1.5倍；倍；如遇下列情況之一，不考慮螺旋箍筋的影響，按普通箍筋如遇下列情況之一，不考慮

14、螺旋箍筋的影響，按普通箍筋柱計(jì)算承載力柱計(jì)算承載力當(dāng)當(dāng)l0/d 12,因細(xì)長(zhǎng)比太大，螺旋箍筋對(duì)混凝土的約束作用因細(xì)長(zhǎng)比太大，螺旋箍筋對(duì)混凝土的約束作用難以發(fā)揮；難以發(fā)揮；按螺旋箍筋柱算得的承載力比按普通箍筋柱算得的還低；按螺旋箍筋柱算得的承載力比按普通箍筋柱算得的還低；當(dāng)間接鋼筋的換算面積當(dāng)間接鋼筋的換算面積ASSO小于全部縱筋面積的小于全部縱筋面積的25%，螺旋箍筋或焊接環(huán)式箍筋間距不應(yīng)大于螺旋箍筋或焊接環(huán)式箍筋間距不應(yīng)大于dcor/5及及80mm,也不也不宜小于宜小于40mm，縱筋根數(shù)不宜少于，縱筋根數(shù)不宜少于8根，沿四周等間距布置。根，沿四周等間距布置。偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受

15、壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 在軸向壓力和彎矩共同作用下的構(gòu)件稱為偏心受壓構(gòu)件，在軸向壓力和彎矩共同作用下的構(gòu)件稱為偏心受壓構(gòu)件，力的等效作用如力的等效作用如圖圖2-2所示。所示。Ne0NM=Ne0圖圖2-2 偏心受壓構(gòu)件受力特征介于偏心受壓構(gòu)件受力特征介于受壓和受彎構(gòu)件之間的過(guò)渡狀受壓和受彎構(gòu)件之間的過(guò)渡狀態(tài)，在彎矩和剪力的共同作用態(tài)，在彎矩和剪力的共同作用下，有可能首先混凝土被壓壞，下，有可能首先混凝土被壓壞，也有可能混凝土首先被拉壞，也有可能混凝土首先被拉壞，因此，偏心受壓構(gòu)件分為兩種因此，偏心受壓構(gòu)件分為兩種破壞特征。破壞特征。大偏心受壓柱大偏心受壓柱小偏心受壓柱小偏心受壓柱（1）大偏心受壓

16、破壞）大偏心受壓破壞受拉破壞受拉破壞 此類破壞在壓力的偏心距較大，發(fā)生塑形破壞。此類破壞在壓力的偏心距較大，發(fā)生塑形破壞。截面的破壞特征是截面的破壞特征是:受拉鋼筋首先屈服，最終受壓區(qū)邊緣的混凝受拉鋼筋首先屈服，最終受壓區(qū)邊緣的混凝土也因壓應(yīng)變達(dá)到極限值而被壓壞。這種破壞有明顯預(yù)兆。土也因壓應(yīng)變達(dá)到極限值而被壓壞。這種破壞有明顯預(yù)兆。（2）小偏心受壓破壞）小偏心受壓破壞受壓破壞受壓破壞 壓力的偏心距較小，或雖然偏心距不小但受拉縱筋配置過(guò)多壓力的偏心距較小，或雖然偏心距不小但受拉縱筋配置過(guò)多時(shí)，會(huì)發(fā)生此種脆性破壞。時(shí)，會(huì)發(fā)生此種脆性破壞。截面的破壞特征是：靠近壓力一側(cè)的受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)截面

17、的破壞特征是：靠近壓力一側(cè)的受壓區(qū)邊緣的混凝土壓應(yīng)變首先達(dá)到極限值被壓壞，該側(cè)的受壓鋼筋屈服；而壓力遠(yuǎn)側(cè)變首先達(dá)到極限值被壓壞，該側(cè)的受壓鋼筋屈服；而壓力遠(yuǎn)側(cè)的鋼筋雖受拉但并未屈服（應(yīng)力為）的鋼筋雖受拉但并未屈服（應(yīng)力為）,甚至還可能受壓。甚至還可能受壓。 由于這種破壞始于混凝土受壓破壞，故又稱為受壓破壞由于這種破壞始于混凝土受壓破壞，故又稱為受壓破壞 ，這種破壞無(wú)明顯預(yù)兆。這種破壞無(wú)明顯預(yù)兆。5.2偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件sASfyASe0NbhfyASfyASe0NbhsASfyASe0Nbh（a）（b）（c）（a）大偏心受壓）大偏心受壓：受壓區(qū)高度較?。菏軌簠^(qū)高度較?。╞）小偏心受壓）小

18、偏心受壓：受壓區(qū)高度較大：受壓區(qū)高度較大（c）小偏心受壓）小偏心受壓：全斷面受壓：全斷面受壓受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度圖圖2-3偏心受壓破壞形態(tài)偏心受壓破壞形態(tài)矩形截面偏心受壓承載力計(jì)算矩形截面偏心受壓承載力計(jì)算（1）大小偏心界線）大小偏心界線 從兩種偏心受壓的破壞特征可以看出，兩者之間的根本區(qū)從兩種偏心受壓的破壞特征可以看出，兩者之間的根本區(qū)別在于遠(yuǎn)離壓力作用線一側(cè)的鋼筋能否達(dá)到屈服強(qiáng)度，這和受別在于遠(yuǎn)離壓力作用線一側(cè)的鋼筋能否達(dá)到屈服強(qiáng)度，這和受彎構(gòu)件的適筋破壞和超筋破壞兩種情況是完全一樣的，因此其彎構(gòu)件的適筋破壞和超筋破壞兩種情況是完全一樣的，因此其判別方法應(yīng)該是完全一樣的，故我們用相對(duì)受壓區(qū)

19、高度和界線判別方法應(yīng)該是完全一樣的，故我們用相對(duì)受壓區(qū)高度和界線相對(duì)受壓區(qū)高度比較來(lái)進(jìn)行判別：相對(duì)受壓區(qū)高度比較來(lái)進(jìn)行判別： 大偏心受壓：大偏心受壓： b或或x x b 小偏心受壓：小偏心受壓： b或或x x b（2）影響截面承載力的因素）影響截面承載力的因素 1、計(jì)算偏心距、計(jì)算偏心距(壓力本身作用的偏心矩壓力本身作用的偏心矩)e0=M/N2、附加偏心矩、附加偏心矩:(混凝土的非均勻性及施工質(zhì)量等方面混凝土的非均勻性及施工質(zhì)量等方面的原因的原因)， ea取值為：取值為：20mm及偏心方向截面尺寸的及偏心方向截面尺寸的1/30的較的較大者。大者。3、初始偏心矩、初始偏心矩ei：（計(jì)算中引用）：

20、（計(jì)算中引用） ei e0 ea （3）判定大小偏小受壓構(gòu)件）判定大小偏小受壓構(gòu)件 為小偏心為大偏心比大小判定偏心和0003.03.0h3.0heheeiii注：注： h0截面有效高度截面有效高度h0 =h-40、50（C25以上、以上、C20)（4）偏心矩增大系數(shù)）偏心矩增大系數(shù) 對(duì)于矩形、對(duì)于矩形、T形、工字形按下式計(jì)算形、工字形按下式計(jì)算0.101.015.10.15.014001102121200hlNAfhlheci式中：式中：l0構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度；構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度；(筆記）筆記） h截面高度；截面高度； A構(gòu)件截面積；構(gòu)件截面積； 0 .15 .01NAfc 1偏心矩對(duì)截面曲率的影響系數(shù)偏

21、心矩對(duì)截面曲率的影響系數(shù) 當(dāng)當(dāng)l0/h 5時(shí)，取時(shí)，取=1.0 反之反之l0/h 5時(shí)，時(shí)，計(jì)算。計(jì)算。2 細(xì)長(zhǎng)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，細(xì)長(zhǎng)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)， 當(dāng)當(dāng)l0/h15時(shí)，取時(shí)，取2=1.0； 反之反之l0/h 15時(shí)，時(shí)，2計(jì)算。計(jì)算。0 . 101. 015. 102hl1、大偏心公式、大偏心公式)(20/sySSihfNeAAhee02SSysisN eAAfhaheea例題矩形截面偏心受壓柱的截面尺寸例題矩形截面偏心受壓柱的截面尺寸bh=300400mm2,柱的計(jì)算長(zhǎng)度柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0=2.8m, as=as=40mm,混凝土強(qiáng)度等極為混凝土強(qiáng)度等極為C30（fc=14.

22、3N/mm2,a1=1.0）,用用HRB400鋼筋（鋼筋（fy fy360N/mm2）,軸向壓力軸向壓力N=340kN,彎矩設(shè)計(jì)值彎矩設(shè)計(jì)值M=200kN.m,按對(duì)稱配筋計(jì)算鋼筋的面積。按對(duì)稱配筋計(jì)算鋼筋的面積。計(jì)算偏心矩計(jì)算偏心矩ei ei e0 ea （ e0初始偏心矩初始偏心矩 ，ea附加偏心矩）附加偏心矩）603200105883401040013.32030300MemmNhmmmmea取值為取值為:20mm及偏心方向截面尺寸的及偏心方向截面尺寸的1/30的較大者的較大者,故取故取ea=20mmei e0 ea=588+20=608 mm 計(jì)算由于側(cè)向撓曲引起的偏心矩增大系數(shù)計(jì)算由于側(cè)向撓曲引起的偏心矩增大系數(shù) l0/h 2800/400=7.05, 因此必須考慮縱向彎曲的影響因此必須考慮縱向彎曲的影響 h0 has=40040=360mm110222012020 .50 .51 4