整理第鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造課件

1、第7章 鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)及構(gòu)造教學(xué)目標(biāo)： 通過本章學(xué)習(xí)掌握鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造要求；理解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)結(jié)果是通過計(jì)算書和施工圖來表達(dá)。一、構(gòu)造要求二、軸心受壓柱承載力計(jì)算三、軸心受壓柱截面設(shè)計(jì)步驟周騾叮裹絞罵失奄啤槍肯窯晃皖哆粗掐到鎊便覺圾雍栗卒運(yùn)侖疤紊淚黃朽第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第1頁，共15頁。1.材料選擇 受壓構(gòu)件的承載力主要取決于混凝土強(qiáng)度，混凝土宜采用較高強(qiáng)度等級(jí),C25及以上等級(jí)的混凝土，對(duì)于高層建筑的底層柱可采用更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土；縱向鋼筋一般選用HRB335和HRB400、RRB400級(jí)熱軋鋼筋；箍筋一般采用HPB235級(jí)、HR

2、B335級(jí)鋼筋，也可采用HRB400級(jí)鋼筋。一、構(gòu)造要求 一般采用正方形或矩形。截面尺寸不宜小于250250，控制在l0/b30、l0/h25、l0/d25。l0為柱的計(jì)算長度，b為柱的短邊，h為柱的長邊，d為圓形柱的直徑。當(dāng)截面的邊長在800以下時(shí)，以50為模數(shù)，邊長在800以上時(shí)，以100為模數(shù)。 框架柱截面尺寸可取h（1/151/20）H，H為層高；柱截面寬度可取b（12/3）h。截面高度不宜小于400mm，寬度不宜小于350mm，為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4。2.確定構(gòu)件形狀和尺寸悲腦靖疾婚梯盛產(chǎn)琶背僳垃附俄村碰兇鉀些遵監(jiān)暮炕短脊襯胰锨聞漸承癡第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)

3、計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第2頁，共15頁。受力縱筋的配筋率 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%，也不應(yīng)小于0.6%；從經(jīng)濟(jì)和施工方便角度考慮，受壓鋼筋的配筋率一般不超過3%，通常在0.5%2%之間。3.縱向鋼筋受力縱筋的直徑 不宜小于12mm，通常在1632mm范圍內(nèi)選用。受力縱筋的布置和間距 矩形截面鋼筋根數(shù)不得少于4根。軸心受壓構(gòu)件中縱向受力鋼筋應(yīng)沿截面四周均勻配置，偏心受壓構(gòu)件中縱向受力鋼筋應(yīng)布置在離偏心壓力作用平面垂直的兩側(cè)。圓形截面鋼筋根數(shù)不宜少于8根，且不應(yīng)少于6根，應(yīng)沿截面四周均勻配置?？v向受力鋼筋的凈間距不應(yīng)小于50mm；偏心受壓構(gòu)件中距不宜大

4、于300mm（圖7.6）。一、構(gòu)造要求受力縱筋的作用 協(xié)助混凝土受壓，減少截面尺寸；承受可能產(chǎn)生的較小彎矩；防止脆性破壞，增加構(gòu)件延性；減小混凝土徐變變形。錦哼沼擒煮孕輻耽拆啞無貸總咆牧歷弛叁足炙泛秘搜吼黃仁魄贓暇嘶褒帝第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第3頁，共15頁。4.縱向構(gòu)造鋼筋 當(dāng)偏心受壓柱的截面高度h不小于600mm時(shí)，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置直徑為1016mm的縱向構(gòu)造鋼筋，其間距不宜大于500mm，并相應(yīng)地設(shè)置拉筋或復(fù)合箍筋。拉筋的直徑和間距可與基本箍筋相同，位置與基本箍筋錯(cuò)開（圖7.7）。 圖7.7 偏壓柱構(gòu)造鋼筋的設(shè)置一、構(gòu)造要求滿雷集熬優(yōu)趕堆和酷吉聽苦所糞冊

5、臉凋靛斥沫烤票啡沒貝涌摔油奇幽至鉤第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第4頁，共15頁。箍筋的作用 防止縱筋向外壓屈，提高柱的受剪承載力，與縱筋形成骨架，且對(duì)核心部分的混凝土起到約束作用。 箍筋的形式 受壓構(gòu)件中的周邊箍筋應(yīng)作成封閉式。對(duì)于形狀復(fù)雜的構(gòu)件，不可采用具有內(nèi)折角的箍筋。其原因是，內(nèi)折角處受拉箍筋的合力向外，可能使該處混凝土保護(hù)層崩裂。 圖7.8 復(fù)雜截面的箍筋形式一、構(gòu)造要求5.箍筋閘窘坑庫侗糖賴沒流沈犀末謅訪挾釘猜貢膊孕巡緞嘉崩官柵棠李暮姐勁櫻第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第5頁，共15頁。 當(dāng)柱截面短邊尺寸大于400mm，且

6、各邊縱向鋼筋多于3根時(shí)，或當(dāng)柱截面短邊不大于400mm，但各邊縱向鋼筋多于四根時(shí)，應(yīng)設(shè)置復(fù)合箍筋，其布置要求是使縱向鋼筋至少每隔一根位于箍筋轉(zhuǎn)角處（見圖7.9所示）。圖7.9 箍筋的構(gòu)造 （a）軸心受壓柱(b)偏心受壓柱一、構(gòu)造要求5.箍筋箍筋的形式搬澗捉腹礙壁幀銜蕊創(chuàng)腑解制贖殉淀輯蜜諜進(jìn)苦敝誡蟻民騁俞序巨簇適理第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第6頁，共15頁。箍筋的直徑和間距 箍筋直徑不應(yīng)小于d/4，且不應(yīng)小于6mm，（d為縱向鋼筋的最大直徑）。箍筋間距不應(yīng)大于400mm及構(gòu)件截面的短邊尺寸，且不應(yīng)大于15d（d 為縱向鋼筋的最小直徑）。 柱內(nèi)縱向鋼筋搭接長度范圍

7、內(nèi)的箍筋間距應(yīng)加密，其直徑不應(yīng)小于搭接鋼筋較大直徑的0.25 倍。當(dāng)搭接鋼筋受壓時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于10d，且不應(yīng)大于200mm；當(dāng)搭接鋼筋受拉時(shí)，箍筋間距不應(yīng)大于5d，且不應(yīng)大于100mm，d為縱向鋼筋的最小直徑。當(dāng)受壓鋼筋直徑d25mm時(shí)，尚應(yīng)在搭接接頭兩個(gè)端面外100mm范圍內(nèi)各設(shè)置兩個(gè)箍筋。一、構(gòu)造要求5.箍筋狀堿陌杰貌幸磋景虐箕躥咱價(jià)何隅基旱乾氓捉奶便壹烏賤參登棠會(huì)聶則捂第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7頁，共15頁。 鋼筋混凝土受壓構(gòu)件按縱向力與構(gòu)件截面形心相互位置的不同，可分為軸心受壓構(gòu)件與偏心受壓構(gòu)件（單向偏心受壓和雙向偏心受壓構(gòu)件），如圖7.3所

8、示。當(dāng)縱向外力N的作用線與構(gòu)件截面形心軸線重合時(shí)為軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)縱向外力N的作用線與構(gòu)件截面形心軸線不重合時(shí)為偏心受壓構(gòu)件。（a）軸心受壓 （b）（c）單向偏心受壓 （d）雙向偏心受壓 圖7.3 軸心受壓和偏心受壓二、軸心受壓柱承載力計(jì)算鬼雪掏鄧凱印喘往滇釀石迸蕭訝矽許曲敝璃惋竄足抨價(jià)逝鄖案淵咸伙懾聳第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第8頁，共15頁。1.短柱破壞形態(tài) 由于混凝土和鋼筋具有相近的壓應(yīng)變，兩者可共同工作，當(dāng)混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變時(shí)，柱的四周出現(xiàn)明顯的縱向裂縫，混凝土保護(hù)層脫落，縱向鋼筋被壓曲，向外凸出，混凝土被壓壞而導(dǎo)致構(gòu)件破壞。破壞時(shí)，一般中等強(qiáng)度的鋼

9、筋能達(dá)到抗壓屈服強(qiáng)度，兩者強(qiáng)度都能充分利用。二、軸心受壓柱承載力計(jì)算短柱破壞形態(tài)長柱破壞形態(tài)2.長柱破壞形態(tài) 實(shí)際工程中構(gòu)件的初始偏心是不可避免的，對(duì)于長柱而言側(cè)向彎曲不能忽略，構(gòu)件將在壓力和彎矩的共同作用下，在壓應(yīng)力較大的一側(cè)首先出現(xiàn)縱向裂縫，接著混凝土被壓碎，縱向鋼筋壓彎向外凸出，由于混凝土柱失去平衡，壓應(yīng)力較小的一側(cè)的混凝土受力狀態(tài)將迅速發(fā)生變化，由受壓變?yōu)槭芾?，?gòu)件破壞 。澤呼范飾伏密塹危肄輻穗序某鴦弄儡袒淆瀕哩蛔及鴛熄暈憊祟鉑才魁框炸第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第9頁，共15頁。3. 承載能力計(jì)算 長柱的承載能力比短柱低，規(guī)范引入了穩(wěn)定系數(shù) 來表示長柱

10、承載能力的降低程度。二、軸心受壓柱承載力計(jì)算求穩(wěn)定系數(shù) 穩(wěn)定系數(shù)主要和構(gòu)件的長細(xì)比 有關(guān)，長細(xì)比越大， 值越?。ㄒ姳?.1）。構(gòu)件的計(jì)算長度l0與構(gòu)件兩端支承情況有關(guān)，一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，各層柱的計(jì)算長度l0可按表7.2確定。l0 /b計(jì)算公式式中：N軸向壓力設(shè)計(jì)值 Nu軸向抗壓承載力設(shè)計(jì)值 A構(gòu)件的截面面積，當(dāng)縱筋的配筋率大于3%時(shí)，A改用AAS。 As全部縱向鋼筋的截面面積 fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值; fy縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 0.9調(diào)整系數(shù)，為了保證軸心受壓和偏心受壓具有相近的保證率。（7.2）豈占貍作斧濕冪稚跨應(yīng)朝煮灌贊氖似啥圈敵十氓敝符繕龍擒罪啄鷹叉依瑪?shù)?章

11、鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第10頁，共15頁。配置縱向鋼筋 根據(jù)計(jì)算，確定柱中縱向受力鋼筋的直徑和根數(shù)。選擇箍筋 應(yīng)根據(jù)規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求選用適當(dāng)?shù)墓拷?。?yàn)算配筋率 柱中全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%，也不應(yīng)小于0.6%；同時(shí)一側(cè)受壓鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.2%；當(dāng)采用HRB400級(jí)、RRB400級(jí)鋼筋時(shí)，全部縱向鋼筋最小配筋率不應(yīng)小于0.5%。畫出配筋圖3. 承載能力計(jì)算二、軸心受壓柱承載力計(jì)算欄賂瀕貨沖疲茨坦蔽剛謠黎鉤訂流化歉而鈉吭殊毆鍵謊卷膛傣彰硯幫統(tǒng)鹵第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第11頁，共15頁。3、計(jì)算簡圖 除裝配式框架

12、外，一般可將框架結(jié)構(gòu)的梁、柱節(jié)點(diǎn)視為剛性節(jié)點(diǎn)，柱固結(jié)于基礎(chǔ)頂面。4、荷載及內(nèi)力計(jì)算 結(jié)構(gòu)承受的作用包括豎向荷載、水平荷載和地震作用。豎向荷載包括結(jié)構(gòu)自重及樓（屋）面活荷載；水平荷載為風(fēng)荷載；地震作用主要是水平地震作用。多層建筑中的柱以軸力為主。三、軸心受壓柱截面設(shè)計(jì)步驟1.材料選擇2.確定構(gòu)件形狀和尺寸5.截面設(shè)計(jì)配置縱向鋼筋選擇箍筋驗(yàn)算配筋率畫配筋圖慮餾歸誣尺盈漠涼暫哇鉻編緘躊空刑鼓婿徘蛔波凰瓣裔虹冤嗎終胯剖塌閡第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第12頁，共15頁。案例二應(yīng)用：1、圖7.2中KZ3計(jì)算書：（一） 材料 混凝土強(qiáng)度等級(jí)： C30 fc=14.3N/mm

13、2 ； ft=1.43N/mm2鋼 筋 級(jí) 別：HRB400 fy =360N/mm2 （二） 構(gòu)件尺寸對(duì)于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)，（為柱軸壓比限值，抗震等級(jí)一級(jí)時(shí)為0.7，二級(jí)時(shí)為0.8，三級(jí)時(shí)為0.9）框架柱截面高度、寬度不宜小于300 mm取b500mm ，h500mm（三）計(jì)算簡圖KZ1與KL3為剛性節(jié)點(diǎn)，固結(jié)于基礎(chǔ)頂面（四） 荷載及內(nèi)力計(jì)算KZ3按軸心受壓柱計(jì)算，考慮到彎矩的影響將柱軸力乘以1.2的放大系數(shù) N11801.2=1416kN（含柱自重）內(nèi)力N1180是由結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件算出的。雞臘瘡摩鍺停都癬塹蚊捌欣柄宵析紡照牢井南玉每聶韻然骨擲厲龔瘡居唬第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第7章鋼筋混凝土柱的設(shè)計(jì)和構(gòu)造第13頁，共15頁。 （五） 截面設(shè)計(jì)1、縱向受力鋼筋l0=1.0H =1.04.6m=4.6m（對(duì)底層柱應(yīng)取至基礎(chǔ)頂面計(jì)算） ，查表7.1 得 =0.988因?yàn)镹11800.9， 不需計(jì)算，所以采用構(gòu)造配筋（參考第八章內(nèi)容）。選擇鋼筋12 22（ =456