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1、钢筋混凝土结构辅导资料九主题：第六章 受压构件的截面承载力计算 第 1、 2、3、4、5、6 节主要内容的辅导资料构造要求、轴心受压构件受压承载力、偏心受压构件正截面受 压破坏形态、偏心受压长柱的二阶弯矩、矩形截面受压构件正截面受压承载力基 本计算公式及不对称配筋矩形截面受压构件正截面受压承载力计算方法。 学习时间： 2013 年5月27日6月2日内容：我们这周主要学习第六章前六节的内容，受压构件截面的承载力计算的主要 内容。一、学习要求1. 理解轴心受压短柱和长柱的受力特点，理解螺旋箍筋柱的受力性能，特 别是“间接配筋”的概念，掌握轴心受压构件正截面受压承载力的计算方法；2. 深入理解偏心受
2、压构件正截面的两种破坏形态及其判别方法；3. 熟练掌握矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法；4. 掌握受压构件的主要构造要求。二、主要内容基本概念：长柱与短柱、螺旋箍筋柱、偏心距增大系数。1. 长柱与短柱：长柱与短柱的划分标准是以柱的长细比来判定的。2. 螺旋箍筋柱：配有纵筋和螺旋式（或焊接环式）箍筋的柱，简称为螺旋 箍筋柱。（注意：螺旋箍筋或焊接环筋也可称为间接钢筋）3. 偏心距增大系数：考虑二阶弯矩影响，令初始偏心距乘以的系数。受压构件在钢筋混凝土结构中是最常见的构件之一。受压构件按其受力情况 分为轴心受压构件和偏心受压构件，其中，偏心受压构件又可分为单向偏心受压 构件和双向偏心受压构
3、件。当轴向压力的作用线与构件截面形心重合时为轴心受 压构件，当轴向压力的作用线对构件截面的一个主轴有偏心距时为单向偏心受压 构件，当轴向压力的作用线对构件截面的两个主轴都有偏心距时为双向偏心受压 构件。受压构件的一般构造（一）截面形式与尺寸1. 截面形式轴心受压构件截面一般采用方形或矩形，有时根据需要也采用圆形或多边变 形。偏心受压构件一般采用矩形截面，当截面尺寸较大时，为节约混凝土和减轻 柱的自重，常常采用 I 形截面。2. 截面尺寸圆形柱的直径一般不宜小于350mm,直径在600mm以下时，宜取50mm的 倍数，直径在600mm以上时，宜取100mm的倍数；方形柱的截面尺寸一般不宜 小于2
4、50mm x 250mm;矩形截面柱截面尺寸宜满足hl /25，bl /30，当截 00 面尺寸在800mm以下时，取50mm的倍数，在800mm以上时，取i00mm的倍 数；I形截面要求翼缘厚度不宜小于120mm，腹板厚度不宜小于100mm。（二）材料的选择 为充分发挥混凝土材料的抗压性能，减小构件的截面尺寸，节约钢筋，宜采用强度等级较高的混凝土。一般采用C25、C30、C35、C40。必要时可以采用强 度等级更高的混凝土。由于受到混凝土受压最大应变的限制，高强度的钢筋不能充分发挥作用，因 此不宜采用，一般采用 HRB335 级、 HRB400 级和 RRB400 级。箍筋一般采用 HPB2
5、35 级、 HRB335 级钢筋，也可采用 HRB400 级钢筋。（三）纵向钢筋的构造要求 为提高受压构件的延性，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵筋的配筋率不应小于 0.6%，且不宜超过 5%，以免造成浪费。同时，一侧钢筋的配筋率不应小 于 0.2%。轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀布臵。矩形截面时，钢筋 根数不得少于 4 根；圆形截面时，不应少于 6 根。偏心受压构件的纵向受力钢筋 应布置在偏心方向截面的两边。当截面高度h 600mm时，在侧面应设置直径为 1016mm的纵向构造钢筋，并相应设置附加箍筋或拉筋，见图6.1。 纵向受力钢筋宜采用直径较大的钢筋，以增大钢筋骨架的刚度、
6、减少施工时 可能产生的纵向弯曲和受压时的局部屈曲。纵向受力钢筋的直径不宜小于 12mm， 通常在1632 mm范围内选用。纵向受力钢筋的净间距不应小于50mm；对于水平浇筑的预制柱，其净间距 应可按梁的有关规定取用。偏心受压构件垂直于弯矩作用平面的侧面和轴心受压 构件各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于 300mm。纵向受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。钢筋接头宜优先采用机械连接接 头，也可以采用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。A1000/K1000)000肚1500图 6.1 偏心受压柱的纵向构造钢筋与复合箍筋（四）箍筋
7、的构造要求 为了增大钢筋骨架的刚度，防止纵筋压曲，柱中箍筋应做成封闭式。箍筋间 距不应大于400mm，且不应大于构件横截面的短边尺寸；在绑扎骨架中，间距 不应大于15d，在焊接骨架中不应大于20d （d为纵向钢筋最小直径）。箍筋直径不应小于 d/4（ d 为纵向钢筋最大直径），且不应小于 6 mm。当纵筋配筋率超过3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于10d （d 为纵筋最小直径)，且不应大于 200 mm 。箍筋末端应做成 1350弯钩且弯钩末端 平直段长度不应小于箍筋直径的 10倍。在纵向受力钢筋搭接长度范围内，箍筋直径不应小于搭接钢筋较大直径的 0.25 倍。当搭接钢筋受拉时，箍筋
8、间距不应大于搭接钢筋较小直径的 5 倍，且 不应大于100 mm;当钢筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的10 倍，且不应大于200mm。当受压钢筋直径d25mm时，尚应在搭接接头两个端 面外100 mm范围内各设置两个箍筋。当柱短边截面尺寸大于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，见图6.2。对于截面形状复杂的构件，不应采用具有内折角的箍筋，避免产生向外的拉 力，导致折角处混凝土破坏。可将复杂截面划分成若干简单截面，分别配置箍筋， 见图 6.3。图 6.3 复杂截面的箍筋形式轴心受压构件正截面受压承载力计算1
9、轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算 应用最为广泛的轴心受压构件是普通箍筋柱，柱内配置纵筋和普通箍筋。纵 筋可以提高柱的承载力，减小构件的截面尺寸，增大构件的延性和减小混凝土的 徐变变形，防止因偶然因素导致的突然破坏。箍筋与纵筋形成骨架，防止纵筋受 压后失稳外凸。(1)轴心受压短柱的破坏形态及受力分析 轴心受压柱可以分为长柱和短柱，当柱的长细比满足以下条件时为短柱，否 则为长柱。矩形截面：l0b 8( 6 - 1a )圆形截面：10d 7( 6 - 1b )任意截面：l0i 400N / mm2的钢筋，计算时取f = 400N / mm2。y y y配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压短柱破坏
10、时，对于长细比较大的柱子， 由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的。柱子施加荷载以后， 初始偏心距导致产生附加弯矩和相应的侧向挠度，而侧向挠度又增大了荷载的偏 心矩，随着荷载增加，附加弯矩和侧向挠度将不断增大。这种相互影响的结果使 长柱在轴向力和弯矩的共同作用下发生破坏。试验表明，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱。长细比越大，各种偶 然因素造成的初始偏心距越大，从而产生的附加弯矩和相应的侧向挠度也越大， 承载能力降低就越多。若长细比过大，还会产生失稳破坏。此外，在长期荷载作 用下，混凝土的徐变会进一步加大柱子的侧向挠度，导致长柱的承载力进一步降 低，长期荷载在全部荷载中所占的比
11、例越多，其承载力降低的越多。规范采用稳定系数申来表示长柱承载力的降低程度。Nsu6- 2)式中：N1、Ns 分别为长柱和短柱的承载力。uu中国建筑科学研究院及一些国外的试验数据表明，稳定系数申的大小主要 和构件的长细比有关。对于矩形截面，长细比为ljb ( b为矩形截面的短边尺寸)。l0/b越大，9越小。IJb 8时，柱子的承载力没有降低，9值可取为1。对 于具有相同ljb值的柱，当混凝土强度等级和钢筋的种类以及配筋率不同时，9 值的大小还略有变化。将试验结果进行数理统计得到下列经验公式：当 Ijb =8 34 时：9 =1.1770.012 Ijb(6-3)当 ljb =35 50 时：9
12、=0.870.012IJb( 6 - 4 )规范中，对于长细比IJb较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载 作用对结构承载力的不利影响较大， 9 的取值比经验公式计算值略低一些，以保 证安全。对于长细比IJb小于20的构件，考虑到过去的使用经验，9的取值略 微抬高。构件计算长度与构件两端支承情况有关。当两端铰支时，取(二l ( i为构件的实际长度)；当两端固定时时，取l = 0.5l;当一端固定，一端铰支时，取l = 0.7l ； 00当一端固定，一端自由时，取l二2l。实际结构构件的端部连接，没有上述几种 0情况那样理想、明确，这样会造成当l的确定困难。因此在规范中，对不同0结构中的柱计算
13、长度作了具体规定，计算时可以查用。轴心受压构件在加载后荷载维持不变的情况下，由于混凝土徐变，混凝土的 压应力随荷载作用时间的增加而逐渐变小，钢筋的压应力逐渐变大，开始变化较 快，经过一定时间后趋于稳定。在荷载突然卸荷时，构件纵向压缩回弹，由于混 凝土徐变变形大部分不可恢复，当卸载幅度较大时，钢筋的回弹量将大于混凝土 的回弹量，荷载为零时，会使柱中钢筋受压而混凝土受拉。若柱的配筋率过大就 有可能将混凝土拉裂，当柱中纵向钢筋和混凝土粘结很强时，还会产生纵向裂缝， 这种裂缝更为危险。为了防止这种情况出现，要求全部纵筋配筋率不宜超过5%。( 2)承载力计算公式根据轴心受压短柱破坏时的截面应力图形，考虑长柱对承载力的影响以及可 靠度调整等因素后，规范给出轴心受压构件承载力计算公式：6.5)N 0.99 (f A + fA)u c y s式中： N 轴向压力设计值; 0.9可靠度调整系数; u9钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数，按表6.1 采用混凝土轴心抗压强度设计值; A 构件截面面积;As全部纵向钢筋的截面面积。当纵向钢筋配筋率大于3%时，计算公式中的A应改用（A- A）代替。s2轴心受压
