结构设计原理第五章

第5章 钢筋混凝土受压构件
学习目标与要求：
了解圆形截面偏心受压构件承载力计算方法。 掌握掌握受压构件主要构造要求和间接钢筋柱承载力计算 方法； 重点掌握矩形截面轴心受压、偏心受压构件承载力计算方 法。
本章重点：
矩形截面轴心受压、偏心受压构件承载力计算。
本章难点：
（1）小偏心受压构件承载力计算； （2）间接钢筋柱的承载力计算； （ 3）圆形截面偏心受压构件承载力计算。
纵向受力钢筋直径d不应小于12mm，以保证钢筋骨架
的刚度。纵向受力钢筋的净距不应小于50mm，也不 应大于350mm。 柱内纵向受力钢筋不应少于４根，圆形截面不少于6 根。
轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百 分率不应小于0.5%，当混凝土强度等级为C50及以上 时不应小于0.6%；同时，一侧钢筋的配筋率不应小于 0.2%。但构件的全部纵向钢筋的配筋率也不宜超过5 ％。
矩形截面 l0 / b 8 一般截面 l0 / i 28
1．轴心受压短柱的破坏特征
破坏时混凝土的应力达到轴心抗压极限强度，应变 达到极限压应变（一般取=0.002）。相应地，纵向 钢筋的应力值最大可达到 2×105×0.002=400MPa。
2.轴心受压长柱的破坏特征
试验表明，柱的长细比愈大， 其承载力愈低。对于长细比很大 的长柱，还有可能发生“失稳破 坏”的现象。
.3配筋构造
1.纵向受力钢筋 设置纵向受力钢筋的目的: 1）是协助混凝土承受压力，以减小构件尺寸； 2）是承受可能出现的意外弯矩，以及混凝土收缩和 温度变形引起的拉应力； 3）是防止构件突然的脆性破坏。
纵向受力钢筋布置
轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对 称布置; 偏心受压柱的纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的 两对边; 圆柱中纵向受力钢筋沿周边均匀布置。
螺旋箍筋配筋率： 1) 最小换算面积应不小于纵筋面积的25％。 2) 常用的螺旋钢筋配筋率不宜小于0.8％，也不宜大于
3％。 螺旋筋外侧保护层不应小于20mm（Ⅰ类环境条件）。
5.2 轴心受压构件承载力计算
学习目标
掌握矩形截面轴心受压构件承载力计算方法；
5.2.1普通箍筋柱
1.破坏特征 按照长细比的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱 两类 ：
箍筋主要靠其内折角点（内折角不大于135゜）来约束纵向钢筋。
构件内纵向受力钢筋应设置于离角筋间距s不大于
150mm或15倍箍筋直径（取较大者）范围内，如超过 此范围设置纵向受力钢筋，应设复合箍筋。 相邻箍筋的弯钩接头，在纵向应错开布置。 纵向钢筋截面面积大于混凝土截面面积3％时，箍 筋间距不应大于10d，且不应大于200mm。
5.1 构造要求
学习目标
了解受压构件的构造要求；
5.1.1材料强度 受压构件的承载力主要取决于混凝土强度。
5.1.2截面形式及尺寸 现浇钢筋混凝土轴心受压构件：正方形、矩形和圆形等； 偏心受压构件：一般采用矩形截面，有时也设计成圆形截 面，如柱式桥墩、钻孔灌注桩等;
矩形截面：截面最小边长不宜小于250mm； 柱截面边长宜取50mm 的倍数。
2.纵向受力钢筋 螺旋箍筋柱的纵向受力钢筋的配筋率不应小于箍筋圈 内核心混凝土截面面积的0.5％，构件的核心截面面 积应不小于构件整个截面面积的2/3。 螺旋箍筋柱的配筋率也不宜大于5％，一般为核心面 积的0.8％~1.2％。 纵向受力钢筋的直径要求同普通箍筋柱。 纵向受力钢筋的根数不应少于6根，并沿圆周作等距 离布置。
第5章 钢筋混凝土受压构件
以承受轴向压力为主的构件称为受压构件（柱）。 轴向力作用线与构件轴线重合的构件称为轴心受压构件， 否则为偏心受力构件。 按箍筋配置方式不同，钢筋混凝土轴心受压柱可分为两种：
一种是配置纵向钢筋和普通箍筋的柱(图5-1a)，称为普 通箍筋柱；
一种是配置纵向钢筋和螺旋筋（图5-1b）或焊接环筋 (图5-1c)的柱，称为螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。
对偏心受压构件，当偏心受压构件的截面高度h≥600mm时， 在构件的侧面应设置直径为10～16mm的纵向构造钢筋，必 要时相应设置复合箍筋。
5.1.4螺旋箍筋柱的构造
1.截面形式及尺寸 螺旋箍筋柱截面形式一般多做成圆形或多边形，仅在 特殊情况下才采用矩形或方形。
螺旋箍筋柱的长细比 l0 / d 不宜大于12。
实验的实测结果表明，稳定系数主要和构件的长细 比有关。
对矩形截面 长细比l0/b越大
当l0/b≤8时 1
钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 可按表5-1查用。
3.间接钢筋（箍筋） 规范规定：间接钢筋的直径不应小于纵向钢筋直径的1/4，且 不小于8mm。
间接钢筋的螺距(或间距)s： 1）不应大于混凝土核心直径dcor的1/5，也不应大于80mm。
2）为了保证混凝土的浇筑质量，其间距也不应小于40 mm。 纵向受力钢筋及配置的螺旋式或焊接式间接钢筋，应伸入与 受压构件连接的上下构件内，其长度不应小于受压构件的直 径且不小于纵向受力钢筋的锚固长度。
2.箍筋 作用:纵向钢筋的位置正确，防止纵向钢筋压屈。 箍筋直径：不应小于d/4（为纵向钢筋的最大直径）， 且不应小于8mm。 箍筋间距：应不大于15d（d为纵向受力钢筋的直径）、 不大于构件截面的短边尺寸（圆形截面采用0.8倍直 径），并不大于400mm。 纵向受力钢筋搭接范围的箍筋间距：当绑扎搭接钢筋受 拉时不应大于主钢筋直径的5倍，且不大于100mm；当搭 接钢筋受压时不应大于主钢筋直径的10倍，且不大于 100mm。
轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百 分率和一侧纵向钢筋的配筋百分率应按构件的毛截面 面积计算。
当钢筋沿构件截面周边布置时，“一侧的受压钢筋” 或“一侧的受拉钢筋”系指受力方向两个对边中的一 边布置的纵向钢筋。
偏心受压构件的纵向钢筋配置方式有两种： 一种是对称配筋，即在柱弯矩作用方向的两对边对 称配置相同的纵向受力钢筋； 另一种是非对称配筋，即在柱弯矩作用方向的两对 边配置数量不同的纵向受力钢筋。 在桥梁结构中，多采用对称配筋。 但当截面中两个方向的弯矩数值相差较大时，为节 约钢筋，应采用非对称配筋。