4钢筋混凝土轴心受力构件承载力计算

轴心受压构件中，钢筋骨架是由纵向受压钢筋和箍筋经 绑扎或焊接而成的。
根据所配置钢筋的不同，轴心受压柱有两种基本形式： 配有箍筋；配有螺旋式或焊接环式间接钢筋的柱。
普通钢箍柱
螺旋钢箍柱
普通钢箍柱：箍筋的作用？ 纵筋的作用？
螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆 形，且间距较密，其作用？
纵筋的作用： 提高受压承载力，减小截面尺寸；防止因初始偏 心或者其它因素引起的附加弯矩在构件中产生的 拉力；减小砼的徐变；提高柱的延性。 箍筋的作用： 与纵筋形成骨架，防止纵筋压屈；箍筋对内部混 凝土的约束可以改善构件的延性性能。 螺旋形箍筋 可以提高构件的承载力和延性。
此处l0为柱的计算长度，b为柱的短边，h为柱的 长边，d为圆形柱的直径。
4.2 混凝土强度等级
混凝土强度等级对受压构件的承载力影响较大， 为了充分利用混凝土承压，减小截面尺寸，节约钢 材，受压构件宜采用强度等级较高的混凝土，一般 采用的混凝土强度等级为C20~C40。
4.3 纵向钢筋
纵向受力钢筋应根据计算确定，同时应符合下 列规定：
As=N/fy=664mm2 配置4Φ16(As=806mm2)
ρ=As/bh×100%=4.11%＞0.4% 也大于90ft/fy=0.43%
4.2 轴心受压构件承载力计算
4.2.1 概述
◆ 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在 的。 ◆ 通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、 混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心 距。 ◆ 但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、 桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按 轴心受压构件计算。
（4） 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过 3%时，则箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于 10d，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；箍筋也可焊成封闭环式
（5） 当柱截面短边尺寸大于400mm，且各边纵 向钢筋多于3根时，或当柱截面短边不大于400mm， 但各边纵向钢筋多于4根时，应设置复合箍筋，其布 置要求是使纵向钢筋至少每隔一根位于箍筋转角处。
（1） 纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，宜选 用直径较粗的钢筋，以减少纵向弯曲，防止纵筋过 早压屈，一般在16~32mm范围内选用。
（2） 纵向受力钢筋通常采用HRB335、HRB400 级或RRB400级钢筋，不宜采用高强度钢筋受压，因 为构件在破坏时， 钢筋应力最多只能达到400N/mm2。
4.1.1 轴心受拉构件的受力特点
试验表明，由于混凝土的抗拉强度很低，开裂时 极限拉应变很小，当开始加载时，轴心拉力很小，由 于钢筋与混凝土之间存在粘结力，它们共同变形。但 随着荷载的增加，混凝土的应力达到其抗拉强度时构 件即开裂。荷载继续增加，构件开裂后，形成贯穿于 整个横截面的若干条裂缝，在裂缝截面处，混凝土退 出工作，所有拉力由钢筋承担。当拉力继续增加到一 定值时，裂缝过大或钢筋屈服，此时构件宣告破坏 （见图4.2）。
（3） 纵向受力钢筋应沿截面周边均匀布置，并 宜优先选用直径较小的钢筋。
4.1.3.2 箍筋
箍筋直径一般为4~6mm，间距一般不大于 200mm（对屋架的腹杆不宜超过150mm）。
【例4.1】某钢筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸为 b×h=140mm×140mm，混凝土强度等级为C30，钢筋为 HRB335级，承受轴向拉力标准值为N=166kN，试求纵向 钢筋截面面积As,(并选择钢筋及箍筋) 【解】由式(5.1)
4.2.2配有普通箍筋轴心受压构件
受压构件
lo/i 28 lo/b 8 短柱
图4.2 钢筋混凝土轴心受拉构件
4.1.2 轴心受拉构件承载力计算
N≤fyAs 式中 N——轴向拉力设计值；
fy——钢筋抗拉强度设计值； As——ຫໍສະໝຸດ Baidu向受拉钢筋截面面积。
4.1.3 构造要求
4.1.3.1 纵向受力钢筋
（1） 轴心受拉构件的受力钢筋不得采用绑扎搭
（2） 纵向受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.4 % 和（90ft/fy）%中的较大值（全部纵向受拉钢筋）。
（6） 当搭接钢筋受压时，箍筋间距不应大于 10d，且不应大于200mm；当受压钢筋直径d＞25mm 时，尚应在搭接接头两个端面外100mm范围内各设 置两个箍筋。
图5.5 柱中箍筋的构造要求
当轴向力作用线与构件截面形心轴线相重合时， 该构件即为轴心受力构件。
承受轴心拉力的构件称为轴心受拉构件；承受 轴心压力的构件称为轴心受压构件（图5.1）。
为了计算方便，一般在设计以恒荷载为主的多 层房屋的内柱以及桁架的受压、受拉腹杆等时，可 按轴心受力构件设计计算。
图4.1 轴心受力构件
(a) 轴心受拉；(b) 轴心受压；(c) 轴心受力构件实例
本章内容
4.1 轴心受拉构件承载力计算 4.2 轴心受压构件承载力计算
4.1 轴心受拉构件承载力计算
（3） 全部纵向受压钢筋的配筋率ρ′不宜超过5%， 也不应小于0.6%；
（4） 纵向钢筋应沿截面四周均匀布置，钢筋净 距不应小于50mm，其中距亦不应大于300mm；矩形 截面钢筋根数不得少于4根，以便与箍筋形成刚性骨 架；圆形截面钢筋根数不宜少于8根。
4.4 箍筋
轴心受压柱中的箍筋应符合下列要求： （1） 应采用封闭式箍筋。因箍筋除了形成钢筋 骨架之外，其主要作用是保证纵向钢筋在受力后不 致压屈，还有约束混凝土的作用。 （2） 箍筋直径不应小于6mm，且不应小于d/4 （d为纵向钢筋的最大直径）。 （3） 箍筋间距s不应大于400mm及构件截面的 短边尺寸，且不应大于15d(d为纵向钢筋的最小直 径）。
4 钢筋混凝土轴心受力构件 承载力计算
本章提要
本章主要介绍：轴心受拉构件的承载力计 算和构造要求；轴心受压构件的承载力计算和 构造要求。重点应掌握轴心受压构件的计算与 构造要求。
一、构造要求
1.1 截面形式
轴心受压柱以方形为主，也可选用矩形、圆形或 正多边形截面；柱截面尺寸一般不宜小于 250mm×250mm，构件长细比应控制在l0/b≤30、 l0/h≤25、l0/d≤25。