第七章-受压构件(轴压).pdf

第七章受压构件的截面承载力本章重点本章重点了解偏心受压构件的受力工作特性；熟悉两种不同的受压破坏特征及由此划分成的两类偏心受压构件，掌握两类偏心受压构件的判别方法。熟悉两类偏心受压构件正截面承载力计算方法；了解双向偏心受压构件正截面承载力计算方法。7.1 概述7.1 概述受压构件一般构造要求材料强度材料强度混凝土混凝土截面形状和尺寸截面形状和尺寸采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。采用矩形截面，单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，应采用强度等级较高的混凝土。一般结构中柱的混凝土强度等级常用：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，应采用强度等级较高的混凝土。一般结构中柱的混凝土强度等级常用C25C40，在高层建筑中，在高层建筑中，C50C60级混凝土也经常使用。级混凝土也经常使用。钢筋钢筋：通常采用级和级钢筋，不宜过高。通常采用级和级钢筋，不宜过高。配筋构造配筋构造柱中纵向受力钢筋的的直径柱中纵向受力钢筋的的直径d不宜小于不宜小于12mm，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于，且选配钢筋时宜根数少而粗，但对矩形截面根数不得少于4根，圆形截面根数不宜少于根，圆形截面根数不宜少于8根，且应沿周边均匀布置。根，且应沿周边均匀布置。柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在柱的截面尺寸不宜过小，一般应控制在l0/b30及及l0/h25。当柱截面的边长在当柱截面的边长在800mm以下时，一般以以下时，一般以50mm为模数，边长在为模数，边长在800mm以上时，以以上时，以100mm为模数。为模数。纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。纵向钢筋纵向钢筋纵向钢筋的保护层厚度不小于纵向钢筋的保护层厚度不小于30mm，且不小于钢筋直径，且不小于钢筋直径d。当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于当柱为竖向浇筑混凝土时，纵筋的净距不小于50mm。规范规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于规范规定，轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6%；当混凝土强度等级大于当混凝土强度等级大于C60时不应小于时不应小于0.7%；一侧一侧受压钢筋的配筋率不应小于受压钢筋的配筋率不应小于0.2%，受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。受拉钢筋最小配筋率的要求同受弯构件。另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，另一方面，考虑到施工布筋不致过多影响混凝土的浇筑质量，全部纵筋配筋率不宜超过全部纵筋配筋率不宜超过5%。全部纵向钢筋的配筋率按全部纵向钢筋的配筋率按 =(As+As)/A计算，一侧受压钢筋的配筋率按计算，一侧受压钢筋的配筋率按 =As/A计算，其中计算，其中A为构件全截面面积。为构件全截面面积。箍 筋箍 筋箍筋间距对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于箍筋间距对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应大于；对焊接钢筋骨架不应大于20d（d为纵筋的最小直径）且不应大于为纵筋的最小直径）且不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸。，也不应大于截面短边尺寸。受压构件中箍筋应采用受压构件中箍筋应采用封闭式封闭式，其最大直径不应小于，其最大直径不应小于d/4，且不小于，且不小于6mm。当柱截面短边大于当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数 超 过，且各边纵筋配置根数 超 过 3 根 时，或 当 柱 截 面 短 边 不 大 于根 时，或 当 柱 截 面 短 边 不 大 于400mm，但各边纵筋配置根数超过，但各边纵筋配置根数超过4根时，应设置根时，应设置复合箍筋复合箍筋。对截面形状复杂的柱，对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的不得采用具有内折角的箍筋箍筋，以避免箍筋受拉时产生向外的拉力，使折角处混凝土破损。，以避免箍筋受拉时产生向外的拉力，使折角处混凝土破损。复杂截面的箍筋形式7.2 轴心受压构件的承载力计算7.2 轴心受压构件的承载力计算通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。7.2.1 普通箍筋柱正截面承载力普通箍筋柱正截面承载力在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎不存在。在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎不存在。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。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。一、短柱破坏形式一、短柱破坏形式1.分类分类短柱和长柱2.短柱破坏形式短柱破坏形式截面应变为均匀分布，钢筋应变s与混凝土应变c相同。在混凝土到达最大应力fc以前，钢筋已到达其屈服强度；钢筋应力则保持在fy，当c0.0033时，混凝土到达其极限承载力，构件破坏。破坏过程：普通钢箍柱螺旋钢箍柱普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用？)(9.0sycuAfAfNN+=3.承载力公式承载力公式二、长柱破坏形式及稳定系数二、长柱破坏形式及稳定系数suluNN=suluNN=min.04%=max5%7.2.2 螺旋箍筋柱正截面受压承载力计算螺旋箍筋柱正截面受压承载力计算混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度螺旋筋或焊接环筋，使核心混凝土三向受压而提高其强度，从而间接地提高了柱子的承载能力，这种配筋方式称为螺旋筋或焊接环筋，使核心混凝土三向受压而提高其强度，从而间接地提高了柱子的承载能力，这种配筋方式称为“间接配筋间接配筋”。套箍作用2 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)122ssycorAfsd=corssydsAf=122corssycdsAff+=118达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）sycoruAfAN+=1corcorssysycorcAdsAfAfAf+=18214+=cf2 fyAss1 fyAss12sdcors(a)(b)(c)sAdAsscorss10=00.9(2)uccoryssysNNf Af Af A=+sycoruAfAN+=1corcorssysycorcAdsAfAfAf+=18令由令由有有)4(9.00sycorcAfAfN+)2(9.000syssycorcAfAfAfN+保证螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力保证螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力的构造措施：的构造措施：如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。规范规定：如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。规范规定：按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定：对长细比对长细比l0/d大于大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。螺旋箍筋的约束效果与其截面面积螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距和间距s有关，为保证有一定约束效果，规范规定：有关，为保证有一定约束效果，规范规定：螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋As面积的面积的25%螺旋箍筋的间距螺旋箍筋的间距s不应大于不应大于dcor/5，且不大于，且不大于80mm，同时为方便施工，同时为方便施工，s也不应小于也不应小于40mm。