.鋼筋混凝土受壓構件

1、重慶水電職院建筑系 熊川楠重慶水電職院建筑系 熊川楠主要以承受主要以承受軸向壓力軸向壓力為主為主,通常還有通常還有彎矩彎矩和剪力和剪力作用作用 重慶水電職院建筑系 熊川楠軸心受壓構件軸心受壓構件偏心受壓構件偏心受壓構件受壓構件受壓構件單向偏心受壓構件單向偏心受壓構件雙向偏心受壓構件雙向偏心受壓構件(a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓受壓構件（柱）受壓構件（柱）往往在結構中具有重要作用，一旦產生破往往在結構中具有重要作用，一旦產生破壞，往往導致整個結構的損壞，甚至倒塌。壞，往往導致整個結構的損壞，甚至倒塌。重慶水電職院建筑系 熊川楠重慶水電職院建筑系 熊川楠5.1 受壓構件構造

2、要求受壓構件構造要求1、截面形式及尺寸、截面形式及尺寸（1）截面形式）截面形式軸心受壓：一般采用軸心受壓：一般采用方形、矩形、圓形方形、矩形、圓形和和 正多邊形正多邊形 偏心受壓構件：一般采用偏心受壓構件：一般采用矩形、工字形、矩形、工字形、T T形形和和環(huán)形環(huán)形（2 2）截面尺寸）截面尺寸柱的截面尺寸不宜過小，一般應控制在柱的截面尺寸不宜過小，一般應控制在l0/b30及及l(fā)0/h25 ，且最小尺寸不宜小于且最小尺寸不宜小于250250mm 。當柱截面的邊長在當柱截面的邊長在800mm800mm以下時，一般以以下時，一般以50mm50mm為模數(shù)，邊為模數(shù)，邊長在長在800mm800mm以上時，

3、以以上時，以100mm100mm為模數(shù)。為模數(shù)。重慶水電職院建筑系 熊川楠2 2、材料強度要求、材料強度要求 （1）混凝土：混凝土：C25 C30 C35 C40 等等 （2）鋼筋：）鋼筋： 縱筋：縱筋：HRB400級、級、HRB335級和級和 RRB400級級 箍筋箍筋：HPB235級、級、HRB335級級 也可采用也可采用HRB400級級 重慶水電職院建筑系 熊川楠3 3、縱筋、縱筋 作用作用：幫助混凝土承擔壓力：幫助混凝土承擔壓力 ,以減少截面尺以減少截面尺寸；承擔由偏心壓力和一些偶然因素所產生寸；承擔由偏心壓力和一些偶然因素所產生的拉力。的拉力。重慶水電職院建筑系 熊川楠 （1）配筋率

4、）配筋率 全部縱筋配筋率不應小于全部縱筋配筋率不應小于0.6%；不宜大于不宜大于5% 一側鋼筋配筋率不應小于一側鋼筋配筋率不應小于0.2% （2）直徑）直徑。直徑不宜小于。直徑不宜小于12mm，常用，常用1632mm，宜用粗鋼筋，宜用粗鋼筋重慶水電職院建筑系 熊川楠（3）縱筋凈距：）縱筋凈距： n 不應小于不應小于5050mm；n 預制柱，不應小于預制柱，不應小于3030mm和和1.51.5d d( (d d為鋼筋的最大為鋼筋的最大直徑直徑) ) n 縱筋中距不應大于縱筋中距不應大于350350mmmm。 （4）縱筋的連接接頭：）縱筋的連接接頭：（宜設置在受力較小宜設置在受力較小處處） 可采用

5、可采用機械連接機械連接接頭、接頭、焊接焊接接頭和接頭和搭接搭接接頭接頭 對于直徑大于對于直徑大于28mm的受拉鋼筋和直徑大于的受拉鋼筋和直徑大于32mm的的受壓鋼筋，不宜采用綁扎的搭接接頭受壓鋼筋，不宜采用綁扎的搭接接頭。 重慶水電職院建筑系 熊川楠4 4、箍筋、箍筋作用：作用：防止縱向受力鋼筋壓屈，抵抗剪力防止縱向受力鋼筋壓屈，抵抗剪力 重慶水電職院建筑系 熊川楠箍筋形式箍筋形式：封閉式：封閉式 箍筋間距箍筋間距：在綁扎骨架中不應大于：在綁扎骨架中不應大于15d；在焊接骨；在焊接骨 架中則不應大于架中則不應大于20d （d為縱筋最小直為縱筋最小直 徑），且不應大于徑），且不應大于400mm，

6、也不大于，也不大于 構件橫截面的短邊尺寸構件橫截面的短邊尺寸 箍筋直徑箍筋直徑：不應小于：不應小于 d4 (d為縱筋最大直徑為縱筋最大直徑)，且，且 不應小于不應小于 6mm。 當縱筋配筋率超過當縱筋配筋率超過 3 3時，箍筋直徑不應小于時，箍筋直徑不應小于8 8mm，其間距不應大于其間距不應大于1010d，且不應大于，且不應大于200200mm。 當截面短邊不大于當截面短邊不大于400400mm，且縱筋不多于四根時，可，且縱筋不多于四根時，可不設置復合箍筋；當截面短邊大于不設置復合箍筋；當截面短邊大于400400mm且縱筋多于且縱筋多于3 3根時，應設置復合箍筋。根時，應設置復合箍筋。 重慶

7、水電職院建筑系 熊川楠在縱筋搭接長度范圍內在縱筋搭接長度范圍內： 箍筋的直徑箍筋的直徑： 不宜小于搭接鋼筋直徑的不宜小于搭接鋼筋直徑的0.25倍；倍； 箍筋間距：箍筋間距： 當搭接鋼筋為受拉時，不應大于當搭接鋼筋為受拉時，不應大于5d，且不應大，且不應大于于100mm； 當搭接鋼筋為受壓時，不應大于當搭接鋼筋為受壓時，不應大于 10d且不應大且不應大于于 200mm；（；（d為受力鋼筋中的最小直徑）為受力鋼筋中的最小直徑） 當搭接的受壓鋼筋直徑大于當搭接的受壓鋼筋直徑大于25mm 時，應在搭時，應在搭接接頭兩個端面外接接頭兩個端面外50mm 范圍內各設置兩根箍筋范圍內各設置兩根箍筋 。重慶水電

8、職院建筑系 熊川楠在實際結構中，理想的軸在實際結構中，理想的軸心受壓構件幾乎是不存在的。心受壓構件幾乎是不存在的。 通常由于施工制造的誤差、通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性等原因，往往土的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。存在一定的初始偏心距。 但有些構件，如以恒載為但有些構件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內柱、主的等跨多層房屋的內柱、桁架中的受壓腹桿等，主要桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。心受壓構件計算。普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱5.2 軸心受壓構件的承載力計算軸心受壓構件的承載力計

9、算重慶水電職院建筑系 熊川楠構件的長細比構件的計算長度構件的長細比構件的計算長度 l0 與與構件的短邊構件的短邊 b 或截面回轉半徑或截面回轉半徑 i 之比之比柱的分類：柱的分類：規(guī)范規(guī)范規(guī)定，柱的長細比滿足以下條規(guī)定，柱的長細比滿足以下條件時屬短柱：矩形截面件時屬短柱：矩形截面l0 /b8；圓形截；圓形截面面l0 /d7；任意截面；任意截面l0 /i28。柱的長細比較大，柱的極限承載力將受側向變形所引起的附柱的長細比較大，柱的極限承載力將受側向變形所引起的附加彎矩影響而降低。加彎矩影響而降低。短柱短柱長柱長柱5.2.1 破壞特征破壞特征重慶水電職院建筑系 熊川楠第第階段階段彈性階段彈性階段軸

10、向壓力與截面鋼筋和混凝土軸向壓力與截面鋼筋和混凝土的應力基本上呈線性關系的應力基本上呈線性關系 第第階段階段彈塑性階段彈塑性階段混凝土進入明顯的非線性階段，混凝土進入明顯的非線性階段，鋼筋的壓應力比混凝土的壓應鋼筋的壓應力比混凝土的壓應力增加得快，出現(xiàn)應力重分布。力增加得快，出現(xiàn)應力重分布。第第階段階段破壞階段破壞階段鋼筋首先屈服，有明顯屈服臺階的鋼筋應力保持屈鋼筋首先屈服，有明顯屈服臺階的鋼筋應力保持屈服強度不變，混凝土的應力也隨應變的增加而繼續(xù)服強度不變，混凝土的應力也隨應變的增加而繼續(xù)增長。增長。 1、受壓短柱、受壓短柱重慶水電職院建筑系 熊川楠短柱的受力特點和破壞形態(tài)短柱的受力特點和破

11、壞形態(tài) 鋼筋混凝土短柱破壞時鋼筋混凝土短柱破壞時 壓應變在壓應變在0.00250.0035 之間，之間，規(guī)范取為規(guī)范取為0.002 相應地，縱筋的應力為相應地，縱筋的應力為 25mmN400102002. 0s用用yf表示鋼筋的抗壓強度設計值表示鋼筋的抗壓強度設計值 重慶水電職院建筑系 熊川楠破壞時，首先在凹側出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混破壞時，首先在凹側出現(xiàn)縱向裂縫，隨后混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側混凝土被壓碎，縱筋被壓屈向外凸出；凸側混凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側向凝土出現(xiàn)垂直于縱軸方向的橫向裂縫，側向撓度急劇增大，柱子破壞。撓度急劇增大，柱子破壞。2、受壓長柱、受壓長柱初始偏心

12、距初始偏心距附加彎矩和側向撓度附加彎矩和側向撓度加大了原來的初始偏心距加大了原來的初始偏心距構件承載力降低構件承載力降低重慶水電職院建筑系 熊川楠穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 考慮長柱縱向彎曲的不利影響。表考慮長柱縱向彎曲的不利影響。表5-1試驗表明，長柱的破壞荷載低于其他條件相同的短柱破壞荷載。試驗表明，長柱的破壞荷載低于其他條件相同的短柱破壞荷載。lo 構件的計算長度，與構件端部的支承條件有關構件的計算長度，與構件端部的支承條件有關； 兩端鉸支時取兩端鉸支時取1.0l 一端固定，一端鉸支時取一端固定，一端鉸支時取0.7l 兩端固定時取兩端固定時取0.5l 一端固定，一端自由時取一端固定，一端自由時取2

13、.0lb 矩形截面的短邊尺寸；矩形截面的短邊尺寸；d 圓形截面的直徑；圓形截面的直徑；i 截面最小回轉半徑；截面最小回轉半徑；重慶水電職院建筑系 熊川楠穩(wěn)定系數(shù)重慶水電職院建筑系 熊川楠5.2.2 5.2.2 軸心受壓構件的承載力計算軸心受壓構件的承載力計算軸心受壓軸心受壓短短柱柱sycusAfAfN軸心受壓軸心受壓長長柱柱usulNNusulNN穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) 主要與柱的主要與柱的長細比長細比 l0/i 有關有關)(9 . 0sycuAfAfNN系數(shù)系數(shù)0.9 是可靠度調整系數(shù)是可靠度調整系數(shù)重慶水電職院建筑系 熊川楠 （1）截面設計）截面設計 已知：軸心壓力設計值已知：軸

14、心壓力設計值N，材料強度等級，材料強度等級fc、fy 構件計算長度構件計算長度l0 ，截面面積，截面面積bxh 求：縱向受壓鋼筋面積求：縱向受壓鋼筋面積As （2）截面復核）截面復核 )(9 . 0sycuAfAfNN5.2.3 5.2.3 截面設計與截面復核截面設計與截面復核重慶水電職院建筑系 熊川楠重慶水電職院建筑系 熊川楠 =M=N e0NAssANe0AssA壓彎構件 偏心受壓構件偏心受壓構件的受力性能和破壞形態(tài)界于偏心受壓構件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓軸心受壓構件和構件和受彎受彎構件構件。AssAh0aab重慶水電職院建筑系 熊川楠5.3.1、偏心受壓構件的破壞特征、偏心受壓構

15、件的破壞特征偏心受壓構件的破壞特征與偏心受壓構件的破壞特征與偏心距偏心距e0和和縱向鋼筋配筋率縱向鋼筋配筋率有關有關1. 受拉破壞（大偏心受壓破壞）受拉破壞（大偏心受壓破壞） fyAs fyAsNMM較大，較大，N較小較小偏心距偏心距e0較大較大 fyAs fyAsNAs配筋合適配筋合適重慶水電職院建筑系 熊川楠截面受拉側混凝土較早出現(xiàn)裂縫，截面受拉側混凝土較早出現(xiàn)裂縫，As的應力的應力隨荷載增加發(fā)展較快，隨荷載增加發(fā)展較快，首先達到屈服首先達到屈服。此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小最后受壓側鋼筋最后受壓側鋼筋As 受壓屈服，壓區(qū)混凝土受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓

16、碎而達到破壞。壓碎而達到破壞。這種破壞具有明顯預兆，變形能力較大，破這種破壞具有明顯預兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，承載承載力主要取決于受拉側鋼筋力主要取決于受拉側鋼筋。形成這種破壞的條件是：形成這種破壞的條件是：偏心距偏心距e0較大，且較大，且受拉側縱向鋼筋配筋率合適受拉側縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為，通常稱為大偏大偏心受壓心受壓。 fyAs fyAsN重慶水電職院建筑系 熊川楠2. 受壓破壞（小偏心受壓破壞）受壓破壞（小偏心受壓破壞）產生受壓破壞的條件有兩種情況：產生受壓破壞的條件有兩種情況： 當相對偏心距當相對偏心距e0/h0較小

17、較小 sAs fyAsN或雖然相對偏心距或雖然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側縱向鋼筋配置較多時較大，但受拉側縱向鋼筋配置較多時 sAs fyAsNAs太太多多重慶水電職院建筑系 熊川楠受拉破壞受拉破壞 受壓破壞受壓破壞重慶水電職院建筑系 熊川楠3 3、 大、小偏心受壓破壞的界限大、小偏心受壓破壞的界限即即受拉鋼筋屈服受拉鋼筋屈服與與受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應變受壓區(qū)混凝土邊緣極限壓應變e ecu同時達到同時達到與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。與適筋梁和超筋梁的界限情況類似。因此，因此，相對界限受壓區(qū)高度相對界限受壓區(qū)高度仍為：仍為：x x =x xb重慶水電職院建筑系 熊川楠5.3.2 5.

18、3.2 附加偏心距和偏心距增大系數(shù)附加偏心距和偏心距增大系數(shù) 由于施工誤差、計算偏差及材料的不均勻等原因，實際工程由于施工誤差、計算偏差及材料的不均勻等原因，實際工程中不存在理想的軸心受壓構件。為考慮這些因素的不利影響，中不存在理想的軸心受壓構件。為考慮這些因素的不利影響，引入引入附加偏心距附加偏心距ea，即在正截面壓彎承載力計算中，偏心距取即在正截面壓彎承載力計算中，偏心距取計算偏心距計算偏心距e0=M/N與附加偏心距與附加偏心距ea之和，稱為之和，稱為初始偏心距初始偏心距ei aieee0參考以往工程經驗和國外規(guī)范，附加偏心距參考以往工程經驗和國外規(guī)范，附加偏心距 ea取取20mm與與h/

19、30 兩者中的較大值，此處兩者中的較大值，此處h是指偏心方向的截面尺寸。是指偏心方向的截面尺寸。1、附加偏心距、附加偏心距重慶水電職院建筑系 熊川楠2、偏心距增大系數(shù)、偏心距增大系數(shù)由于側向撓曲變形，軸向力將由于側向撓曲變形，軸向力將產生產生二階效應二階效應，引起附加彎矩，引起附加彎矩對于長細比較大的構件，二階對于長細比較大的構件，二階效應引起附加彎矩不能忽略。效應引起附加彎矩不能忽略。圖示典型偏心受壓柱，跨中側圖示典型偏心受壓柱，跨中側向撓度為向撓度為 f 。對跨中截面，軸力對跨中截面，軸力N的的偏心距偏心距為為 ei + f ，即跨中截面的彎矩為，即跨中截面的彎矩為 M =N ( ei +

20、 f )。在截面和初始偏心距相同的情在截面和初始偏心距相同的情況下，柱的況下，柱的長細比長細比l0/h不同，側不同，側向撓度向撓度 f 的大小不同，影響程度的大小不同，影響程度會有很大差別，將產生不同的破會有很大差別，將產生不同的破壞類型。壞類型。elxfysin f y xeieiNNN eiN ( ei+ f )le重慶水電職院建筑系 熊川楠對于對于長細比長細比l0/h5的的短柱短柱側向撓度側向撓度 f 與初始偏心距與初始偏心距ei相比很小相比很小, 柱跨中彎矩柱跨中彎矩M=N(ei+f ) 隨軸力隨軸力N的增加基的增加基本呈線性增長，本呈線性增長，直至達到截面承載力極限狀態(tài)產生破壞。直至

21、達到截面承載力極限狀態(tài)產生破壞。對短柱可忽略撓度對短柱可忽略撓度f影響。影響。重慶水電職院建筑系 熊川楠長細比長細比l0/h =530的的中長柱中長柱f 與與ei相比已不能忽略。相比已不能忽略。f 隨軸力增大而增大，柱跨中彎矩隨軸力增大而增大，柱跨中彎矩M = N ( ei + f ) 的增長速的增長速度大于軸力度大于軸力N的增長速度，的增長速度，即即M隨隨N 的增加呈明顯的非線性增長的增加呈明顯的非線性增長雖然最終在雖然最終在M和和N的共同作用下達到截面承載力極限狀態(tài)，的共同作用下達到截面承載力極限狀態(tài)，但軸向承載力明顯低于同樣截面和初始偏心距情況下的短柱。但軸向承載力明顯低于同樣截面和初始

22、偏心距情況下的短柱。因此，對于中長柱，在設計中應考慮附加撓度因此，對于中長柱，在設計中應考慮附加撓度 f 對彎矩增大對彎矩增大的影響。的影響。重慶水電職院建筑系 熊川楠長細比長細比l0/h 30的長柱的長柱側向撓度側向撓度 f 的影響已很大的影響已很大在未達到截面承載力極限狀態(tài)之前，側向撓度在未達到截面承載力極限狀態(tài)之前，側向撓度 f 已已呈呈不穩(wěn)定不穩(wěn)定發(fā)展發(fā)展即柱的軸向荷載最大值發(fā)生在荷載增長曲線與截面即柱的軸向荷載最大值發(fā)生在荷載增長曲線與截面承載力承載力Nu- -Mu相關曲線相交之前相關曲線相交之前這種破壞為失穩(wěn)破壞，應進行專門計算這種破壞為失穩(wěn)破壞，應進行專門計算重慶水電職院建筑系

23、熊川楠偏心距增大系數(shù)偏心距增大系數(shù)iiiefefe10 . 17 . 22 . 01iehl0201. 015. 1，21200141911hlhei取h=1.1h0elxfysin f y xeieiNNlel0重慶水電職院建筑系 熊川楠當當x x x xb時時 fyAs fyAsNM受受拉拉破壞破壞(大偏心受壓大偏心受壓)5.3.3 矩形截面偏心受壓構件正截面承載力計算矩形截面偏心受壓構件正截面承載力計算其中：其中：適用條件：適用條件：重慶水電職院建筑系 熊川楠 sAs fyAsNM當當x x x xb時時受受壓壓破壞破壞(小偏心受壓小偏心受壓)鋼筋應力符合的條件：鋼筋應力符合的條件：重慶

24、水電職院建筑系 熊川楠2、對稱配筋截面受壓構件承載力計算、對稱配筋截面受壓構件承載力計算實際工程中，受壓構件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相實際工程中，受壓構件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相差不大，可采用對稱配筋。差不大，可采用對稱配筋。采用對稱配筋不會在施工中產生差錯，故有時為方便施工或采用對稱配筋不會在施工中產生差錯，故有時為方便施工或對于裝配式構件，也采用對稱配筋。對于裝配式構件，也采用對稱配筋。對稱配筋截面，即對稱配筋截面，即As=As，fy = fy，a = a，其界限破壞狀態(tài)，其界限破壞狀態(tài)時的軸力為時的軸力為Nb=a a fcbx xbh0。)()2(00ahAfxhbxfeNAfAfbxfNsycsysycaa因此，除要考慮偏心距大小外，還要根據(jù)軸力大小（因此，除要考慮偏心距大小外，還要根據(jù)軸力大小（N Nb）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。重慶水電職院建筑系 熊川楠1、大偏心受壓：、大偏心受壓：)()5 . 0(00ahfxhbxfNeAAycssa若若x2a，可近似取，可近似取x=2a，對受壓鋼筋，對受壓鋼筋合力點取矩可得合力點取矩可得)(0ahfeNAAysse = ei - 0.5h + a fyAs sAsNei重慶水電職院建筑系 熊