受压构件

第六章钢筋混凝土受压构件第一节受压构件的分类及构造要求一、受压构件的分类轴心受压构件中，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：配有箍筋或在纵向钢筋上焊有横向钢筋的柱（图6.1(a)）；配有螺旋式或焊接式间接钢筋的柱（图6.1(b)、(c))。图6.11，分类：把受压构件分为轴心受压和偏心受压两类；2，典型的轴心受压在工程中很难找到，可为了方便计算和对钢筋混凝土的深入了解，我们还是给出了这类构件。二、受压构件的一般构造1，截面形式和尺寸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。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。2，材料的选择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。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（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12~32mm（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。（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%；当采用HRB400级、RRB400级钢筋时，全部纵向受压钢筋的配筋率不应小于0.5%（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（5）纵向钢筋的搭接位置一般在楼面大梁顶面（图6.2），钢筋搭接长度为l1。图6.2柱的钢筋接头4，箍筋（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（2）箍筋直径不应小于6mm，且不应小于d/4（d为纵向钢（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）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（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，见图6.3所示图6.3柱中箍筋的构造要求（6）柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋应加密，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当搭接钢筋受压时，箍筋间距不应大于10d，且不应大于200mm；当搭接钢筋受拉时，箍筋间距不应大于5d，且不应大于100mm，d为纵向钢筋的最小直径。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。第二节轴心受压构件正截面受压承载力1，受压构件是混凝土发挥最好的一种构件2，建筑结构上的轴心受压构件有：柱、屋架的下弦杆等。3，根据构件的长细比（构件的计算长度l0与构件截面回转半径i之比）的不同，轴心受压构件可分为短柱（对矩形截面l0/b≤8,b为截面宽度）和长柱。一、配有普通箍筋的轴心受压构件（一）试验研究分析1，配有普通箍筋的钢筋混凝土柱的受压破坏全过程钢筋混凝土短柱经试验表明：在整个加载过程中，由于纵向钢筋与混凝土粘结在一起，两者变形相同，当混凝土的极限压应变达到混凝土棱柱体的极限压应变ε0=0.002时，构件处于承载力极限状态，稍再增加荷载，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋向外凸出，最后中部混凝土被压碎而宣告破坏（图6.4）。因此在轴心受压柱中钢筋的最大压应变为0.002，故不宜采用高强钢筋，对抗压强度高于400N/mm2者，只能取400N/mm2对于长柱，由于轴向压力的可能初始偏心和纵向失稳，故长柱的承载能力比短柱低（图6.5）。图6.4轴心受压短柱的破坏形态图6.5轴心受压长柱的破坏形态【问题1】钢筋混凝土柱配筋有什么意义？【问题2】钢筋与混凝土应力和应变随着时间的变化有什么变化？它们间的关系怎么样?1）短期荷载下——钢筋和混凝土一起受压，应变一样。2）长期荷载下——在混凝土徐变的影响下，混凝土的应力慢慢减少，而钢筋的应力慢慢增加，这就是钢筋和混凝土应力的重分配。5，正截面计算公式截面承载力由混凝土和纵向受压钢筋承担，并考虑纵向弯曲的降低作用，根据图6.6，由平衡条件得轴心受压柱承载力计算公N≤0.9φ(fcA+fy′As′）构件的计算长度l0与构件端部的支承情况有关，取l0=ψH刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱，其计算长度l0可按表6.1取用。一般多层房屋中梁、柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0可按表6.2取用。图6.6轴心受压柱计算图形表6.1刚性屋盖单层房屋排架柱、露天吊车柱和栈桥柱的计算长度l0柱的类别l0排架方向垂直排架方向有柱间支撑无柱间支撑无吊车房屋柱单跨1.5H1.2H1.0H两跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊车房屋柱上柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊车柱和栈桥柱2.0Hl1.0Hl—表6.2框架结构各层柱的计算长度楼盖类型柱的类别l0现浇楼盖底层柱1.0H其余各层柱1.25H装配式楼盖底层柱1.25H其余各层柱1.5H二、配有螺旋式箍筋或焊接环式间接箍筋的轴心受压构件采用螺旋式或焊接环式箍筋的钢筋混凝土轴心受压柱，由于核心区混凝土受箍筋的约束，可以提高其柱子的抗压强度。1，试验研究分析1）受压柱子的混凝土破坏，可以认为是由于纵向受压收缩，而横向伸长，这样，横向混凝土在达到它的抗压强度时，就先行开裂，形成了纵向的裂缝。2）由于横向的箍筋限制了混凝土的横向变形，达到约束混凝土的作用，使其形成三向受压应力状态，混凝土的承载能力提高，从而提高了混凝土的抗压能力。2，截面承载力的计算根据圆柱体在三向受压情形下的试验结果，在均匀压力σ2的作用下，约束混凝土的轴心抗压强度为：fct=fc+4σ2（材料力学的强度公式）当螺旋箍筋到达屈服：2fyAss1=σ2sdcor根据静力平衡条件，对采用螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件其正截面承载力公式可表达如下：N≤fcAcor+fy’As’+2fyAcor考虑到约束混凝土的降低并与偏心受压保持一致的可靠度，将上式改写为：N≤0.9（fcAcor+fy’As’+2αfyAcor）3，构造要求1）在计算中考虑间接钢筋的作用时，起螺旋距离S不应大于80mm,及dcor/5，同时亦不应小于40mm。2）螺旋箍筋柱的截面尺寸常做成圆形或正多边型，纵向钢筋不宜少于8根，并应沿周边均匀布置。