第6章鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件

1、概述：概述： 第第6 6章章 鋼筋鋼筋砼受壓構(gòu)件（砼受壓構(gòu)件（縱向受力構(gòu)件縱向受力構(gòu)件） 根據(jù)受力的方向是指向截面，還是離開截面，根據(jù)受力的方向是指向截面，還是離開截面， 可分為可分為縱向受壓構(gòu)件縱向受壓構(gòu)件和和縱向受拉構(gòu)件縱向受拉構(gòu)件； 根據(jù)力的作用線與截面軸線的位置關(guān)系，根據(jù)力的作用線與截面軸線的位置關(guān)系， 可分為可分為軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件和和偏心受力構(gòu)件偏心受力構(gòu)件。 其中其中,偏心受力構(gòu)件，又可以分為偏心受力構(gòu)件，又可以分為單向偏心單向偏心和和雙向偏心雙向偏心。 6.1 6.1 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求受壓構(gòu)件構(gòu)造要求 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 材料強度材

2、料強度 混凝土規(guī)范規(guī)定受壓鋼筋的最大抗壓強度為混凝土規(guī)范規(guī)定受壓鋼筋的最大抗壓強度為400N/mm2。 混凝土：混凝土： 一般柱中采用一般柱中采用C25及以上等級及以上等級，對于高層建筑的底層柱可，對于高層建筑的底層柱可 采用更高強度等級的混凝土，例如采用采用更高強度等級的混凝土，例如采用C40或以上；或以上； 縱向鋼筋：縱向鋼筋： 一般采用一般采用HRB400和和HRB335級熱軋鋼筋。級熱軋鋼筋。 截面型式及尺寸要求截面型式及尺寸要求 軸心軸心受壓柱以受壓柱以方形方形為主，為主， 偏心偏心受壓柱以受壓柱以矩形矩形為主為主 6.1 6.1 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求受壓構(gòu)件構(gòu)造要求 第六章第六章 鋼筋

3、混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 截面型式及尺寸要求截面型式及尺寸要求 一般應(yīng)符合一般應(yīng)符合: l: l0 0/h25 /h25 以及以及 l l0 0/b30/b30 方形與矩形截面的尺寸方形與矩形截面的尺寸 不宜小于不宜小于250mm250mm 受壓構(gòu)件的配筋：受壓構(gòu)件的配筋： （1 1）縱向受力鋼筋）縱向受力鋼筋 （2 2）箍筋）箍筋 作用：作用： 一一 協(xié)助混凝土承受壓力，以減小構(gòu)協(xié)助混凝土承受壓力，以減小構(gòu) 件尺寸；件尺寸； 二二 承受可能的彎矩，以及混凝土收承受可能的彎矩，以及混凝土收 縮和溫度變形引起的拉應(yīng)力；縮和溫度變形引起的拉應(yīng)力； 三三 防止構(gòu)件突然的脆性破壞。防止

4、構(gòu)件突然的脆性破壞。 作用：作用： 保證縱向鋼筋的位置正確，防保證縱向鋼筋的位置正確，防 止縱向鋼筋壓屈，從而提高柱止縱向鋼筋壓屈，從而提高柱 的承載能力。的承載能力。 6.1 6.1 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求受壓構(gòu)件構(gòu)造要求縱筋的構(gòu)造縱筋的構(gòu)造 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 縱筋直徑與根數(shù)：縱筋直徑與根數(shù)： 通常采用通常采用 1232mm， 直徑宜粗不宜細，根數(shù)宜少不宜多，保證對稱配置。直徑宜粗不宜細，根數(shù)宜少不宜多，保證對稱配置。 方形和矩形截面柱中縱向受力鋼筋不少于根，方形和矩形截面柱中縱向受力鋼筋不少于根， 圓柱中不宜少于圓柱中不宜少于8根且不應(yīng)少于根且不應(yīng)少于6

5、根。根。 凈距凈距50mm， 中距中距300mm 6.1 6.1 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求受壓構(gòu)件構(gòu)造要求縱筋的構(gòu)造縱筋的構(gòu)造 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 縱筋的配筋率：縱筋的配筋率： 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋的最小配筋率（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋的最小配筋率（ ） 受力類型受力類型 最小配筋百分率最小配筋百分率 受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件 全部縱向鋼筋全部縱向鋼筋0.60.6 一側(cè)縱向鋼筋一側(cè)縱向鋼筋0.20.2 受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉一側(cè)的受拉鋼受彎構(gòu)件、偏心受拉、軸心受拉一側(cè)的受拉鋼 筋筋 ，且不小于，且不小于0.20.2 y t f f 45 受壓鋼

6、筋的配筋率受壓鋼筋的配筋率一般不超過一般不超過5， 通常在通常在0.63之間。之間。 %100 bh A s 6.1 6.1 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求受壓構(gòu)件構(gòu)造要求箍筋的構(gòu)造箍筋的構(gòu)造 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 受壓構(gòu)件中的箍筋，受壓構(gòu)件中的箍筋， 應(yīng)做成應(yīng)做成封閉式封閉式 末端做成末端做成135彎鉤，彎鉤， 平直段長度平直段長度10d 受壓構(gòu)件復合菱形箍筋受壓構(gòu)件復合菱形箍筋 6.1 6.1 受壓構(gòu)件構(gòu)造要求受壓構(gòu)件構(gòu)造要求箍筋的構(gòu)造箍筋的構(gòu)造 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 偏壓柱偏壓柱h 600mmh 600mm時，時， 應(yīng)設(shè)置應(yīng)設(shè)

7、置101016mm16mm的縱向構(gòu)造鋼筋。的縱向構(gòu)造鋼筋。 搭接鋼筋搭接鋼筋受拉受拉時，箍筋間距時，箍筋間距S S 不應(yīng)大于不應(yīng)大于5d5d，且不應(yīng)大于，且不應(yīng)大于100mm100mm； 搭接鋼筋受壓時，箍筋間距搭接鋼筋受壓時，箍筋間距S S 不應(yīng)大于不應(yīng)大于10d10d，且不應(yīng)大于，且不應(yīng)大于200mm200mm。 受壓構(gòu)件復合井字箍筋受壓構(gòu)件復合井字箍筋 6.2 6.2 軸心受壓構(gòu)件承載力計算軸心受壓構(gòu)件承載力計算 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 配置縱筋和普通箍筋的柱，配置縱筋和普通箍筋的柱， 稱為稱為普通箍筋柱普通箍筋柱； 配置縱筋和螺旋筋配置縱筋和螺旋筋

8、或焊接環(huán)筋的柱，或焊接環(huán)筋的柱， 稱為稱為螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱或或間接箍筋柱間接箍筋柱。 螺旋筋或焊接環(huán)筋的套箍作用可螺旋筋或焊接環(huán)筋的套箍作用可約約 束束核心混凝土的核心混凝土的橫向變形橫向變形，使核心，使核心 混凝土處于混凝土處于三向受壓狀態(tài)三向受壓狀態(tài)，從而，從而間間 接接地地提高提高混凝土的縱向混凝土的縱向抗壓強度抗壓強度。 普通箍筋柱中，箍筋是構(gòu)造鋼筋。普通箍筋柱中，箍筋是構(gòu)造鋼筋。 螺旋箍筋柱中，箍筋既是構(gòu)造鋼筋螺旋箍筋柱中，箍筋既是構(gòu)造鋼筋 又是受力鋼筋。又是受力鋼筋。 混凝土：混凝土： 鋼筋鋼筋 ： 6.2 6.2 軸壓構(gòu)件承載力軸壓構(gòu)件承載力 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力

9、構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 長短柱的破壞特征：長短柱的破壞特征： 1、軸心受壓、軸心受壓短柱短柱 2、軸心受壓、軸心受壓長柱長柱 臨近破壞時，柱子表面出現(xiàn)臨近破壞時，柱子表面出現(xiàn) 縱向裂縫，箍筋之間的縱筋縱向裂縫，箍筋之間的縱筋 壓屈外凸，混凝土被壓碎崩壓屈外凸，混凝土被壓碎崩 裂而破壞。裂而破壞。 y f c f 破壞時首先在凹邊出現(xiàn)縱向破壞時首先在凹邊出現(xiàn)縱向 裂縫，接著混凝土壓碎，縱裂縫，接著混凝土壓碎，縱 筋壓彎外凸，側(cè)向撓度急速筋壓彎外凸，側(cè)向撓度急速 發(fā)展，最終柱子失去平衡，發(fā)展，最終柱子失去平衡， 凸邊混凝土拉裂而破壞。凸邊混凝土拉裂而破壞。 5.2 軸壓構(gòu)件承載力計算軸壓構(gòu)件承

10、載力計算 根據(jù)長細比根據(jù)長細比將柱分為二類將柱分為二類 ： = l0 / i（任意截面） = l0 / b（矩形截面） = l0 / d (圓形截面） 短柱：短柱： l0 / b 8， l0 / d 7 ，l0 / i 28 長柱：長柱：否則為長柱 AIi/ 6.2 6.2 軸壓構(gòu)件承載力軸壓構(gòu)件承載力 s n l n NN 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 長短柱的承載力：長短柱的承載力： 在同等條件下，（即截面相同，配筋相同，材料相同），在同等條件下，（即截面相同，配筋相同，材料相同）， 長柱受壓承載能力低于短柱受壓承載能力。長柱受壓承載能力低于短柱受壓承載能力。

11、 s n l n N N 混凝土設(shè)計規(guī)范采用穩(wěn)定系數(shù)中來表示長柱承載力的降低程度混凝土設(shè)計規(guī)范采用穩(wěn)定系數(shù)中來表示長柱承載力的降低程度 長細比長細比l l 0 0/ /b b越大，越大， 值越小值越小 長柱承載力長柱承載力短柱承載力短柱承載力 柱的長細比愈大，其承截力愈低，對于長細比很大的長柱，還有可能發(fā)柱的長細比愈大，其承截力愈低，對于長細比很大的長柱，還有可能發(fā) 生生“失穩(wěn)破壞失穩(wěn)破壞”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 L L 0 0/ /b b8 8 為短柱為短柱 L L 0 0/ /b b 8 8 為長柱為長柱 1 1 6.2 6.2 軸壓構(gòu)件承載力軸壓構(gòu)件承載力 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件

12、鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表鋼筋混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表 8 8 1010 1212 1414 1616 1818 2020 2222 2424 2626 2828 7 7 8.58.5 10.510.5 1212 1414 15.515.5 1717 1919 2121 22.522.5 2424 2828 3535 4242 4848 5555 6262 6969 7676 8383 9090 9797 1.01.0 0.980.98 0.950.95 0.920.92 0.870.87 0.810.81 0.750.75 0.700.70 0.650.65 0.600

13、.60 0.560.56 3030 3232 3434 3636 3838 4040 4242 4444 4646 4848 5050 2626 2828 29.529.5 3131 3333 34.534.5 36.536.5 3838 4040 41.541.5 4343 104104 111111 118118 125125 132132 139139 146146 153153 160160 167167 174174 0.520.52 0.480.48 0.440.44 0.400.40 0.360.36 0.320.32 0.290.29 0.260.26 0.230.23 0.2

14、10.21 0.190.19 b l 0 d l 0 i l 0 b l 0 d l 0 i l 0 2 0 )8/(002. 01 1 bl 2 3d b ib12 圓形截面圓形截面 任意截面任意截面 6.2 6.2 軸壓構(gòu)件承載力軸壓構(gòu)件承載力普通箍筋柱普通箍筋柱 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 1 1、基本公式、基本公式 )(9 . 0 sycu AfAfNN 式中系數(shù)式中系數(shù)0.9，是考慮到初始偏心的影響，是考慮到初始偏心的影響， 以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性，引入的承載力折減系數(shù)。以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性，引入的承載力折減系數(shù)。

15、 A構(gòu)件截面面積，構(gòu)件截面面積， 當配筋率大于當配筋率大于3%時，時， A應(yīng)改為應(yīng)改為Ac=A-As 6.2 6.2 軸壓構(gòu)件承載力軸壓構(gòu)件承載力 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 柱的計算長度柱的計算長度L0取值取值: 注：表中注：表中H H對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度； 對其余各層柱為上下兩層樓蓋頂面之間的高度。對其余各層柱為上下兩層樓蓋頂面之間的高度。 6.2 6.2 軸壓構(gòu)件承載力軸壓構(gòu)件承載力普通箍筋柱普通箍筋柱 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 截面設(shè)計截面設(shè)計 ： 已知：構(gòu)件

16、截面尺寸已知：構(gòu)件截面尺寸b bh h，軸向力設(shè)計值，軸向力設(shè)計值N N， 構(gòu)件的計算長度構(gòu)件的計算長度L L0 0，材料強度等級，材料強度等級f fc c f fy y 求：求： 縱筋截面面積縱筋截面面積A As s 截面復核截面復核 : : 已知：柱截面尺寸已知：柱截面尺寸b bh h，計算長度，計算長度L L0 0，縱筋數(shù)量，縱筋數(shù)量A As s 以及級別以及級別f fy y，混凝土強度等級，混凝土強度等級f fc c 求求 ： 柱的受壓承載力柱的受壓承載力N Nu u， 或已知軸向力設(shè)計值或已知軸向力設(shè)計值，判斷是否安全，判斷是否安全 計算步驟，詳見軸心受壓構(gòu)件截面設(shè)計步驟計算步驟，詳

17、見軸心受壓構(gòu)件截面設(shè)計步驟 計算步驟，詳見軸心受壓構(gòu)件截面復核步驟計算步驟，詳見軸心受壓構(gòu)件截面復核步驟 6.3 6.3 偏壓構(gòu)件偏壓構(gòu)件 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 1、偏心受壓構(gòu)件破壞特征、偏心受壓構(gòu)件破壞特征 N M e 0 當當e0 很小時，接近軸壓構(gòu)件很小時，接近軸壓構(gòu)件 當當e0 較大時，接近受彎構(gòu)件較大時，接近受彎構(gòu)件 按按偏心距偏心距和和配筋配筋的不同，偏壓構(gòu)件可分為的不同，偏壓構(gòu)件可分為受拉破壞受拉破壞和和受壓破壞受壓破壞 當偏心距當偏心距e0較大，且受拉鋼筋不太多時，發(fā)生受拉破壞。較大，且受拉鋼筋不太多時，發(fā)生受拉破壞。 當偏心距當偏心距e0

18、較小，或偏心距較小，或偏心距e0雖不小大，但受拉鋼筋配置過雖不小大，但受拉鋼筋配置過 多時，均發(fā)生受壓破壞。多時，均發(fā)生受壓破壞。 6.3 6.3 偏壓構(gòu)件偏壓構(gòu)件 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 受拉破壞（大偏心受壓破壞） 破壞特征：破壞特征： 加載后首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，裂加載后首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，裂 縫不斷發(fā)展，裂縫處的拉力轉(zhuǎn)由鋼筋承擔，縫不斷發(fā)展，裂縫處的拉力轉(zhuǎn)由鋼筋承擔， 受拉鋼筋首先達到屈服，并形成一條明顯的受拉鋼筋首先達到屈服，并形成一條明顯的 主裂縫，主裂縫延伸，受壓區(qū)高度減小，最主裂縫，主裂縫延伸，受壓區(qū)高度減小，最 后受壓區(qū)出現(xiàn)縱向裂縫

19、，混凝土被壓碎導致后受壓區(qū)出現(xiàn)縱向裂縫，混凝土被壓碎導致 構(gòu)件破壞。構(gòu)件破壞。 類似于：正截面破壞中的類似于：正截面破壞中的適筋適筋梁梁 屬于：屬于：延性破壞延性破壞 6.3 6.3 偏壓構(gòu)件承載力偏壓構(gòu)件承載力 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 受壓破壞（小偏心受壓破壞） 破壞特征：破壞特征： 加荷后全截面受壓或大部分受壓，離力近加荷后全截面受壓或大部分受壓，離力近 側(cè)混凝土壓應(yīng)力較高，離力遠側(cè)壓應(yīng)力較小甚側(cè)混凝土壓應(yīng)力較高，離力遠側(cè)壓應(yīng)力較小甚 至受拉。隨著荷載增加，近側(cè)混凝土出現(xiàn)縱向至受拉。隨著荷載增加，近側(cè)混凝土出現(xiàn)縱向 裂縫被壓碎，受壓鋼筋屈服裂縫被壓碎，受

20、壓鋼筋屈服 ，遠側(cè)鋼筋可能受，遠側(cè)鋼筋可能受 壓，也可能受拉，但都未屈服。壓，也可能受拉，但都未屈服。 屬于：屬于：脆性破壞脆性破壞 類似于：正截面破壞中的類似于：正截面破壞中的超筋超筋梁梁 6.3 6.3 偏壓構(gòu)件承載力偏壓構(gòu)件承載力 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 受拉破壞與受壓破壞的界限 破壞的起因不同破壞的起因不同 受拉破壞受拉破壞（大偏心受壓）：是受拉鋼筋先屈服而后受壓混凝土被壓碎；（大偏心受壓）：是受拉鋼筋先屈服而后受壓混凝土被壓碎； 受壓破壞受壓破壞（小偏心受壓）：是受壓部份先發(fā)生破壞。（小偏心受壓）：是受壓部份先發(fā)生破壞。 與正截面破壞類似處與正截面

21、破壞類似處 受拉破壞受拉破壞（大偏心受壓）（大偏心受壓） ：與受彎構(gòu)件正截面適筋破壞類似；：與受彎構(gòu)件正截面適筋破壞類似； 受壓破壞受壓破壞（小偏心受壓）（小偏心受壓） ：類似于受彎構(gòu)件正截面的超筋破壞。：類似于受彎構(gòu)件正截面的超筋破壞。 b 為大偏心受壓破壞（為大偏心受壓破壞（受拉破壞受拉破壞） 為小偏心受壓破壞（為小偏心受壓破壞（受壓破壞受壓破壞） 用界限相對受壓區(qū)高度用界限相對受壓區(qū)高度b b作為界限：作為界限： b 6.4 6.4 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 一、受力特點一、受力特點 1、軸心受拉構(gòu)件、軸心受拉構(gòu)件 軸拉構(gòu)件所受的拉力，

22、全部由鋼筋承擔，最終由于受拉鋼筋屈服而導致軸拉構(gòu)件所受的拉力，全部由鋼筋承擔，最終由于受拉鋼筋屈服而導致 構(gòu)件破壞。構(gòu)件破壞。 小偏拉：小偏拉： 拉力拉力N N作用在縱向鋼筋作用在縱向鋼筋s s和和s s 之間 之間（e0h/2as）時，）時，全截面受拉全截面受拉。 大偏拉：大偏拉： 拉力拉力N N在在s s和和s s 之外之外（e e0 0h/2as），），部份受拉部份受拉，部份受壓部份受壓。 2、偏心受拉構(gòu)件、偏心受拉構(gòu)件 按照軸向拉力按照軸向拉力N作用在截面上位置的不同，偏拉構(gòu)件有兩種破壞形態(tài)：作用在截面上位置的不同，偏拉構(gòu)件有兩種破壞形態(tài)： 小偏心受拉破壞小偏心受拉破壞和和大偏心受拉破

23、壞大偏心受拉破壞。 當拉力當拉力N的作用點與截面形心重合時，的作用點與截面形心重合時， 稱為軸心受拉構(gòu)件；稱為軸心受拉構(gòu)件； 當拉力當拉力N的作用點與截面形心偏離時，的作用點與截面形心偏離時， 稱為偏心受拉構(gòu)件。稱為偏心受拉構(gòu)件。 6.4 6.4 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 軸心受拉構(gòu)件：軸心受拉構(gòu)件： 鋼混屋架下弦桿、鋼混屋架下弦桿、 高壓圓形水管、高壓圓形水管、 圓形水池壁等圓形水池壁等 偏心受拉構(gòu)件：偏心受拉構(gòu)件： 矩形水池壁、矩形水池壁、 淺倉的墻壁等淺倉的墻壁等 鋼筋混凝土折線屋架鋼筋混凝土折線屋架 6.4 6.4 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件 第六章第六章 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件 軸拉構(gòu)件軸拉構(gòu)件 承載力計算公式：承載力計算公式： syu AfNN NN截面受到的軸向拉力設(shè)計值；