轴心受压构件承载力计算讲义

1、 1.了解受压短柱和长柱的破坏特征 ； 2 .掌握轴心受压构件普通箍筋柱的正截面承载力计算。第四章 钢筋混凝土纵向受力构件 第 二 讲教学目标：轴心受压构件的截面设计和截面复核。轴心受压构件的破坏特征；螺旋箍筋柱的受力点。重 点难 点4.2.1 轴心受压构件的破坏特征 按照长细比 l 的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱，当 l 8 时属于短柱，否则为长柱。其中l为柱的计算长度，为矩形截面的短边尺寸。 1轴心受压短柱的破坏特征4.2 轴心受压构件承载力计算点击播放视频轴心受压短柱的破坏过程 （1）当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力在截面内产生的压应力由混凝土

2、合钢筋共同承担。 （2）随着荷载的增大，构件变形迅速增大，此时混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋应力的增加则越来越快。在临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。 当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变 =0.002，相应的纵向钢筋应力值 =Es=21050.002=400N/mm2。因此，当纵筋为高强度钢筋时，构件破坏时纵筋可能达不到屈服强度。显然，在受压构件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用，这是不经济的。2轴心受压长柱的破坏特征轴心受压长柱的破坏过程点击播

3、放视频 （1）初始偏心距导致附加弯矩，附加弯矩产生的水平挠度又加大了初始偏心距；较大的初始偏心距将导致承截能力的降低。破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯向外凸出，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡并将凸边混凝土拉裂而破坏。（2）长细比较大时，可能发生“失稳破坏”。 由上述试验可知，在同等条件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的条件下，长柱承载力低于短柱承载力。在确定轴心受压构件承截力计算公式时，规范采用构件的稳定系数 来表示长柱承截力降低的程度。长细比l0/b越大， 值越小，当l0/b 8时， = 1。稳定系数 可按下式计算： （4.2.1） 式中 柱的计算长度;

4、矩形截面的短边尺寸，圆形截面可取（ 为截面直径），对任意截面可取 （ 为截面最小回转半径）。 构件的计算长度l0与构件两端支承情况有关，对于一般的多层房屋的框架柱，梁柱为刚接的框架各层柱段。现浇楼盖：底层柱l0 1.0H ；其余各层柱段l0 1.25H。装配式楼盖：底层柱l0 1.25H；其余各层柱段l0 1.5H。 4.2.2 普通箍筋柱的正截面承截力计算 1.基本公式 钢筋混凝土轴心受压柱的正截面承载力由混凝土承载力及钢筋承载力两部分组成，如图4.2.4所示。根据力的平衡条件，得出短柱和长柱的承载力计算公式为： (4.2.2)式中 Nu轴向压力承载力设计值； N轴向压力设计值； 钢筋混凝土

5、构件的稳定系数； fc混凝土的轴心抗压强度设计值，按表2.2.2采用； A构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%时， A 应改为Ac=AAs/； fy纵向钢筋的抗压强度设计值，按附表2.1.1采用； As全部纵向钢筋的截面面积。 式中系数0.9，是考虑到初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性，引入的承载力折减系数； 2计算方法 （1）截面设计 已知：构件截面尺寸bh，轴向力设计值，构件的计算长度，材料强度等级。 求：纵向钢筋截面面积 计算步骤如图4.2.5。 （2）截面承载力复核 已知：柱截面尺寸bh，计算长度 ，纵筋数量及级别，混凝土强度等级。 求：柱的受压承载力Nu，或已

6、知轴向力设计值，判断截面是否安全。【例4.2.1】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构，首层中柱按轴心受压构件计算。该柱安全等级为二级，轴向压力设计值 N=1400kN，计算长度l0=5m，纵向钢筋采用HRB335级，混凝土强度等级为C30。求该柱截面尺寸及纵筋截面面积。 【解】fc=14.3N/mm2，fy=300N/mm2， =1.0（1）初步确定柱截面尺寸设= = 1%， =1，则 =89916.5mm2 选用方形截面，则b=h= =299.8mm，取用 h=300mm。 （2）计算稳定系数l0/b=5000/300=16.7=0.869 （3）计算钢筋截面面积As =1677mm2（4）验

7、算配筋率=1.86% =0.6%，且3% ，满足最小配筋率要求，且勿 需重算。纵筋选用4 25（As=1964mm2），箍筋配置8300，如图4.2.7。4 258300300300 【解】查表得 =300N/ mm2，fc=11.9N/mm2， =1256 mm2（1）确定稳定系数 l0/b=4500/300=15 =0.911【例4.2.2】某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸 bh=300300mm，采用4 20的HRB335级（fy=300N/ mm2）钢筋，混凝土C25（fc=9.6N/mm2），l0=4.5m，承受轴向力设计值800kN，试校核此柱是否安全。 （2）验算配筋率（3）确定柱截面承载力=0.90.911(11.9300300+3001256)=1187.05103N=1187.05kNN=800kN此柱截面安全。 4.2.3螺旋箍筋柱简介 1螺旋箍筋柱的受力特点：螺旋箍筋柱的箍筋既是构造钢筋又是受力钢筋。由于螺旋筋或焊接环筋的套箍作用可约束核心混凝土（螺旋筋或焊接环筋所包围的混凝土）的横向变形，使得核心混凝土处于三向受压状态，从而间接地提高混凝土的纵向抗压强度。 2螺旋箍筋的构造：箍筋为螺旋环或焊接圆环，间距不应大于80mm及0.2d