钢筋混凝土纵向受力构件计算

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1、钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件承载力计算xyNxyNxyN(a)轴心受压(b)单向偏心受压(c)双向偏心受压图1受压构件的类型承受轴向压力的构件称为受压构件。轴向压力与构件轴线重合者（截面上仅有轴心压力），称为轴心受压构件；轴向压力与构件轴线不重合者（截面上既有轴心压力，又有弯矩），称为偏心受压构件。在偏心受压构件中又分为单向偏心受压构件和双向偏心受压构件两种。图1所示本章主要介绍轴心受压构件及单向偏心受压构件的承载力计算。1轴心受压构件图2普通箍筋柱和螺旋箍筋柱钢筋混凝土轴心受压构件，按箍筋

2、的形式不同分为配置普通箍筋的普通箍筋柱和配置螺旋式（或焊接圆环式）箍筋的柱，如图2所示。实际工程中，螺旋箍筋柱能提高构件的抗压承载能力，但施工比较复杂，用钢量较多，造价较高，不宜普遍采用。在受压构件中纵向钢筋的作用是：协助混凝土受压，减少截面尺寸；承受可能产生的较小弯矩；防止脆性破坏，增加构件延性；减小混凝土徐变变形。箍筋的作用是：与纵筋形成骨架；防止混凝土受力后外凸，约束核心混凝土，增加构件的承载能力和延性。1轴心受压构件1轴心受压构件1.1Nusfcfy′fy′AS′图3短柱破坏及受力计算图形1.1配有纵

3、筋和普通箍筋的柱由于施工及混凝土不均匀性等方面的原因，理想的轴心受压构件并不存在，因而在钢筋混凝土轴心受压构件的截面上也会存在一定的弯矩而使构件发生纵向弯曲。纵向弯曲会使构件的承载力降低，按纵向弯曲的对构件承载力的影响程度，受压构件分为短柱和长柱。当其长细比满足以下要求时（属于短柱），可忽略纵向弯曲的影响。长柱和短柱的破坏形态不同（图3为短柱破坏形态）。矩形截面l0/b≤8；圆形截面l0/d≤7；式中l0为构件的计算长度；b为矩形截面短边尺寸；d为圆形截面直径；1轴心受压构件(1)短柱承载力计算由于混凝土和钢

4、筋具有相近的压应变，因而两者可共同工作，当混凝土达到极限压应变（约0.002左右）时，柱的四周出现明显的纵向裂缝（混凝土受压时将产生横向变形，使得混凝土被拉坏而产生纵向裂缝），混凝土保护层脱落，纵向钢筋被压曲，向外凸出，混凝土被压坏而导致构件破坏。破坏时，一般中等强度的钢筋能达到抗压屈服强度，两者强度都能充分利用。短柱破坏形态及受力计算图形如图3所示，短柱的抗压承载力计算公式为：Nusfcfy′fy′AS′图3短柱破坏形态及受力计算图形（1）1轴心受压构件图4长柱破坏形态（2）(2)长柱的承载能力计算实际工程

5、中构件的初始偏心是不可避免的，对于长柱而言侧向弯曲不能忽略，构件将在压力和弯矩的共同作用下，在压应力较大的一侧首先出现纵向裂缝，接着混凝土被压碎，纵向钢筋压弯向外凸出，由于混凝土柱失去平衡，压应力较小的一侧的混凝土受力状态将迅速发生变化，由受压变为受拉，构件破坏,见图4。长柱的承载能力比短柱低，《规范》引入了稳定系数来表示长柱承载能力的降低程度。1轴心受压构件依据以上所述，截面承载力的计算公式为：（3）式中：N——轴向压力设计值Nu——轴向抗压承载力设计值A——构件的截面面积，当纵向钢筋的配筋率大于3%时，A

6、改用Ac,Ac=A－AS′。——稳定系数，按《规范》表7.3.1采用，教材表1。设计中全部受压钢筋的配筋率不应超过5%，一般为0.5～2%，但也不应小于0.6%，同一侧配筋不应小于0.2%0.9——调整系数，为了保证轴心受压和偏心受压具有相近的保证率。1轴心受压构件在计算时，需确定构件的计算长度l0,l0与构件的两端支撑情况有关，对钢筋混凝土框架柱，《规范》规定：现浇楼盖：底层柱，l0=1.0H;其余各层柱，l0=1.25H装配式楼盖：底层柱，l0=1.25H;其余各层柱，l0=1.5HH为构件的实际长度，对

7、底层柱,H为基础顶面到一层楼盖顶面的距离，其余各层为楼盖顶面到楼盖顶面之间的距离。不论长柱还是短柱均按公式3（长柱）进行计算，计算分为截面设计和截面校核两种情。1轴心受压构件（3）截面设计步骤①按照荷载组合计算轴心压力设计值②拟定截面尺寸，可根据工程经验及经济配筋率来确定③确定l0及④计算As⑤验算最小配筋率1轴心受压构件(4)截面复核步骤①确定②求承载力Nu③比较N及Nu安全1轴心受压构件1.21.2螺旋箍筋柱和焊接环式箍筋柱的配筋计算（1）破坏特征由于混凝土受压柱在轴向压力的作用下，将产生与轴向压力方向平

8、行的垂直裂缝并最后导致破坏。横向变形产生的拉力是其破坏的原因，当采用混凝土螺旋箍筋柱后，箍筋的径向约束作用，使箍筋所包围的混凝土核心区域受到了径向压应力的作用，其在三向压应力的作用下工作，从而提高了柱的承载能力。破坏时箍筋的拉应力达到屈服，混凝土被压碎。（2）正截面承载能力计算《规范》采用如下表达式：41轴心受压构件式中：Acor——构件的核心面积，Acor=πd2cor／4dcor——构件核心直径