钢筋混凝土柱的设计和构造

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1、第7章钢筋混凝土柱的设计及构造教学目标：通过本章学习掌握钢筋混凝土柱的设计方法及构造要求；理解结构构件的设计结果是通过计算书和施工图来表达。一、构造要求二、轴心受压柱承载力计算三、轴心受压柱截面设计步骤1.材料选择受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，混凝土宜采用较高强度等级,C25及以上等级的混凝土，对于高层建筑的底层柱可采用更高强度等级的混凝土；纵向钢筋一般选用HRB335和HRB400、RRB400级热轧钢筋；箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用HRB400级钢筋。一、构造要求一般采用正方形或矩形。截面尺寸不宜小于250×250，控制在l0/b≤3

2、0、l0/h≤25、l0/d≤25。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。当截面的边长在800以下时，以50为模数，边长在800以上时，以100为模数。框架柱截面尺寸可取h＝（1/15～1/20）H，H为层高；柱截面宽度可取b＝（1～2/3）h。截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。2.确定构件形状和尺寸⑵受力纵筋的配筋率《混凝土结构设计规范》规定全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%，也不应小于0.6%；从经济和施工方便角度考虑，受压钢筋的配筋率一般不超过3%，通常在0.5%～2%之间

3、。3.纵向钢筋⑶受力纵筋的直径不宜小于12mm，通常在16～32mm范围内选用。⑷受力纵筋的布置和间距矩形截面钢筋根数不得少于4根。轴心受压构件中纵向受力钢筋应沿截面四周均匀配置，偏心受压构件中纵向受力钢筋应布置在离偏心压力作用平面垂直的两侧。圆形截面钢筋根数不宜少于8根，且不应少于6根，应沿截面四周均匀配置。纵向受力钢筋的净间距不应小于50mm；偏心受压构件中距不宜大于300mm（图7.6）。一、构造要求⑴受力纵筋的作用协助混凝土受压，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。4.纵向构造钢筋当偏心受压柱的截面高度h不小于600

4、mm时，在侧面应设置直径为10～16mm的纵向构造钢筋，其间距不宜大于500mm，并相应地设置拉筋或复合箍筋。拉筋的直径和间距可与基本箍筋相同，位置与基本箍筋错开（图7.7）。图7.7偏压柱构造钢筋的设置一、构造要求⑴箍筋的作用防止纵筋向外压屈，提高柱的受剪承载力，与纵筋形成骨架，且对核心部分的混凝土起到约束作用。⑵箍筋的形式受压构件中的周边箍筋应作成封闭式。对于形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外，可能使该处混凝土保护层崩裂。图7.8复杂截面的箍筋形式一、构造要求5.箍筋当柱截面短边尺寸大于400mm，且各边纵向钢筋多于3根时，或

5、当柱截面短边不大于400mm，但各边纵向钢筋多于四根时，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7.9所示）。图7.9箍筋的构造（a）轴心受压柱(b)偏心受压柱一、构造要求5.箍筋⑵箍筋的形式⑶箍筋的直径和间距箍筋直径不应小于d/4，且不应小于6mm，（d为纵向钢筋的最大直径）。箍筋间距不应大于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）。柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋间距应加密，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

6、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。一、构造要求5.箍筋钢筋混凝土受压构件按纵向力与构件截面形心相互位置的不同，可分为轴心受压构件与偏心受压构件（单向偏心受压和双向偏心受压构件），如图7.3所示。当纵向外力N的作用线与构件截面形心轴线重合时为轴心受压构件，当纵向外力N的作用线与构件截面形心轴线不重合时为偏心受压构件。（a）轴心受压（b）（c）单向偏心受压（d）双向偏心受压图7.3轴心受压和偏心受压二、轴心受压柱承载力计算1.短柱破坏形态由于混凝土和钢筋具有相近的

7、压应变，两者可共同工作，当混凝土达到极限压应变时，柱的四周出现明显的纵向裂缝，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。二、轴心受压柱承载力计算短柱破坏形态长柱破坏形态2.长柱破坏形态实际工程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