受压构件(3)

第九章受压构件第一节受压构件的构造要求•一.受压构件的分类•钢筋混凝土受压构件在实际工程结构中有着广泛的用途，例如柱子。•当纵向压力N作用线与截面形心相重合的构件称为轴心受压构件(图9-1-1a)，不重合的构件称为偏心受压构件(图9-1-1b，c)所示。图9-1-1轴心受压和偏心受压图9-1-2轴心受压和偏心受压•在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。•◆通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。•◆但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱螺旋钢箍柱轴心受压构件•纵筋的主要作用:帮助混凝土受压•箍筋的主要作用:•防止纵向受力钢筋压屈偏心受压构件•纵筋的主要作用：一部分纵筋帮助混凝土受压•另一部分纵筋抵抗由偏心压力产生的弯矩•箍筋的主要作用:抵抗剪力•1.材料强度•受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，采用较高强度等级的混凝土是经济合理的。•纵向钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋。•2．截面形式和尺寸•为了便于制作模板，钢筋混凝土受压构件通常采用方形或矩形截面，也可采用圆形或多边形等，b和h分别为柱的短边和长边，•圆形截面柱d为圆形柱的直径。当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。•3．纵向钢筋•纵向受力钢筋应根据计算确定，同时应符合下列规定：•（1）纵向受力钢筋通常采用HRB335级、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。•（2）纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，一般在12~32mm范围内选用。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。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，应沿截面四周均匀配置。•（3）全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%，也不应小于0.6%；当采用HRB400级、RRB400级钢筋时，全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于0.5%；同时一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%。•（4）柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm；对水平浇筑的预制柱不应小于30mm和1.5d（d为钢筋的最大直径）。纵向受力钢筋彼此间的中心距离不宜大于300mm。。•4.箍筋•（1）在柱中及其他受压构件中的周边箍筋应为封闭式，其直径不应小于d/4，且不应小于6mm（d为纵向钢筋的最大直径）。•（2）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）。•（3）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（d为纵向钢筋的最小直径），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；箍筋也可焊成封闭环式。图9-1-3箍筋的构造•（4）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。•第二节轴向受压构件的承载力计算•一.破坏特征•轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。一般对矩形柱，当其长细比l0/b≤8时属于短柱（其中l0为柱的计算长度，b为截面的短边尺寸），否则为长柱。•试验可知，当配有低强度或中等强度的钢筋时，短柱破坏特征是钢筋应力首先达到屈服强度，此后增加的荷载主要由混凝土承受。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被压屈而向外凸出，混凝土被压碎破坏(图9-2-1)。破坏时混凝土应力达到轴心抗压强度设计值fc。•长柱在不可忽略的初始偏心距作用下，使长柱在轴力和弯矩共同作用下破坏。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，最终柱子失去平衡并将凸边混凝土拉裂而破坏(图9-2-2)。长细比过大的细长柱，甚至可能产生失稳破坏。•第三节偏心受压柱•当纵向压力的作用线偏离柱的纵轴线是，称为偏心受压构件。本节仅对偏心受压柱的破坏特征做简单介绍。•随纵向力偏心距的大小和纵向钢筋配筋率不同，偏心受压构件的破坏形态分为两种：大偏心受压破坏和小偏心受压破坏。•。•一．大偏心受压破坏•当纵向力的偏心距较大且受拉钢筋配置不太多时发生大偏心受压破坏。在这种情况下，构件受纵向力N后，离纵向力较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当N增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度迅速减小。最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏(图9-3-1)此时，受压钢筋一般也能屈服。这种破坏有明显预兆，属于延性破坏。图9-3-1大偏心破坏•二．小偏心受压破坏•当轴向力的偏心距较小，或者虽然偏心距较大但受拉钢筋配置过多时，构件将发生小偏心受压破坏。这种情况下，构件截面全部或大部分受压，但其破坏都是由受压区混凝土压碎所致。破坏时离纵向力较近一侧的钢筋受压屈服，另一侧的钢筋可能受压，也可能受拉，但都达不到屈服强度(图9-3-2)。这种破坏无明显预兆，属脆性破坏。图9-3-2小偏心破坏