钢筋混凝土柱.ppt

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1、第五章第五章钢筋混凝土柱混凝土受压、受拉构件（柱）混凝土受压、受拉构件（柱）柱子是建筑结构中最常见的竖向承重构件，在柱子是建筑结构中最常见的竖向承重构件，在柱子是建筑结构中最常见的竖向承重构件，在柱子是建筑结构中最常见的竖向承重构件，在结构中起着支撑结构，将各种作用传向基础的作用。结构中起着支撑结构，将各种作用传向基础的作用。结构中起着支撑结构，将各种作用传向基础的作用。结构中起着支撑结构，将各种作用传向基础的作用。柱子根据受力情况的不同可分：轴心受压构件、柱子根据受力情况的不同可分：轴心受压构件、柱子根据受力情况的不同可分：轴心受压构件、柱子根据受力情况的不同可分：轴心受压构件、偏心受压构件

2、、轴心受拉构件、偏心受拉构件等。偏心受压构件、轴心受拉构件、偏心受拉构件等。偏心受压构件、轴心受拉构件、偏心受拉构件等。偏心受压构件、轴心受拉构件、偏心受拉构件等。设计内容设计内容设计内容设计内容：根据具体情况进行正截面受压承载：根据具体情况进行正截面受压承载：根据具体情况进行正截面受压承载：根据具体情况进行正截面受压承载力计算、正截面受拉承载力计算以及斜截面受剪承力计算、正截面受拉承载力计算以及斜截面受剪承力计算、正截面受拉承载力计算以及斜截面受剪承力计算、正截面受拉承载力计算以及斜截面受剪承载力计算、裂缝宽度验算。载力计算、裂缝宽度验算。载力计算、裂缝宽度验算。载力计算、裂缝宽度验算。5.

3、1 5.1 钢筋混凝土受压构件钢筋混凝土受压构件 受受压压构构件件根根据据受受力力情情况况分分为为轴轴心心受受压压构构件件、单向偏心受压构件、双向偏心受压构件。单向偏心受压构件、双向偏心受压构件。5.1.1 5.1.1 受压构件的基本构造要求受压构件的基本构造要求1.1.1.1.截面形式及尺寸截面形式及尺寸截面形式及尺寸截面形式及尺寸 截面形式截面形式截面形式截面形式：正方形、矩形、圆形及多边形，工业厂房：正方形、矩形、圆形及多边形，工业厂房：正方形、矩形、圆形及多边形，工业厂房：正方形、矩形、圆形及多边形，工业厂房也有工字形截面。也有工字形截面。也有工字形截面。也有工字形截面。尺寸尺寸尺寸尺

4、寸：一般不宜小于一般不宜小于一般不宜小于一般不宜小于250250250250250250250250，为避免构件长细，为避免构件长细，为避免构件长细，为避免构件长细比过大，一般控制在比过大，一般控制在比过大，一般控制在比过大，一般控制在 30 30 30 30，25 25 25 25或或或或 25 25 25 25（为柱的计算长度，为柱的计算长度，为柱的计算长度，为柱的计算长度，b b b b、h h h h分别为矩形截面的短边、长边，分别为矩形截面的短边、长边，分别为矩形截面的短边、长边，分别为矩形截面的短边、长边，d d d d为圆形截面直径）。为圆形截面直径）。为圆形截面直径）。为圆形截

5、面直径）。为了施工方便，截面尺寸应符合模数要求，为了施工方便，截面尺寸应符合模数要求，为了施工方便，截面尺寸应符合模数要求，为了施工方便，截面尺寸应符合模数要求，b b b b800800800800时，以时，以时，以时，以50505050为模数；为模数；为模数；为模数；b b b b800800800800时，以时，以时，以时，以100100100100为模数。当截面尺为模数。当截面尺为模数。当截面尺为模数。当截面尺寸过大时，应选用寸过大时，应选用寸过大时，应选用寸过大时，应选用I I I I形或空腹截面。形或空腹截面。形或空腹截面。形或空腹截面。2.2.材料选择材料选择 混凝土混凝土：混凝

6、土强度等级对受压构件的承载力影混凝土强度等级对受压构件的承载力影混凝土强度等级对受压构件的承载力影混凝土强度等级对受压构件的承载力影响较大，通常用响较大，通常用响较大，通常用响较大，通常用C20C20C20C20C40C40C40C40或更高。或更高。或更高。或更高。钢筋钢筋：钢筋一般选用钢筋一般选用钢筋一般选用钢筋一般选用HRB335HRB335HRB335HRB335和和和和RRB400RRB400RRB400RRB400级，高强钢级，高强钢级，高强钢级，高强钢筋不能充分发挥作用，不宜选用高强钢筋来提高受压筋不能充分发挥作用，不宜选用高强钢筋来提高受压筋不能充分发挥作用，不宜选用高强钢筋来

7、提高受压筋不能充分发挥作用，不宜选用高强钢筋来提高受压构件的承载力。构件的承载力。构件的承载力。构件的承载力。3.3.配筋配筋（1 1 1 1）纵向钢筋）纵向钢筋）纵向钢筋）纵向钢筋 作用作用：混凝土受压构件中外荷载主要由混凝土负混凝土受压构件中外荷载主要由混凝土负混凝土受压构件中外荷载主要由混凝土负混凝土受压构件中外荷载主要由混凝土负担，担，担，担，纵向钢筋主要是协助混凝土承受压力以减小截面纵向钢筋主要是协助混凝土承受压力以减小截面纵向钢筋主要是协助混凝土承受压力以减小截面纵向钢筋主要是协助混凝土承受压力以减小截面尺寸，增加构件的延性，防止构件的突然脆性破坏；尺寸，增加构件的延性，防止构件的

8、突然脆性破坏；尺寸，增加构件的延性，防止构件的突然脆性破坏；尺寸，增加构件的延性，防止构件的突然脆性破坏；同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时，凸出面同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时，凸出面同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时，凸出面同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时，凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩徐出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩徐出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩徐出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩徐变、构件的温度变形等因素所引起的拉力等。变、构件的温度变形等因素所引起的拉力等。变、构件的温度变形等因素所引起的拉力等。变、构

9、件的温度变形等因素所引起的拉力等。布置布置布置布置：轴心受压构件的纵向钢筋应沿截面四周均：轴心受压构件的纵向钢筋应沿截面四周均：轴心受压构件的纵向钢筋应沿截面四周均：轴心受压构件的纵向钢筋应沿截面四周均匀布置，偏心受压构件的纵筋应按计算要求布置在与匀布置，偏心受压构件的纵筋应按计算要求布置在与匀布置，偏心受压构件的纵筋应按计算要求布置在与匀布置，偏心受压构件的纵筋应按计算要求布置在与偏心压力作用平面垂直的两侧。偏心压力作用平面垂直的两侧。偏心压力作用平面垂直的两侧。偏心压力作用平面垂直的两侧。钢筋直径：钢筋直径：钢筋直径：钢筋直径：为增加钢筋骨架的刚度，减小钢筋在为增加钢筋骨架的刚度，减小钢筋

10、在为增加钢筋骨架的刚度，减小钢筋在为增加钢筋骨架的刚度，减小钢筋在施工时的纵向弯曲及减少箍筋用量，纵筋根数宜少而施工时的纵向弯曲及减少箍筋用量，纵筋根数宜少而施工时的纵向弯曲及减少箍筋用量，纵筋根数宜少而施工时的纵向弯曲及减少箍筋用量，纵筋根数宜少而粗，粗，粗，粗，纵筋根数宜少而粗，一般在纵筋根数宜少而粗，一般在纵筋根数宜少而粗，一般在纵筋根数宜少而粗，一般在1212121232323232范围内选范围内选范围内选范围内选用，不应少于用，不应少于用，不应少于用，不应少于4 4 4 4根。根。根。根。间距间距间距间距：纵向受力钢筋净间距不应小于：纵向受力钢筋净间距不应小于：纵向受力钢筋净间距不应

11、小于：纵向受力钢筋净间距不应小于50505050，偏心，偏心，偏心，偏心受压柱中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力受压柱中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力受压柱中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力受压柱中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距钢筋以及轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于不宜大于不宜大于不宜大于300300300300。配筋率配筋率配筋率配筋率：为使纵向钢筋起到提高受压构件截面承：为使纵向钢筋起到提高受压构件截面承：为使

12、纵向钢筋起到提高受压构件截面承：为使纵向钢筋起到提高受压构件截面承载力的作用，纵向钢筋应满足最小配筋率的要求（见载力的作用，纵向钢筋应满足最小配筋率的要求（见载力的作用，纵向钢筋应满足最小配筋率的要求（见载力的作用，纵向钢筋应满足最小配筋率的要求（见附表），附表），附表），附表），为了施工方便和经济要求，为了施工方便和经济要求，为了施工方便和经济要求，为了施工方便和经济要求，且全部纵向钢筋且全部纵向钢筋且全部纵向钢筋且全部纵向钢筋配筋率不易超过配筋率不易超过配筋率不易超过配筋率不易超过5.0%5.0%5.0%5.0%，一般采用，一般采用，一般采用，一般采用0.5%0.5%0.5%0.5%2.0

13、%2.0%2.0%2.0%。构造钢筋构造钢筋构造钢筋构造钢筋：当偏心受压构件的截面高度：当偏心受压构件的截面高度：当偏心受压构件的截面高度：当偏心受压构件的截面高度h h h h600600600600时时时时，应在截面两个侧面设置直径为应在截面两个侧面设置直径为应在截面两个侧面设置直径为应在截面两个侧面设置直径为1010101016161616的纵向构的纵向构的纵向构的纵向构造钢筋，造钢筋，造钢筋，造钢筋，以防止构件因温度和混凝土收缩应力而产生以防止构件因温度和混凝土收缩应力而产生以防止构件因温度和混凝土收缩应力而产生以防止构件因温度和混凝土收缩应力而产生裂缝，裂缝，裂缝，裂缝，并相应地设置

14、复合箍筋和拉筋。并相应地设置复合箍筋和拉筋。并相应地设置复合箍筋和拉筋。并相应地设置复合箍筋和拉筋。（2 2 2 2）箍筋）箍筋）箍筋）箍筋 作用作用作用作用：防止纵向钢筋受压屈曲和保证其位置的正：防止纵向钢筋受压屈曲和保证其位置的正：防止纵向钢筋受压屈曲和保证其位置的正：防止纵向钢筋受压屈曲和保证其位置的正确性，形成钢筋骨架，便于施工。确性，形成钢筋骨架，便于施工。确性，形成钢筋骨架，便于施工。确性，形成钢筋骨架，便于施工。间距、直径间距、直径间距、直径间距、直径：间距不应大于：间距不应大于：间距不应大于：间距不应大于400400400400及短边尺寸，且及短边尺寸，且及短边尺寸，且及短边尺

15、寸，且不应大于不应大于不应大于不应大于15151515d d d d,d d d d为纵向受力钢筋最小直径。为纵向受力钢筋最小直径。为纵向受力钢筋最小直径。为纵向受力钢筋最小直径。当采用热轧钢筋时不应小于当采用热轧钢筋时不应小于当采用热轧钢筋时不应小于当采用热轧钢筋时不应小于d d d d/4/4/4/4及及及及6 6 6 6，当采用冷，当采用冷，当采用冷，当采用冷拔低碳钢丝时不应小于拔低碳钢丝时不应小于拔低碳钢丝时不应小于拔低碳钢丝时不应小于d d d d/5/5/5/5及及及及5 5 5 5（d d d d为纵筋最大直为纵筋最大直为纵筋最大直为纵筋最大直径）。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率

16、大于径）。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于径）。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于径）。当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3%3%3%3%时，时，时，时，箍筋直径不应小于箍筋直径不应小于箍筋直径不应小于箍筋直径不应小于8 8 8 8，间距不应大于纵向受力钢，间距不应大于纵向受力钢，间距不应大于纵向受力钢，间距不应大于纵向受力钢筋最小直径的筋最小直径的筋最小直径的筋最小直径的10101010倍及倍及倍及倍及200200200200。箍筋形式箍筋形式箍筋形式箍筋形式：柱中箍筋应做成封闭式。当柱截面短边尺寸：柱中箍筋应做成封闭式。当柱截面短边尺寸：柱中箍筋应做成封闭式。当柱截面短边尺寸：柱中箍筋应

17、做成封闭式。当柱截面短边尺寸大于大于大于大于400400400400且每边纵筋根数超过且每边纵筋根数超过且每边纵筋根数超过且每边纵筋根数超过3 3 3 3根时，或当柱截面短边尺寸根时，或当柱截面短边尺寸根时，或当柱截面短边尺寸根时，或当柱截面短边尺寸不大于不大于不大于不大于400400400400，但每边纵筋根数超过，但每边纵筋根数超过，但每边纵筋根数超过，但每边纵筋根数超过4 4 4 4根时，应设置复合钢筋。根时，应设置复合钢筋。根时，应设置复合钢筋。根时，应设置复合钢筋。纵筋至少每隔一根放置于箍筋转角处，在设计中不可采用内纵筋至少每隔一根放置于箍筋转角处，在设计中不可采用内纵筋至少每隔一根

18、放置于箍筋转角处，在设计中不可采用内纵筋至少每隔一根放置于箍筋转角处，在设计中不可采用内折角钢筋。折角钢筋。折角钢筋。折角钢筋。柱中纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，柱中纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，柱中纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，柱中纵向受力钢筋搭接长度范围内应配置箍筋，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的其直径不应小于搭接钢筋较大直径的其直径不应小于搭接钢筋较大直径的其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.250.250.250.25倍。当钢倍。当钢倍。当钢倍。当钢筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的筋受拉时，箍筋间距不应大

19、于搭接钢筋较小直径的筋受拉时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的5 5 5 5倍，且不应大于倍，且不应大于倍，且不应大于倍，且不应大于100100100100；当钢筋受压时，箍筋间距不；当钢筋受压时，箍筋间距不；当钢筋受压时，箍筋间距不；当钢筋受压时，箍筋间距不应大于搭接钢筋较小直径的应大于搭接钢筋较小直径的应大于搭接钢筋较小直径的应大于搭接钢筋较小直径的10101010倍，且不应大于倍，且不应大于倍，且不应大于倍，且不应大于200200200200；当受压钢筋直径大于当受压钢筋直径大于当受压钢筋直径大于当受压钢筋直径大于25252525时，尚应在搭接接头两个时，尚应在搭接接头两个时，尚应在搭

20、接接头两个时，尚应在搭接接头两个端面外端面外端面外端面外100100100100范围内各设置两个箍筋。范围内各设置两个箍筋。范围内各设置两个箍筋。范围内各设置两个箍筋。箍筋的数量和布置一般不需计算，只需满足构箍筋的数量和布置一般不需计算，只需满足构箍筋的数量和布置一般不需计算，只需满足构箍筋的数量和布置一般不需计算，只需满足构造要求即可。造要求即可。造要求即可。造要求即可。5.1.2 5.1.2 轴心受压构件轴心受压构件 1.1.1.1.配有普通箍筋的轴心受压柱的正截面承载力计算配有普通箍筋的轴心受压柱的正截面承载力计算配有普通箍筋的轴心受压柱的正截面承载力计算配有普通箍筋的轴心受压柱的正截面

21、承载力计算 以恒载为主的多以恒载为主的多以恒载为主的多以恒载为主的多层房屋的内柱、屋架层房屋的内柱、屋架层房屋的内柱、屋架层房屋的内柱、屋架的弦杆、受压腹杆可的弦杆、受压腹杆可的弦杆、受压腹杆可的弦杆、受压腹杆可近似的按轴心受压构近似的按轴心受压构近似的按轴心受压构近似的按轴心受压构件计算。件计算。件计算。件计算。（1 1）受力分析及破坏形态）受力分析及破坏形态）受力分析及破坏形态）受力分析及破坏形态 短柱短柱短柱短柱（8 8 8 8）：在轴心荷载作用下，截面压应变基）：在轴心荷载作用下，截面压应变基）：在轴心荷载作用下，截面压应变基）：在轴心荷载作用下，截面压应变基本为均匀分布，混凝土和钢筋

22、始终保持共同变形；本为均匀分布，混凝土和钢筋始终保持共同变形；本为均匀分布，混凝土和钢筋始终保持共同变形；本为均匀分布，混凝土和钢筋始终保持共同变形；压压压拉拉 当荷载较小时，两者应力按弹性规律分布；当当荷载较小时，两者应力按弹性规律分布；当当荷载较小时，两者应力按弹性规律分布；当当荷载较小时，两者应力按弹性规律分布；当荷载增加较大时，由于混凝土塑性变形发展，压缩荷载增加较大时，由于混凝土塑性变形发展，压缩荷载增加较大时，由于混凝土塑性变形发展，压缩荷载增加较大时，由于混凝土塑性变形发展，压缩变形增加的速度快于荷载的增长速度，而钢筋压应变形增加的速度快于荷载的增长速度，而钢筋压应变形增加的速度

23、快于荷载的增长速度，而钢筋压应变形增加的速度快于荷载的增长速度，而钢筋压应力较混凝土应力增长快，直到屈服；破坏时，柱四力较混凝土应力增长快，直到屈服；破坏时，柱四力较混凝土应力增长快，直到屈服；破坏时，柱四力较混凝土应力增长快，直到屈服；破坏时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压曲外凸，周出现明显的纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压曲外凸，周出现明显的纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压曲外凸，周出现明显的纵向裂缝，箍筋之间的纵筋压曲外凸，混凝土压碎崩裂，此混凝土压碎崩裂，此混凝土压碎崩裂，此混凝土压碎崩裂，此 时混凝土轴心受压强度设时混凝土轴心受压强度设时混凝土轴心受压强度设时混凝土轴心受压强度设 计

24、值为计值为计值为计值为f f f fc c c c，纵筋抗压强度，纵筋抗压强度，纵筋抗压强度，纵筋抗压强度 设计值为设计值为设计值为设计值为f f f fyyyy。混凝土压碎钢筋凸出 当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变 =0.002 =0.002 =0.002 =0.002，相应的纵向钢筋应力值，相应的纵向钢筋应力值，相应的纵向钢筋应力值，相应的纵向钢筋应力值:=210 =210 =210 =2105 5 5 50.002=400 N/mm0.002=400 N/mm0.002=400 N/m

25、m0.002=400 N/mm2 2 2 2。因此，当纵筋为高强度钢筋时，构件破坏因此，当纵筋为高强度钢筋时，构件破坏因此，当纵筋为高强度钢筋时，构件破坏因此，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，在时纵筋可能达不到屈服强度。显然，在时纵筋可能达不到屈服强度。显然，在时纵筋可能达不到屈服强度。显然，在受压构受压构件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用，这是不经济的这是不经济的这是不经济的这是不经济的。对于长细比较大（对于长细比较大（8 8）的柱子）的柱子：各种偶然因素：各种偶然因素：各种偶然因素：各种偶然因素造成的偏心距的影响不可忽

26、略，长柱常因侧向挠度增大发造成的偏心距的影响不可忽略，长柱常因侧向挠度增大发造成的偏心距的影响不可忽略，长柱常因侧向挠度增大发造成的偏心距的影响不可忽略，长柱常因侧向挠度增大发生纵向弯曲破坏，破坏时凹面出现纵向裂缝，混凝土被压生纵向弯曲破坏，破坏时凹面出现纵向裂缝，混凝土被压生纵向弯曲破坏，破坏时凹面出现纵向裂缝，混凝土被压生纵向弯曲破坏，破坏时凹面出现纵向裂缝，混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯、外凸；凸面混凝土出现横向裂缝，碎，纵向钢筋被压弯、外凸；凸面混凝土出现横向裂缝，碎，纵向钢筋被压弯、外凸；凸面混凝土出现横向裂缝，碎，纵向钢筋被压弯、外凸；凸面混凝土出现横向裂缝，构件破坏。其承载能力低于

27、其它条件相同的短柱。构件破坏。其承载能力低于其它条件相同的短柱。构件破坏。其承载能力低于其它条件相同的短柱。构件破坏。其承载能力低于其它条件相同的短柱。规范采用构件的稳定系数规范采用构件的稳定系数规范采用构件的稳定系数规范采用构件的稳定系数 来表示长柱承载能力降低的程度。来表示长柱承载能力降低的程度。来表示长柱承载能力降低的程度。来表示长柱承载能力降低的程度。以稳定系数代表长柱和短柱承载以稳定系数代表长柱和短柱承载以稳定系数代表长柱和短柱承载以稳定系数代表长柱和短柱承载 能力之比。能力之比。能力之比。能力之比。主要与柱子细长比主要与柱子细长比 有关。有关。l l0 0为柱子的计为柱子的计算长度

28、，算长度，b b为矩形截面的短边。为矩形截面的短边。规范给出了规范给出了 值的取值值的取值,见表见表 当当 8 8时，时，=1.0 =1.0；8 8时，时，值值随随 的增大而减小。的增大而减小。构件计算长度构件计算长度 与构件支撑情况有关与构件支撑情况有关。对于一般的多层房屋的框架柱，梁柱为刚接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：底层柱的框架各层柱段。现浇楼盖：底层柱 1.01.0H H；其余各层柱段其余各层柱段 1.251.25H H。装配式楼盖：底层柱。装配式楼盖：底层柱 1.251.25H H；其余各层柱段；其余各层柱段 1.51.5H H。（2 2）正截面受

29、压承载力计算）正截面受压承载力计算）正截面受压承载力计算）正截面受压承载力计算 为了使轴心受压构件的正截面承载力计算与偏心受压为了使轴心受压构件的正截面承载力计算与偏心受压为了使轴心受压构件的正截面承载力计算与偏心受压为了使轴心受压构件的正截面承载力计算与偏心受压构件的正截面承载力计算具有相近的可靠度，规范在构件的正截面承载力计算具有相近的可靠度，规范在构件的正截面承载力计算具有相近的可靠度，规范在构件的正截面承载力计算具有相近的可靠度，规范在轴心受压构件承载力公式中引进了轴心受压构件承载力公式中引进了轴心受压构件承载力公式中引进了轴心受压构件承载力公式中引进了0.90.90.90.9的折减系

30、数，的折减系数，的折减系数，的折减系数，给出给出给出给出如下的轴心受压构件正截面承载力计算公式：如下的轴心受压构件正截面承载力计算公式：如下的轴心受压构件正截面承载力计算公式：如下的轴心受压构件正截面承载力计算公式：式中：式中：N Nuu轴向压力承载力设计值；轴向压力承载力设计值；N N轴向压力设计值；轴向压力设计值；钢筋混凝土构件的稳定系数；钢筋混凝土构件的稳定系数；f fcc混凝土的轴心抗压强度设计值；混凝土的轴心抗压强度设计值；A A构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于构件截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%3%时，时，A A 应改为应改为A Ac=c=A AA As s/；f fyy纵向钢

31、筋的抗压强度设计值；纵向钢筋的抗压强度设计值；（3 3）基本公式的应用）基本公式的应用）基本公式的应用）基本公式的应用 在实际工程中遇到的轴心受压构件的设计问题分为截面在实际工程中遇到的轴心受压构件的设计问题分为截面在实际工程中遇到的轴心受压构件的设计问题分为截面在实际工程中遇到的轴心受压构件的设计问题分为截面设计和截面复核两大类。设计和截面复核两大类。设计和截面复核两大类。设计和截面复核两大类。1)1)1)1)截面设计。截面设计。截面设计。截面设计。在设计截面时可以先选定材料强度等级，并根据轴向压在设计截面时可以先选定材料强度等级，并根据轴向压在设计截面时可以先选定材料强度等级，并根据轴向压

32、在设计截面时可以先选定材料强度等级，并根据轴向压力的大小以及房屋总体高度和建筑设计的要求确定构件截面力的大小以及房屋总体高度和建筑设计的要求确定构件截面力的大小以及房屋总体高度和建筑设计的要求确定构件截面力的大小以及房屋总体高度和建筑设计的要求确定构件截面的形状、尺寸、柱子的计算高度，然后利用表（的形状、尺寸、柱子的计算高度，然后利用表（的形状、尺寸、柱子的计算高度，然后利用表（的形状、尺寸、柱子的计算高度，然后利用表（5.15.15.15.1）确定）确定）确定）确定稳定系数，再由公式（稳定系数，再由公式（稳定系数，再由公式（稳定系数，再由公式（5.15.15.15.1）求出所需的纵向钢筋数量

33、。）求出所需的纵向钢筋数量。）求出所需的纵向钢筋数量。）求出所需的纵向钢筋数量。如果计算所得纵筋的配筋率偏高，可考虑增大截面尺寸如果计算所得纵筋的配筋率偏高，可考虑增大截面尺寸如果计算所得纵筋的配筋率偏高，可考虑增大截面尺寸如果计算所得纵筋的配筋率偏高，可考虑增大截面尺寸后重新计算，反之则考虑能否减小柱的截面尺寸。箍筋则按后重新计算，反之则考虑能否减小柱的截面尺寸。箍筋则按后重新计算，反之则考虑能否减小柱的截面尺寸。箍筋则按后重新计算，反之则考虑能否减小柱的截面尺寸。箍筋则按构造要求配置。构造要求配置。构造要求配置。构造要求配置。在实际工程中轴心受压构件沿截面、两个主轴方向的在实际工程中轴心受

34、压构件沿截面、两个主轴方向的在实际工程中轴心受压构件沿截面、两个主轴方向的在实际工程中轴心受压构件沿截面、两个主轴方向的杆端约束条件可能不同，因此计算长度也就可能不完全相杆端约束条件可能不同，因此计算长度也就可能不完全相杆端约束条件可能不同，因此计算长度也就可能不完全相杆端约束条件可能不同，因此计算长度也就可能不完全相同。如正方形、圆形或多边形截面，则应按其中较大的确同。如正方形、圆形或多边形截面，则应按其中较大的确同。如正方形、圆形或多边形截面，则应按其中较大的确同。如正方形、圆形或多边形截面，则应按其中较大的确定。如为矩形截面，应分别按两个方向、确定，并取其中定。如为矩形截面，应分别按两个

35、方向、确定，并取其中定。如为矩形截面，应分别按两个方向、确定，并取其中定。如为矩形截面，应分别按两个方向、确定，并取其中较小者带入公式（较小者带入公式（较小者带入公式（较小者带入公式（5.15.15.15.1）进行承载力计算。）进行承载力计算。）进行承载力计算。）进行承载力计算。2)2)2)2)截面复核。截面复核。截面复核。截面复核。已知材料强度等级、构件截面尺寸、纵筋截面面积、已知材料强度等级、构件截面尺寸、纵筋截面面积、已知材料强度等级、构件截面尺寸、纵筋截面面积、已知材料强度等级、构件截面尺寸、纵筋截面面积、轴力设计值、柱的计算长度，将有关数据带入公式（轴力设计值、柱的计算长度，将有关数

36、据带入公式（轴力设计值、柱的计算长度，将有关数据带入公式（轴力设计值、柱的计算长度，将有关数据带入公式（5.15.15.15.1）即可求得构件所能承担的轴向力设计值。若即可求得构件所能承担的轴向力设计值。若即可求得构件所能承担的轴向力设计值。若即可求得构件所能承担的轴向力设计值。若 ，截面，截面，截面，截面安全；反之则不安全安全；反之则不安全安全；反之则不安全安全；反之则不安全。【例例5-15-1】某某现现浇浇框框架架结结构构房房屋屋底底层层中中间间柱柱，该该柱柱以以承承受受恒恒荷荷载载为为主主，按按轴轴心心受受压压构构件件计计算算。安安全全等等级级为为二二级级，轴轴向向力力设设计计值值 ,从

37、从基基础础顶顶面面到到一一层层楼楼盖盖顶顶面面的的高高度度 ，混混凝凝土土强强度度等等级级为为C25,钢钢筋筋采采用用HRB400。求求该该柱柱截截面面尺尺寸寸及及纵纵筋筋面面积积。【解】【解】【解】【解】（1 1）初步确定截面形式和尺寸初步确定截面形式和尺寸初步确定截面形式和尺寸初步确定截面形式和尺寸 轴轴轴轴心受心受心受心受压压压压构件可采用方形截面，并构件可采用方形截面，并构件可采用方形截面，并构件可采用方形截面，并拟拟拟拟截面尺寸截面尺寸截面尺寸截面尺寸 。（2 2）查查查查得材料得材料得材料得材料强强强强度度度度设计值设计值设计值设计值 C25C25混凝土混凝土混凝土混凝土 HRB4

38、00HRB400钢钢钢钢筋筋筋筋（3 3）确定）确定）确定）确定稳稳稳稳定系数定系数定系数定系数 取取取取计计计计算算算算长长长长度度度度 则则则则 查查查查表表表表5-15-1得得得得 （4 4 4 4）计计计计算算算算纵纵纵纵向向向向钢钢钢钢筋截面面筋截面面筋截面面筋截面面积积积积 由公式（由公式（由公式（由公式（5-15-1）得得得得 可可可可见见见见 选选选选筋筋筋筋4 224 22（）2.配有螺旋式（或焊接环式）箍筋的轴心受配有螺旋式（或焊接环式）箍筋的轴心受压构件正截面承载力计算压构件正截面承载力计算 螺旋箍式筋柱的应用螺旋箍式筋柱的应用：当轴心受压构件承受的当轴心受压构件承受的当

39、轴心受压构件承受的当轴心受压构件承受的轴向荷载设计值较大，同时其截面尺寸受到限制，轴向荷载设计值较大，同时其截面尺寸受到限制，轴向荷载设计值较大，同时其截面尺寸受到限制，轴向荷载设计值较大，同时其截面尺寸受到限制，提高混凝土强度等级和增加纵筋用量有可能仍不提高混凝土强度等级和增加纵筋用量有可能仍不提高混凝土强度等级和增加纵筋用量有可能仍不提高混凝土强度等级和增加纵筋用量有可能仍不能满足承受该荷载的计算要求。此时可考虑采用能满足承受该荷载的计算要求。此时可考虑采用能满足承受该荷载的计算要求。此时可考虑采用能满足承受该荷载的计算要求。此时可考虑采用配有螺旋式（或焊接环式）箍筋柱，以提高构件配有螺旋

40、式（或焊接环式）箍筋柱，以提高构件配有螺旋式（或焊接环式）箍筋柱，以提高构件配有螺旋式（或焊接环式）箍筋柱，以提高构件的承载能力。的承载能力。的承载能力。的承载能力。这种柱施工比较复杂，用钢量较大，这种柱施工比较复杂，用钢量较大，这种柱施工比较复杂，用钢量较大，这种柱施工比较复杂，用钢量较大，一般不一般不一般不一般不宜采用。但在地震区，配置螺旋式（或焊接环式）宜采用。但在地震区，配置螺旋式（或焊接环式）宜采用。但在地震区，配置螺旋式（或焊接环式）宜采用。但在地震区，配置螺旋式（或焊接环式）箍筋是提高轴心受力箍筋是提高轴心受力箍筋是提高轴心受力箍筋是提高轴心受力 构件延性的有力措施。构件延性的有

41、力措施。构件延性的有力措施。构件延性的有力措施。ssdcordcor（1 1）箍筋的横向约束作用）箍筋的横向约束作用）箍筋的横向约束作用）箍筋的横向约束作用 混凝土的纵向受压破坏是由于横向变形而发生的拉坏，混凝土的纵向受压破坏是由于横向变形而发生的拉坏，混凝土的纵向受压破坏是由于横向变形而发生的拉坏，混凝土的纵向受压破坏是由于横向变形而发生的拉坏，对配置螺旋式和焊接环式箍筋的柱，沿柱高箍筋间距较密，对配置螺旋式和焊接环式箍筋的柱，沿柱高箍筋间距较密，对配置螺旋式和焊接环式箍筋的柱，沿柱高箍筋间距较密，对配置螺旋式和焊接环式箍筋的柱，沿柱高箍筋间距较密，箍筋所包围的核心混凝土，相当于受到一个套箍

42、作用，横向箍筋所包围的核心混凝土，相当于受到一个套箍作用，横向箍筋所包围的核心混凝土，相当于受到一个套箍作用，横向箍筋所包围的核心混凝土，相当于受到一个套箍作用，横向变形被有效的约束，使变形被有效的约束，使变形被有效的约束，使变形被有效的约束，使核心区混凝土处于三向受压状态核心区混凝土处于三向受压状态核心区混凝土处于三向受压状态核心区混凝土处于三向受压状态，从，从，从，从而间接地提高了柱的纵向受压承载力。而间接地提高了柱的纵向受压承载力。而间接地提高了柱的纵向受压承载力。而间接地提高了柱的纵向受压承载力。这种螺旋或焊接环式箍筋称为这种螺旋或焊接环式箍筋称为这种螺旋或焊接环式箍筋称为这种螺旋或焊

43、接环式箍筋称为间接钢筋间接钢筋间接钢筋间接钢筋，它不仅提高了，它不仅提高了，它不仅提高了，它不仅提高了柱的纵向承载力，更重要的是在承载力不降低的情况下，能柱的纵向承载力，更重要的是在承载力不降低的情况下，能柱的纵向承载力，更重要的是在承载力不降低的情况下，能柱的纵向承载力，更重要的是在承载力不降低的情况下，能使柱的变形能力（延性）大大增加，特别适用于抗震地区。使柱的变形能力（延性）大大增加，特别适用于抗震地区。使柱的变形能力（延性）大大增加，特别适用于抗震地区。使柱的变形能力（延性）大大增加，特别适用于抗震地区。（2）正截面受压承载力计算）正截面受压承载力计算 由于螺旋式（或焊接环式）箍筋的套

44、箍作用，由于螺旋式（或焊接环式）箍筋的套箍作用，由于螺旋式（或焊接环式）箍筋的套箍作用，由于螺旋式（或焊接环式）箍筋的套箍作用，使核心混凝土的抗压强度使核心混凝土的抗压强度使核心混凝土的抗压强度使核心混凝土的抗压强度f f f fc c c c由提高到由提高到由提高到由提高到f f f fc1c1c1c1，根据混凝，根据混凝，根据混凝，根据混凝土圆柱体侧向均匀压应力的三轴受压实验，被约束土圆柱体侧向均匀压应力的三轴受压实验，被约束土圆柱体侧向均匀压应力的三轴受压实验，被约束土圆柱体侧向均匀压应力的三轴受压实验，被约束的混凝土的轴心抗压强度可按下式计算：的混凝土的轴心抗压强度可按下式计算：的混凝

45、土的轴心抗压强度可按下式计算：的混凝土的轴心抗压强度可按下式计算：式中：式中：式中：式中：螺旋式（或焊接环式）箍筋屈服时，螺旋式（或焊接环式）箍筋屈服时，螺旋式（或焊接环式）箍筋屈服时，螺旋式（或焊接环式）箍筋屈服时，柱的核芯混凝土受到径向压应力。柱的核芯混凝土受到径向压应力。柱的核芯混凝土受到径向压应力。柱的核芯混凝土受到径向压应力。根据纵向内外力平衡条件，受压纵筋破坏时达到根据纵向内外力平衡条件，受压纵筋破坏时达到根据纵向内外力平衡条件，受压纵筋破坏时达到根据纵向内外力平衡条件，受压纵筋破坏时达到其屈服强度，螺旋式（或焊接环式）箍筋所约束的核其屈服强度，螺旋式（或焊接环式）箍筋所约束的核其

46、屈服强度，螺旋式（或焊接环式）箍筋所约束的核其屈服强度，螺旋式（或焊接环式）箍筋所约束的核心混凝土截面面积的强度达心混凝土截面面积的强度达心混凝土截面面积的强度达心混凝土截面面积的强度达 ，则规范给出的，则规范给出的，则规范给出的，则规范给出的螺旋箍筋（或焊接环式）柱轴心受压正截面承载力的螺旋箍筋（或焊接环式）柱轴心受压正截面承载力的螺旋箍筋（或焊接环式）柱轴心受压正截面承载力的螺旋箍筋（或焊接环式）柱轴心受压正截面承载力的计算公式为：计算公式为：计算公式为：计算公式为：式中：式中：式中：式中：间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当混凝间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当混凝间接钢筋对混凝土约束的折

47、减系数：当混凝间接钢筋对混凝土约束的折减系数：当混凝 土强度等级不超过土强度等级不超过土强度等级不超过土强度等级不超过C50C50C50C50时，取时，取时，取时，取1.01.01.01.0，当混凝土，当混凝土，当混凝土，当混凝土 强度等级为强度等级为强度等级为强度等级为C80C80C80C80时，取时，取时，取时，取0.850.850.850.85，其间按线性内，其间按线性内，其间按线性内，其间按线性内 插法确定；插法确定；插法确定；插法确定；间接钢筋的抗拉强度设计值；间接钢筋的抗拉强度设计值；间接钢筋的抗拉强度设计值；间接钢筋的抗拉强度设计值；构件的核心截面面积：间接钢筋内表面范围内构件的

48、核心截面面积：间接钢筋内表面范围内构件的核心截面面积：间接钢筋内表面范围内构件的核心截面面积：间接钢筋内表面范围内 的混凝土面积；的混凝土面积；的混凝土面积；的混凝土面积；间接钢筋换算截面面积，间接钢筋换算截面面积，间接钢筋换算截面面积，间接钢筋换算截面面积，；构件的核芯截面直径：间接钢筋内表面的距离；构件的核芯截面直径：间接钢筋内表面的距离；构件的核芯截面直径：间接钢筋内表面的距离；构件的核芯截面直径：间接钢筋内表面的距离；单根间接钢筋的截面面积；单根间接钢筋的截面面积；单根间接钢筋的截面面积；单根间接钢筋的截面面积；间接钢筋沿构件轴线方向的间距。间接钢筋沿构件轴线方向的间距。间接钢筋沿构件

49、轴线方向的间距。间接钢筋沿构件轴线方向的间距。公式使用应注意的事项：公式使用应注意的事项：公式使用应注意的事项：公式使用应注意的事项：1 1 1 1）为了保证在使用荷载作用下，箍筋外层混为了保证在使用荷载作用下，箍筋外层混为了保证在使用荷载作用下，箍筋外层混为了保证在使用荷载作用下，箍筋外层混凝土不致过早剥落，规范规定配螺旋式（或焊凝土不致过早剥落，规范规定配螺旋式（或焊凝土不致过早剥落，规范规定配螺旋式（或焊凝土不致过早剥落，规范规定配螺旋式（或焊接环式）箍筋的轴心受压承载力设计值不应比按普接环式）箍筋的轴心受压承载力设计值不应比按普接环式）箍筋的轴心受压承载力设计值不应比按普接环式）箍筋的

50、轴心受压承载力设计值不应比按普通箍筋的轴心受压承载力设计值算得的大通箍筋的轴心受压承载力设计值算得的大通箍筋的轴心受压承载力设计值算得的大通箍筋的轴心受压承载力设计值算得的大50%50%50%50%。2 2 2 2）当遇到下列任意一种情况时，不考虑间接钢筋的当遇到下列任意一种情况时，不考虑间接钢筋的当遇到下列任意一种情况时，不考虑间接钢筋的当遇到下列任意一种情况时，不考虑间接钢筋的影响。影响。影响。影响。当当当当l l l l0 0 0 0/d d d d 12121212时，因构件的长细比较大，可时，因构件的长细比较大，可时，因构件的长细比较大，可时，因构件的长细比较大，可能由于初始偏心引起