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4 钢筋混凝土结构基本构件4

破坏特征是受拉钢筋首先达到屈服,然后受压钢筋 也能达到屈服,最后由于受压区混凝土压碎而导致 构件破坏,这种破坏形态在破坏前有明显的预兆, 属于延性破坏。所以我们把这类破坏称为受拉破坏。
4.3 钢筋混凝土受压构件
4.3.1 工程实例和基本构造 以承受轴向压力为主,并同时承受弯矩、剪力的构
件,如多层框架房屋和单层厂房中的柱是典型的受 压构件。柱把屋盖和楼层荷载传至基础,是建筑结 构中的主要承重构件。此外,桥梁结构中的桥墩、 桩,桁架中的受压弦杆,腹杆,以及刚架,拱等均 属受压构件。 受压构件按轴向压力在截面上作用位置的不同可区 分为:轴心受压构件、单向偏心受压构件及双向偏 心受压构件。 在工程设计中,对以恒载为主的等跨多层房屋的中 间柱,和只承受节点荷载的桁架受压弦杆及腹杆可 近似地按轴心受压构件设计,或以轴心受压构件作 为估算截面,复核承载力的手段。多层框架结构房 屋的柱,在地震作用下常同时受到轴向力及两个方 向弯矩的作用,属于双向偏心受压构件。如图4.36 所示。
2. 混凝土
受压构件承载力主要取决于砼强度,应 采用强度等级较高的砼。目前我国一般 结构中柱的混凝土强度等级常用 C25~C40,在高层建筑中,C50~C60级 混凝土也经常使用。
3. 钢筋 (1)柱中纵向受力钢筋应符合下列规定 ① 纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm;圆柱中纵向钢筋 宜沿周边均匀布置,根数不宜少于8根,且不应少于6根; 轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不 应小于0.5%;当混凝土强度等级大于C50时不应小于0.6%; 一侧受压钢筋的配筋率不应小于0.2%,受拉钢筋最小配 筋率的要求同受弯构件。考虑到施工布筋不致过多影响 混凝土的浇筑质量,全部纵筋配筋率不宜超过5%。
3. 普通箍筋柱设计步骤 实际工程中遇到的轴心受压构件的设计问题可
以分为截面设计和截面复核两大类。 (1)截面设计 截面设计时一般先选定材料的强度等级,结合
建筑方案,根据构造要求或参考同类结构确定 柱的截面形状及尺寸。 (2)截面复核 截面复核步骤比较简单,因为只需将已知的截 面尺寸、材料强度、配筋量及构件计算长度等 相关参数代入公式(4.50)便可。若该式成立, 说明截面安全;否则,为不安全。
N
0.9( fc A
f
' y
As'
)
(4.50)
图4.38 轴心受压柱的计算图形
式中 ——钢筋混凝土轴心受压构件的稳 定系数;;
—fc—混凝土的轴心抗压强度设计值;
—A —构件截面面积,当纵向钢筋的配筋 率大于0.03时,A改用Ac=A-As’; f—y'—纵向钢筋的抗压强度设计值;
As’——全部纵向钢筋的截面面积。
长柱承截力降低的程度。试验的实测结果 表明,b越大, 值越小。当l0/b≤8 时,构件的计算长度l0与构件两端支承情 况有关,在实际工程中,由于构件支承情 况并非完全符合理想条件,应结合具体情 况按表4.12的规定取用。
2. 普通箍筋柱的计算
在轴向力设计值N作用下,轴心受压构件承 载力计算公式可按下式计算(图4.38):
图4.36 受压柱
1. 截面形式和尺寸
受压柱可以采用方形或矩形截面,也可 采用T形、工字形截面。桩常用圆形截 面。截面长边布置在弯矩作用方向,矩 形柱的截面宽度和高度均不宜小于 300mm,柱截面高度与宽度的比值不 宜大于3;圆柱的截面直径不宜小于 350mm; I形截面柱的翼缘厚度不宜小 于120mm,腹板厚度不宜小于100mm; 柱的剪跨比宜大于2。
4.3.2 轴心受压构件
纵向钢筋及普通箍筋柱——普通箍筋的作用 是防止纵向钢筋压屈,并与纵筋形成钢筋骨 架,便于施工。
纵向钢筋及螺旋箍筋柱——螺旋箍筋是在纵 筋外围配置连续环绕的间距较密的螺旋筋或 间距较小的焊接钢环,其作用是使截面中间 核心部分的混凝土形成约束混凝土,可提高 构件的承载力和延性。 本节重点介绍普通箍 筋柱设计计算方法。
(a) 轴心受压短柱的破坏形态
(b)轴心受压长柱的破坏
图4.37 普通箍筋柱
1. 轴心受压构件的破坏特征
按照长细比l0/b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l0/b≤8时属于短柱,否则为长柱。其 中l0为柱的计算长度,b为矩形截面的短 边尺寸。
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
4.3.3 偏心受压构件
1. 偏心受压构件的破坏形态及其特征 根据钢筋混凝土偏心受压构件正截面的受力特点与
破坏特征,偏心受压构件可分为大偏心受压构件和 小偏心受压构件两种类型。
(1)大偏心受压(受拉破坏) 大偏心受压构件破坏时,远离轴向力一侧的钢筋先
受拉屈服,近轴向力一侧的混凝土被压碎。这种破 坏一般发生在轴向力的偏心距较大,且受拉钢筋配 置不多的情况。
(2)箍筋 ① 柱及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式;对圆柱中
的箍筋,搭接长度不应小于锚固长度,且末端应做成135° 弯钩,弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的5倍。 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为纵向受力钢筋的最小直径。 ③ 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。 ④ 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3%时,箍筋直径不 应小于8mm,间距不应大于纵向受力钢筋最小直径的10倍, 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。 ⑤ 当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时, 或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多于4 根时,应设置复合箍筋;
② 当偏心受压柱的截面高度h≥600mm时,在柱的侧面上应 设置直径为10-16mm的纵向构造钢筋,并相应设置复合 箍筋或拉筋。
③ 柱中纵向受力钢筋的净间距不应小于50mm。 ④ 在偏心受压柱中,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 距不宜大于300mm。
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