第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
当柱截面短边尺寸大于400mm 当柱截面短边尺寸大于 且各边纵向钢筋多于3根时 根时， 且各边纵向钢筋多于 根时，或 当柱截面短边尺寸不大于 400mm但各边纵向钢筋多于 根 但各边纵向钢筋多于4根 但各边纵向钢筋多于 时，应设置复合箍筋
图5-5 柱的箍筋形式
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算 5.2 轴心受压构件的承载力计算
若ξ≤ξb构件受拉破坏（大偏心受压构件） ξ 构件受拉破坏（大偏心受压构件） 构件受压破坏（小偏心受压构件） 若ξ＞ξb构件受压破坏（小偏心受压构件）
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
5.3.2 受拉钢筋应力σs
根据平截面假定： 根据平截面假定：
ε
s
h0 − x0
=
ε
εs
cu
x0 xn
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
5.2.1 短柱的试验研究
轴心压力作用下， 轴心压力作用下，整个截面的应变基 本上是均匀分布的。加载初期， 本上是均匀分布的。加载初期，变形与外 力成正比的增加；随着压力的继续增加， 力成正比的增加；随着压力的继续增加， 变形快于外力增加的速度， 变形快于外力增加的速度，柱中开始出现 细微裂缝，当达到极限荷载时， 细微裂缝，当达到极限荷载时，细微裂缝 发展成明显的纵向裂缝， 发展成明显的纵向裂缝，这些裂缝将相互 贯通，箍筋间的纵筋发生压屈， 贯通，箍筋间的纵筋发生压屈，混凝土被 在这个过程中， 压碎而整个柱子破坏 。在这个过程中，混 凝土的侧向膨胀将向外挤推纵筋，使纵筋 凝土的侧向膨胀将向外挤推纵筋， 在箍筋之间呈灯笼状向外受压屈服。
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5. 用量：需满足最小配筋率的要求并不超过 。 用量：需满足最小配筋率的要求并不超过5%。 6. 构造钢筋：当h≥600mm时，应沿长边设置纵向构造 构造钢筋： 时 钢筋，并相应地配置复合箍筋或拉筋。 钢筋，并相应地配置复合箍筋或拉筋。 7.净间距：不应小于50mm，水平放置浇筑时与梁相同， 净间距：不应小于 净间距 ，水平放置浇筑时与梁相同， 中距不宜大于300mm。 中距不宜大于 。
图5-11 大偏心受压构件破坏形态
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2. 受压破坏：偏心距 0较小，或偏心距 0较大但 s配筋过多时 受压破坏：偏心距e 较小，或偏心距e 较大但A
图5-12 小偏心受压构件破坏形态
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★截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。 截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。 ★而受拉侧钢筋应力较小 ★截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 ★承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压 承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋， 区高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压， 区高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆 性性质。 性性质。 ★受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。 受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为小偏心受压。 基本特征 As不屈服（特殊情况例外） 不屈服（特殊情况例外） 部分截面受压 受力形式 全截面受压
图5-2 轴心受压与偏心受压构件 （a）轴心受压 （b）单向偏心受压 （c）双向偏心受压
第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
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第6章 钢筋混凝土受压构件承载力计算 5.1 受压构件的一般构造
图5-6 短柱的破坏形态
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轴心受压短柱在逐级加 载的过程中， 载的过程中，纵向钢筋与 混凝土共同变形， 混凝土共同变形，两者压 应变相等。 应变相等。
′ σ s′ = E s ε s
σc = (N −σs′As′) / Ac
系基本呈线性 弹性阶段： 与 ◆弹塑性阶段：混凝土的塑性变形有所发展变形模量由弹性 弹塑性阶段： 模量E 降低为νE ，，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得 模量 c降低为 c，，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得 快一些。 快一些。
v
v
图5-1 受压构件
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构件以承受轴向压力为主 通常还有弯矩和剪力作用 构件以承受轴向压力为主,通常还有弯矩和剪力作用 承受轴向压力为主 受压构件分为：轴心受压构件、偏心受压构件。 受压构件分为：轴心受压构件、偏心受压构件。 偏压构件分为：单向偏压构件、 偏压构件分为：单向偏压构件、双向偏压构件
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5.1.4 箍筋
1. 作用：固定纵向钢筋，给纵向钢筋提供侧向支点，防 作用：固定纵向钢筋，给纵向钢筋提供侧向支点， 止纵向钢筋受压弯曲，抵抗柱中也起到水平剪力。 止纵向钢筋受压弯曲，抵抗柱中也起到水平剪力。 2. 形式：封闭式 形式： 3. 间距：s≤15d（绑扎骨架） 间距： （绑扎骨架） 焊接骨架） 或20d（焊接骨架） （ dmin） s≤ 400mm; s≤b （截面的短边尺寸） 截面的短边尺寸） 4. 直径：dsv≥d/4 (dmax)， 直径： ， 且 dsv≥6mm。 。 5. 复合箍筋：b ≤ 400mm，且纵筋不多于 复合箍筋： ， 图5-4 受压构件 的钢筋骨架 四根时，可不设置复合箍筋； 四根时，可不设置复合箍筋；当b >400mm且纵 且纵 筋多于3根 应设置复合箍筋。 筋多于 根 时，应设置复合箍筋。
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3. 受拉破坏和受压破坏的界限 ◆ 即受拉钢筋屈服与受压区混凝土边缘极限压应变εcu同时达到。 同时达到。 ◆ 与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。 与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。 ◆ 相对界限受压区高度仍为 相对界限受压区高度仍为:
ξb =
1+ 0 .8 fy
ε cu E s
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5.2.2 长柱轴心受压构件的承载力降低现象 初始偏心距 附加弯矩和侧向挠度
加大了原来的初始偏心距
构件承载力降低
图5-8 长柱破坏形态
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5.2.2. 轴心受压构件的承载力计算
轴心受压短柱： 轴心受压短柱： 轴心受压长柱： 轴心受压长柱： 稳定系数： 稳定系数：
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5.1.3 纵向钢筋
1.作用：承担纵向压力、防止构件突然脆裂破坏、增强构 作用：承担纵向压力、防止构件突然脆裂破坏、 作用 件的延性，减小混凝土不匀质引起的不利影响、承担拉力等。 件的延性，减小混凝土不匀质引起的不利影响、承担拉力等。 2. 级别：HRB335和HRB400或RRB400级钢筋做为纵向受 级别： 和 或 级钢筋做为纵向受 力钢筋，采用HPB235级钢筋做为箍筋 力钢筋，采用 级钢筋做为箍筋 3. 直径：不宜小于 直径：不宜小于12mm，一般在 范围内。 ，一般在16mm~32mm范围内。 范围内 3. 根数：矩形截面中，纵向受力钢筋根数不得少于 根， 根数：矩形截面中，纵向受力钢筋根数不得少于4根 4. 布置：轴心受压构件沿构件截面周边均匀布置；偏压构 布置：轴心受压构件沿构件截面周边均匀布置； 件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。 件布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。
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以上加载过程中钢筋与混凝土应力增量速度的变化称为加 以上加载过程中钢筋与混凝土应力增量速度的变化称为加 载过程的应力重分布。若构件在加载后荷载维持不变， 载过程的应力重分布。若构件在加载后荷载维持不变，由于混 凝土徐变的作用，随着荷载持续时间的增加， 凝土徐变的作用，随着荷载持续时间的增加，混凝土的压应力 逐渐变小，钢筋的压应力逐渐变大。 逐渐变小，钢筋的压应力逐渐变大。 试验表明，混凝土棱柱体ε =0.0015~0.002， 试验表明，混凝土棱柱体εcu=0.0015~0.002，钢筋混凝土短 柱εcu= 0.0025~0.0035。主要原因：①柱中纵筋发挥了调整混凝土 。主要原因： 应力的作用； 箍筋的存在， 应力的作用； ②箍筋的存在，使混凝土能比较好地发挥其塑性 性能，改善了受压脆性破坏性质。 性能，改善了受压脆性破坏性质。延性的好坏取决于箍筋的数量 和形式。 和形式。 破坏时一般是纵筋先达到屈服强度，此时可持续增加一些 破坏时一般是纵筋先达到屈服强度， 荷载，直到混凝土达到最大压应变值。 荷载，直到混凝土达到最大压应变值。
图5-10 偏心受压构件
偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关 偏心受压构件的破坏形态与偏心距 和纵向钢筋配筋率有关
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5.3.1 破坏特征
1. 受拉破坏：偏心距 0较大，且As配筋合适 受拉破坏：偏心距e 较大， ★受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的 受拉侧混凝土较早出现裂缝， 应力首先达到屈服强度。 应力首先达到屈服强度。 ★裂缝迅速开展，受压区高度减小。 裂缝迅速开展，受压区高度减小。 ★受压侧钢筋A's 受压屈服，压区混凝 受压侧钢筋 受压屈服， 土压碎而达到破坏。 土压碎而达到破坏。 ★延性破坏，破坏特征与配有受压钢 延性破坏， 筋的适筋梁相似，承载力主要取决 筋的适筋梁相似， 于受拉侧钢筋。 于受拉侧钢筋。
◆在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 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、 ◆ 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。 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、 ◆ 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， 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。 受压构件计算。