1、第六章第六章 鋼筋混凝土軸心拉壓構件鋼筋混凝土軸心拉壓構件本章主要介紹：軸心受拉構件的承本章主要介紹：軸心受拉構件的承載力計算和構造要求；軸心受壓構件的載力計算和構造要求；軸心受壓構件的承載力計算和構造要求。承載力計算和構造要求。本本 章章 提提 要要n 當軸向力作用線與構件截面形心軸線相重當軸向力作用線與構件截面形心軸線相重合時，該構件即為合時，該構件即為軸心受力構件軸心受力構件。n 承受軸心拉力的構件稱為承受軸心拉力的構件稱為軸心受拉構件軸心受拉構件n 承受軸心壓力的構件稱為承受軸心壓力的構件稱為軸心受壓構件軸心受壓構件n為了計算方便，一般在設計為了計算方便，一般在設計以恒荷載為主以恒荷載

2、為主的多層房屋的內柱以及桁架的受壓、受拉腹的多層房屋的內柱以及桁架的受壓、受拉腹桿桿等時，可按軸心受力構件設計計算。等時，可按軸心受力構件設計計算。 引引 入：入：軸心受力構件軸心受力構件 (a) 軸心受拉；軸心受拉； (b) 軸心受壓；軸心受壓；工工 程程 實實 例例壓壓壓拉拉多層房屋的內柱多層房屋的內柱第一節、軸心受拉構件承載力計算第一節、軸心受拉構件承載力計算 1. 受拉構件的配筋形式受拉構件的配筋形式縱筋縱筋縱筋縱筋bh箍筋箍筋ncrncrnc nc 第一節、軸心受拉構件承載力計算第一節、軸心受拉構件承載力計算 2. 試試 驗驗 研研 究究箍筋箍筋nnntnt結結 論：論：三個工作階段

3、：三個工作階段：開裂前：開裂前：線彈性；線彈性；開裂后：開裂后：開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發展；開裂至鋼筋屈服，裂縫不斷發展；破壞階段：破壞階段：鋼筋屈服后，鋼筋屈服后，nt基本不增加基本不增加首根裂縫出現后還會繼續出現裂縫，但裂縫增至一定首根裂縫出現后還會繼續出現裂縫，但裂縫增至一定數量后便不在增加數量后便不在增加注意：極限承載力取決于鋼筋的用量和強度注意：極限承載力取決于鋼筋的用量和強度第一節、軸心受拉構件承載力計算第一節、軸心受拉構件承載力計算 2. 試試 驗驗 研研 究究ssdafn 破破 壞壞 階階 段段當軸向的拉力使裂縫截面處的鋼當軸向的拉力使裂縫截面處的鋼筋達到抗拉強度時，構件進入

4、破筋達到抗拉強度時，構件進入破壞階段，而當鋼筋拉應力到達屈壞階段，而當鋼筋拉應力到達屈服強度時，構件也到達其極限承服強度時，構件也到達其極限承載能力。其正截面承載力計算式載能力。其正截面承載力計算式如下且應滿足：如下且應滿足：第一節、軸心受拉構件承載力計算第一節、軸心受拉構件承載力計算2. 試試 驗驗 研研 究究 as fsdnn軸心受拉構件中，與縱向受力鋼筋垂直放置的軸心受拉構件中，與縱向受力鋼筋垂直放置的箍筋主要是固定縱向受力鋼筋的位置箍筋主要是固定縱向受力鋼筋的位置第一節、軸心受拉構件的承載力計算第一節、軸心受拉構件的承載力計算2. 構構 造造 要要 求求縱向受力鋼筋的配置縱向受力鋼筋的

5、配置n箍筋直徑一般為箍筋直徑一般為46mm，間距一般不大于，間距一般不大于200mm（對屋架的腹桿不宜超過（對屋架的腹桿不宜超過150mm）。）。n1） 軸心受拉構件的受力鋼筋不得采用綁扎搭接接軸心受拉構件的受力鋼筋不得采用綁扎搭接接頭。受力鋼筋接頭應按規定錯開。頭。受力鋼筋接頭應按規定錯開。n2） 縱向受拉鋼筋的最小配筋率不應小于縱向受拉鋼筋的最小配筋率不應小于0.4%和和（90ft/fy）%中的較大值（全部縱向受拉鋼筋）中的較大值（全部縱向受拉鋼筋）n3） 縱向受力鋼筋應沿截面周邊均勻布置，并宜優縱向受力鋼筋應沿截面周邊均勻布置，并宜優先選用直徑較小的鋼筋。先選用直徑較小的鋼筋。第一節、軸

6、心受拉構件的承載力計算第一節、軸心受拉構件的承載力計算2. 構構 造造 要要 求求箍箍 筋筋 的的 配配 置置n【例【例4.1】某鋼筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸某鋼筋混凝土屋架下弦，其截面尺寸為為bh=140mm140mm，混凝土強度等級為，混凝土強度等級為c30，鋼筋為，鋼筋為hrb335級，承受軸向拉力設計值級，承受軸向拉力設計值為為n=200kn，試求縱向鋼筋截面面積，試求縱向鋼筋截面面積as。n【解【解】由式由式(4-11)得得as=n/fy=666.67mm2n配置配置416(as=806mm2)n=as/bh100%=4.11%0.4%n也大于也大于90ft/fy=0.43%第一節

7、、軸心受拉構件的承載力計算第一節、軸心受拉構件的承載力計算3. 例例 題題受壓構件（柱）受壓構件（柱）往往在結構中具有重要作用，一旦產生往往在結構中具有重要作用，一旦產生破壞，往往導致整個結構的損壞，甚至倒塌。破壞，往往導致整個結構的損壞，甚至倒塌。(a)軸心受壓 (b)單向偏心受壓 (c)雙向偏心受壓第二節第二節 軸心受壓構件承載力計算軸心受壓構件承載力計算ssdcordcor在實際結構中，理想的軸心受壓構件幾乎是不存在的。在實際結構中，理想的軸心受壓構件幾乎是不存在的。通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的偏差、混凝土的不均勻性等原因，

8、往往存在一定的初始偏心距。均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。但有些構件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內柱、桁架中的但有些構件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。普通鋼箍柱普通鋼箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？縱筋縱筋的作用的作用？螺旋鋼箍柱螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀為圓形，箍筋的形狀為圓形，且間距較密，且間距較密，其作用其作用？碎而不散碎而不散 約束的混凝土碎約束的混凝土碎塊撒開、墜落塊撒開、墜落 n縱筋的作用：縱筋的作用：提高受壓承載力，減小截面尺寸；提高受壓承載力，減小截面

9、尺寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附加彎矩防止因初始偏心或者其它因素引起的附加彎矩在構件中產生的拉力；在構件中產生的拉力；減小砼的徐變；提高柱減小砼的徐變；提高柱的延性。的延性。n 箍筋的作用：箍筋的作用：與縱筋形成骨架，防止縱筋壓與縱筋形成骨架，防止縱筋壓屈；箍筋對內部混凝土的約束可以改善構件的屈；箍筋對內部混凝土的約束可以改善構件的延性性能。延性性能。n螺旋形箍筋：螺旋形箍筋：可以提高構件的承載力和延性。可以提高構件的承載力和延性。受壓構件中鋼筋的作用受壓構件中鋼筋的作用軸心受壓構件分類軸心受壓構件分類初始偏心產生附加彎矩初始偏心產生附加彎矩在截面尺寸、配筋、強度相同的條件下，長在截面

10、尺寸、配筋、強度相同的條件下，長 柱的柱的承載力低于短柱，承載力低于短柱，(采用降低系數采用降低系數 來考慮來考慮)受壓構件受壓構件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱短柱 長柱長柱 加大初始偏心，最終構件是在加大初始偏心，最終構件是在m，n共同作用下破共同作用下破壞。壞。附加彎矩引起撓度附加彎矩引起撓度軸心受壓長柱的破壞形式：軸心受壓長柱的破壞形式：在在n作用下失穩破環作用下失穩破環軸心受壓短柱的破壞形式：軸心受壓短柱的破壞形式：在在n作用下壓壞作用下壓壞 一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 1. 短柱短柱bhasann混凝土壓碎混凝土壓碎

11、鋼筋凸出鋼筋凸出onl混凝土壓碎混凝土壓碎鋼筋屈鋼筋屈服服第一階段：加載至鋼筋屈服第一階段：加載至鋼筋屈服第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎第二階段：鋼筋屈服至混凝土壓碎nc cas ssss=essys,hfs 0=0.002o cfc c平衡方程平衡方程ssccaan變形協調方程變形協調方程sc一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 1. 短柱短柱一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 1. 短柱短柱nccas fssscuafafn當當 0=0.002時，混凝土壓碎，柱達到最大承載力時，混凝土壓碎，柱達到最大承載力s

12、sccuafafn對于高強度鋼筋若對于高強度鋼筋若 s= 0=0.002，則則2/400200000002. 0002. 0mmness軸心受壓短柱中，當軸心受壓短柱中，當鋼筋的強度超過鋼筋的強度超過400n/mm2時，其強度時，其強度得不到充分發揮得不到充分發揮變形協調方程變形協調方程sc平衡方程平衡方程一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 2. 長柱長柱長柱的承載力長柱的承載力短柱的短柱的承載力（相同材料、承載力（相同材料、截面和配筋）截面和配筋）原因：長柱受軸力和原因：長柱受軸力和彎矩（二次彎矩）的彎矩（二次彎矩）的共同作用共同作用一、配置普通箍筋

13、軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 2. 長柱長柱短長cucunn和和長細比長細比直接相關直接相關)(/0矩形截面bl鋼筋混凝土軸心受壓構件計算中，考慮構件長細比增大的附加效應使構件承載力降低的計算系數稱為軸心受壓構件的穩定系數，用符號表示。一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 2. 長柱長柱blblblblbl/012. 087. 05035/021. 0177. 1348/18/00000時，時，時，試驗研究表明：混凝土結構設計規范混凝土結構設計規范中，為安全計，取值小于上述中，為安全計，取值小于上述結果，詳見教材附表結果，

14、詳見教材附表1-8 p158) (sscafafn穩定系數：穩定系數：查表查表1-8一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 3. 正截面受壓承載力計算公式正截面受壓承載力計算公式普通箍筋柱的正截面承載力計算分為截面設計和強度復核兩普通箍筋柱的正截面承載力計算分為截面設計和強度復核兩種情況。種情況。1）截面設計）截面設計已知截面尺寸，計算長度已知截面尺寸，計算長度 ，混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗，混凝土軸心抗壓強度和鋼筋抗壓強度設計值，軸向壓力組合設計值壓強度設計值，軸向壓力組合設計值 ，求縱向鋼筋所需，求縱向鋼筋所需面積面積 。首先計算長細比，由附表首先計算

15、長細比，由附表1-8查得相應的穩定系數。查得相應的穩定系數。 由由 計算值及構造要求選擇并布置鋼筋。計算值及構造要求選擇并布置鋼筋。一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 4. 設計復核設計復核一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 4. 設計復核設計復核1.混凝土混凝土 軸心受壓構件的正截面承載力主要由混凝土來提供，故一般多采用軸心受壓構件的正截面承載力主要由混凝土來提供，故一般多采用c25c40級混凝土。級混凝土。 2.截面尺寸截面尺寸 構件截面尺寸不宜小于構件截面尺寸不宜小于250mm， 3.縱向鋼筋縱向鋼筋 直

16、徑不宜小于直徑不宜小于12mm。在構件截面上，縱向受力鋼筋至少應有。在構件截面上，縱向受力鋼筋至少應有4根并且在根并且在每一角隅處必須布置一根。每一角隅處必須布置一根。縱向受力鋼筋的凈距不應小于縱向受力鋼筋的凈距不應小于50mm，也不應大于，也不應大于350mm。4.配筋率配筋率構件的全部縱向鋼筋配筋率不宜超過構件的全部縱向鋼筋配筋率不宜超過5%，一般縱向鋼筋的配筋率約為，一般縱向鋼筋的配筋率約為1%2%。一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 5. 構構 造造 要要 求求一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 一、配

17、置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析一、配置普通箍筋軸心受壓構件的受力分析 二、配置螺旋筋軸心受壓構件的受力分析二、配置螺旋筋軸心受壓構件的受力分析 1. 配筋形式配筋形式ssdcordcor1 1、受力分析、受力分析 螺旋箍筋或焊接圓環箍筋能約束混凝土在螺旋箍筋或焊接圓環箍筋能約束混凝土在軸向壓力作用下所產生的側向變形，對混凝土產軸向壓力作用下所產生的側向變形，對混凝土產生間接的生間接的被動側向壓力被動側向壓力，從而提高混凝土的抗壓，從而提高混凝土的抗壓強度和變形能力強度和變形能力。 箍筋則產生箍筋則產生環向拉力環向拉力。當箍筋外部的混凝當箍筋外部的混凝土被壓壞并剝落后，箍筋以內即核心部分的混凝

18、土被壓壞并剝落后，箍筋以內即核心部分的混凝土仍能繼續承受荷載，當箍筋達到抗拉屈服強度土仍能繼續承受荷載，當箍筋達到抗拉屈服強度而失去約束砼側向變形的能力時，核心砼才會被而失去約束砼側向變形的能力時，核心砼才會被壓碎而導致整個構件破壞。壓碎而導致整個構件破壞。 二、配置螺旋筋軸心受壓構件的受力分析二、配置螺旋筋軸心受壓構件的受力分析 1 受力分析及破壞特征受力分析及破壞特征 2 2、破壞特征、破壞特征 當承受軸向壓力時，螺旋當承受軸向壓力時，螺旋箍筋阻止砼的橫向變形，使砼箍筋阻止砼的橫向變形，使砼處于處于三向受力狀態，三向受力狀態，軸向力增軸向力增大到一定數值，大到一定數值，砼保護層開始砼保護層開始剝落剝落，隨著軸向力增大，螺旋隨著軸向力增大，螺旋箍筋應力也增大，最后達到箍筋應力也增大，最后達到屈屈服強度服強度，失去核心砼的約束作失去核心砼的約束作用，使砼壓碎而破壞。用，使砼壓碎而破壞。 螺旋箍筋柱軸心受壓構件破壞情況螺旋箍筋柱軸心受壓構件破壞情況二、配置螺