混凝土柱承载力计算原理

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1、第8章混凝土柱承载力计算原理受压构件和受弯构件一样，也是工业与民用建筑中应用最为广泛的基本构件之一，最常见的就是柱子。受压构件按受力情况不同，分为轴心受压和偏心受压构件两大类，当轴向压力作用在构件截面形心上时，称为轴心受压构件；当轴向压力偏离构件截面形心作用时，称为偏心受压构件。从图可见，偏心受压构件相当于构件上同时作用轴向压力和弯矩压弯构件。图8-1轴向受力构件截面应力分布在实际工程中，理想的轴心受压构件是比较少的，通常由于荷载作用位置的偏差、混凝土的非均匀性、配筋的不对称以及施工制作误差等原因，往往存在着或多或少的初始偏心距，但有些结构，如屋架的受压腹杆和恒

2、载较大的等跨多层房屋的中间柱等，因为主要承受轴向压力，由于上述原因引起的偏心距很小，一般可忽略弯矩的影响，近似按轴心受压构件设计。偏心受压构件有拱结构的上弦杆、单层厂房排架柱、框架柱和烟囱筒壁等。8.1受压构件的一般构造要求8.1.1截面形式及尺寸为便于制作模板，轴心受压构件截面一般采用方形或矩形，当建筑设计有要求时也可采用圆形或者多边形。偏心受压构件一般采用矩形截面，但为了节约混凝土和减轻柱的自重，特别在装配式单层厂房中，宜尽量采用工字形截面。拱结构的肋常做成T形截面。用离心法制造的柱，桩和电杆等，则采用环形截面。方形柱的截面尺寸不宜太小，一般不小于250mm

3、250mm，因为柱的长细比越大，其受压承载力越低，不能充分利用材料的强度。柱的长细比一般宜限制在，，为柱的计算长度，为矩形截面短边尺寸，为长边尺寸。对于工字形截面，翼缘厚度不宜小于120mm，因为翼缘太薄，会使构件过早出现裂缝，同时在靠近柱底处的混凝土容易在车间生产过程中碰坏，影响柱的承载力和使用年限。腹板厚度不宜小于100mm，抗震区使用工字形截面柱时，其腹板宜再加厚些。为了便于模板制作，当柱截面的边长尺寸小于800mm时，截面尺寸可以50mm为模数；大于800mm时，则常以100mm为模数。8.1.2材料强度等级混凝土强度等级对受压构件的正截面受压承载力影响

4、较大，采用强度等级较高的混凝土可减小构件截面尺寸，降低自重，节约钢材，是经济合理的。一般采用强度等级为C25-C50，有需要时，也可采用强度等级更高的高强度混凝土。纵向受力钢筋宜选用HRB335级、HPB235级或HRB400级热轧钢筋，因为在受压构件达到受压承载力极限状态时钢筋受到混凝土压应变的限制，其作用不能充分发挥，因此不宜采用高强度的钢筋。箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用HRB400级钢筋。8.1.3纵向受力钢筋受压构件截面上全部纵向钢筋的最小配筋率为。偏心受压构件中，截面每侧纵向受力钢筋的最小配筋率。轴心受压构件的纵向受力钢筋应

5、沿截面的四周均匀放置，钢筋根数不得少于4根，见图8—2（a）。纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm，通常在16-32mm范围内选用，宜选用直径较粗、根数较少的钢筋，以便形成刚性较好的骨架。柱中全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%。当配筋率过大时，如果在短期内加荷速度过快，混凝土的塑性变形来不及充分发展，有可能引起混凝土过早破坏。此外在荷载长期作用下，徐变使混凝土中的压应力降低较多，如果有些构件在荷载持续过程中突然卸荷，由于混凝土的徐变变形大部分不可恢复，而钢筋的回弹有可能使混凝土中出现拉应力，甚至引起开裂；再考虑经济和施工方便，故对柱中最大配筋率做出了上述限制。偏心受

6、压构件的纵向受力钢筋应放置在偏心方向截面的两边。当截面高度时，在侧面应设置直径为10-16mm的纵向构造钢筋，并相应的设置附加箍筋或拉筋，见图8.2（b）。柱内纵筋的混凝土保护层厚度对一级环境取30mm。纵筋净距不应小于50mm。在水平位置上浇注的预制柱，其纵筋最小净距可减小，但不应小于30mm和1.5d（d为钢筋的最大直径）。纵向受力钢筋彼此间的中距不应大于350mm。纵筋的连接接头宜设置在受力较小处。钢筋的接头可采用机械连接接头，也可采用焊接接头和搭接接头。对于直径大于28mm的受拉钢筋和直径大于32mm的受压钢筋，不宜采用绑扎的搭接接头。8.1.4箍筋为了

7、能箍住纵筋，防止纵筋压曲，柱中箍筋应做成封闭式；其间距在绑扎骨架中不应大于15d，在焊接骨架中则不应大于20d(d为纵筋最小直径)，且不应大于400mm，也不大于构件横截面的短边尺寸。箍筋直径不应小于d/4(d为纵筋最大直径)，且不应小于6mm。当纵筋配筋率超过3%时，箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于10d（d为纵筋最小直径），且不应大于200mm。当柱中各边钢筋不多于3根，或当柱截面短边，但各边纵向钢筋不多于4根时，可采用单个箍筋(图8-2(a))。当柱截面短边，但各边纵向钢筋多于4根；或当柱截面短边，且各边纵向钢筋多于3根时，应设置复合箍筋(图8-2(

8、b))。图8-2方形、矩