0 0 绪论绪论 1 1 建筑结构计算基本原则建筑结构计算基本原则 2 2 建筑结构材料建筑结构材料 3 3 钢筋混凝土受弯构件钢筋混凝土受弯构件 4 4 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件 5 5 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件 6 6 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 7 7 钢筋混凝土楼屋盖钢筋混凝土楼屋盖钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构Reinforced Concrete Structure4.0 概述第四章 钢筋混凝土纵向受力构件根据受力的方向是指向截面，还是离开截面， 可分为纵向受压构件和纵向受拉构件； 根据力的作用线与截面轴线的位置关系， 可分为轴心受力构件和偏心受力构件。 其中,偏心受力构件，又可以分为单向偏心和双向偏心。4.1 受压构件构造要求 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件材料强度混凝土规范规定受压钢筋的最大抗压强度为400N/mm2。 混凝土： 一般柱中采用C25及以上等级，对于高层建筑的底层柱可 采用更高强度等级的混凝土，例如采用C40或以上； 纵向钢筋： 一般采用HRB400和HRB335级热轧钢筋。 截面型式及尺寸要求 截面形状：正方形、矩形、圆形、环形。 轴心受压柱以方形为主， 偏心受压柱以矩形为主 4.1 受压构件构造要求 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件截面型式及尺寸要求 截面尺寸：一般应符合: l0/h25 以及 l0 /b30方形与矩形截面的尺寸 不宜小于250mm250mm 柱截面边长在800mm以下 者，宜取50mm 的倍数； 在800mm以上者，取为 100mm的倍数4.1 受压构件构造要求 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件 配筋构造 （1）纵向受力钢筋作用： 一 协助混凝土承受压力， 以减小构件尺寸； 二 承受可能的弯矩，以及 混凝土收缩和温度变形引起 的拉应力； 三 防止构件突然的脆性破 坏。4.1 受压构件构造要求纵筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件布置方式：（1）纵向受力钢筋轴心受压柱的纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对称布置； 偏心受压柱的纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的两对边； 圆柱中纵向受力钢筋宜沿周边均匀布置。 4.1 受压构件构造要求纵筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件纵筋直径与根数： 直径d不宜小于12mm，通常采用 1232mm，一般宜采 用根数较少，直径较粗的钢筋，以保证骨架的刚度。方形和矩形截面柱中纵向受力 钢筋不少于根，圆柱中不宜 少于8根且不应少于6根。 纵向受力钢筋的净50mm ， 中距300mm。（1）纵向受力钢筋4.1 受压构件构造要求纵筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件纵筋的配筋率： 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋率（ ）受力类型最小配筋百分率 受压构件全部纵向钢筋0.6 一侧纵向钢筋0.2 受弯构件、偏心受拉、轴心受拉一侧的受拉钢筋45ft/fy ，且不小于0.2受压钢筋的配筋率一般不超过3， 通常在0.5 2之间。 偏心受压构件纵筋的配筋方式： 对称配筋：在柱的弯矩作用方向的两对边对称布置相同的纵向受力钢筋 。 非对称配筋：在柱的弯矩作用方向的两对边布置不同的纵向受力钢筋 。4.1 受压构件构造要求 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件 配筋构造作用： 保证纵向钢筋的位置正确， 防止纵向钢筋压屈，从而提 高柱的承载能力。 （2）箍筋4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件受压构件中的箍筋，应做成封闭式。箍筋直径不应小于d/4 （d为纵向钢筋的最大直径），且不应小于6mm。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）。柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过3时，箍筋直径不应 小于8mm，间距不应大于10d（ d 为纵向受力钢筋的最小 直径），且不应大于200mm；末端做成135弯钩，平直段 长度10d。在纵筋搭接长度范围内，箍筋的直径不宜小于搭接钢筋直径的0.25倍。 搭接钢筋受拉时，箍筋间距S不应大于5d，且不应大于100mm； 搭接钢筋受压时，箍筋间距S不应大于10d，且不应大于200mm。 当搭接受压钢筋直径大于25mm时，应在搭接接头两个端面外50mm范 围内各设置2根箍筋。4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件当柱截面短边尺寸大于400mm且各边 纵向受力钢筋多于 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，以 防止中间钢筋被压屈。复合箍筋的直 径、间距与前述箍筋相同。复合箍筋偏压柱h 600mm时，应设置10 16mm的纵向构造钢筋。 4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件受 压 构 件 复 合 菱 形 箍 筋受 压 构 件 复 合 井 字 箍 筋偏压柱h 600mm时，应设置1016mm的纵向构造钢筋。 4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋 。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。 4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件柱 钢 筋 图4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件绑 扎 连 接4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件电 渣 压 力 焊4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件箍筋加密4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件机械连接4.1 受压构件构造要求箍筋的构造 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件机械连接4.2 轴心受压构件承载力计算 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件配置纵筋和普通箍筋的柱， 称为普通箍筋柱； 配置纵筋和螺旋筋 或焊接环筋的柱， 称为螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。 螺旋筋或焊接环筋的套箍作用可约 束核心混凝土的横向变形，使核心 混凝土处于三向受压状态，从而间 接地提高混凝土的纵向抗压强度。 普通箍筋柱中，箍筋是构造钢筋。 螺旋箍筋柱中，箍筋既是构造钢筋 又是受力钢筋。 4.2 轴心受压构件承载力计算 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件轴心受压构件的破坏特征： 1、轴心受压短柱随着荷载的增大，构件变形迅速 增大，此时混凝土塑性变形增加，弹 性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋 应力的增加则越来越快。临近破坏时，柱子表面出现纵向 裂缝，箍筋之间的纵筋压屈外凸，混 凝土被压碎崩裂而破坏。破坏时混凝 土的应力达到棱柱体抗压强度fc。按照长细比 l / 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 l / b 8 时属于短柱，否则为长柱。其中l为 柱的计算长度，b为矩形截面的短边尺寸。 4.2 轴心受压构件承载力计算 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件当短柱破坏时，混凝土达 到极限压应变 =0.002，相应的纵向钢筋应力值 =Es=21050.002=400N/mm2。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，在受压构件 内配置高强度的钢筋不能充分 发挥其作用，是不经济的。轴心受压构件的破坏特征： 4.2 轴心受压构件承载力计算 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件2、轴心受压长柱破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混 凝土压碎，纵筋压弯外凸，侧向挠度急速发展 ，最终柱子失去平衡，凸边混凝土拉裂而破坏 。 长细比较大时，可能发生“失稳破坏”。轴心受压构件的破坏特征： 4.2 轴心受压构件承载力计算 第四章 钢筋混凝土纵向受力构件长短柱的承载力： 在同等条件下，（即截面相同，配筋相同，材料相同），长柱受压承载 能力低于短柱受压承载能力。 混凝土设计规范采用稳定系数来表示长柱承载力的降低程度 长细比l 0/b越大，值越小 l0/b8 为短柱l0/b 8 为长柱式中 l0 柱的计算长度;b 矩形截面的短边尺寸圆形截面任意截面（d为截面直径）（i为截面最 小回转半径 ）构件的计算长度l0与构件两端支承情况有关。4.2 轴心受压构件承载力计算第四章 钢筋混凝土纵向受力构件1、基本公式式中系数0.9，是考虑到初始偏心的影响， 以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性，引入的承载力折减系数。 Nu 轴向压力承载力设计值 N 轴向压力设计值 fc 混凝土的轴心抗压强度设计值 A 构件截面面积，当配筋率大于3%时， A 应改为Ac=AAs fy 纵向钢筋的抗压强度设计值 As 全部纵向钢筋的截面面积普通箍筋柱的正截面承截力计算第四章 钢筋混凝土纵向受力构件柱的计算长度l0 取值:注：表中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。4.2 轴压构件承载力计算4.2 轴压构件承载力计算普通箍筋柱第四章 钢筋混凝土纵向受力构件截面设计 ： 已知：构件截面尺寸bh，轴向力设 计值N，构件的计算长度l0，材料强度等 级fc fy 求：纵筋截面面积As计算步骤：详见上图轴心受压构件截面设计步骤若构件截面尺寸bh为未知， 则可先根据构造要求假定柱截面 尺寸bh，然后按上述步骤计 算As 。纵向钢筋配筋率宜在 0.5%2%之间。若配筋率 过 大或过小，则应调整b、h，重 新计算As 。也可先假定 和 的值（常可假定=1，=1%） 由下式计算出构件截面面积， 进而得出bh： 4.2 轴压构件承载力计算普通箍筋柱第四章 钢筋混凝土纵向受力构件截面复核 :已知：柱截面尺寸bh，计算长度l0，纵筋数量As以 及级别fy，混凝土强度等级fc求 ：柱的受压承载力Nu，或已知轴向力设计值，判断是否安全 计算步骤，详见右图 轴心受压构件截面复 核步骤【例4.2.1】已知某多层现浇钢筋混凝土框架结构，首层中柱按轴心受压构件计算。该柱安全等级为二级，轴向压力设计值 N=1400kN，计算长度l0=5m，纵向钢筋采用HRB335级，混凝土强度等级为C30。求该柱截面尺寸及纵筋截面面积。 【解】fc=14.3N/mm2，fy=300N/mm2， =1.0（1）初步确定柱截面尺寸设= = 1%， =1，则 =89916.5mm2 选用方形截面，则b=h= =299.8mm，取用 h=300mm 。 （2）计算稳定系数l0/b=5000/300=16.7=0.869 （3）计算钢筋截面面积As =1677mm2（4）验算配筋率=1.86% =0.6%，且3% ，满足最小配筋率要求，且勿 需重算。纵筋选用4 25（As=1964mm2），箍筋配置8300，如图4.2.7。4 258300300300【解】查表得 =300N/ mm2，fc=11.9N/mm2， =1256 mm2（1）确定稳定系数 l0/b=4500/300=15 =0.911【例4.2.2】某现浇底层钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸 bh=300300mm，采用4 20的HRB335级（fy=300N/ mm2）钢筋，混凝土C25（fc=9.6N/mm2），l0=4.5m，承受轴向力设计值800kN，试校核此柱是否安全。 （2）验算配筋率（3）确定柱截面承载力=0.90.911(11.9300300+3001256)=1187.05103N=1187.05kNN=800kN此柱截面安全。 1螺旋箍筋柱的受力特点：螺旋箍筋柱的箍筋既是构造 钢筋又是受力钢筋。由于螺旋筋或焊接环筋的套箍作用可 约束核心混凝土（螺旋筋或焊接环筋所包围的混凝土）的 横向变形，使得核心混凝土处于三向受