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第5章 钢筋混凝土受压构件承载力计算（第1页）

　　水工钢筋混凝土结构中，除了板、梁等受弯构件外，另一种主要的构件就是受压构件。

　　受压构件可分为两种：轴向压力通过构件截面重心的受压构件称为轴心受压构件；轴向压力不通过构件截面重心，而与截面重心有一偏心距e0的称为偏心受压构件。截面上同时作用有通过截面重心的轴向压力n及弯矩m的压弯构件，也是偏心受压构件，因为轴向压力n及弯矩m可以换算成具有偏心距e0=mn的偏心轴向压力。

　　水电站厂房中支承吊车梁的柱子是一个典型的偏心受压构件（图5-1）。它承受屋架传来的垂直力p1及水平力h1、吊车轮压p2、吊车横向制动力th、风荷载w、自重g1、g2等外力，使截面同时受到通过截面重心的轴向压力和弯矩的作用。

　　图5-1水电站厂房柱

　　1—吊车梁；2—柱

　　渡槽的支承刚架、闸墩、桥墩、箱形涵洞以及拱式渡槽的支承拱圈等，在某些荷载组合下也都是偏心受压构件。

　　严格地说，实际工程中真正的轴心受压构件是没有的。因为实际的荷载合力对构件截面重心来说总是或多或少存在着偏心，例如混凝土浇筑的不均匀，构件尺寸的施工误差，钢筋的偏位，装配式构件安装定位的不准确，都会导致轴向压力产生偏心。因此，不少国家的设计规范中规定了一个最小偏心距值，从而所有受压构件均按偏心受压构件设计。在我国，规范目前仍把这两种构件分别计算，并认为像等跨柱网的内柱、桁架的压杆、码头中的桩等结构，当偏心很小在设计中可略去不计时，就可当作轴心受压构件计算。

　　5。1受压构件的构造要求

　　5。1。1截面形式和尺寸

　　为了模板制作方便，受压构件一般均采用方形或矩形截面。偏心受压构件采用矩形截面时，截面长边布置在弯矩作用方向，长边与短边的比值一般为1。5～2。5。

　　为了减轻自重，预制装配式受压构件也可能做成i形截面。某些水电站厂房的框架立柱及拱结构中也有采用t形截面的。灌注桩、预制桩、预制电杆等受压构件则常采用圆形和环形截面。

　　受压构件的截面尺寸不宜太小，因为构件越细长，纵向弯曲的影响越大，承载力降低越多，不能充分利用材料强度。水工建筑中现浇的立柱其边长不宜小于300mm，否则施工缺陷所引起的影响就较为严重。在水平位置浇筑的装配式柱则可不受此限制。顶部承受竖向荷载的承重墙，其厚度不应小于无支承高度的125；也不宜小于150mm。

　　为施工方便，截面尺寸一般采用整数。柱边长在800mm以下时以50mm为模数，800mm以上时以100mm为模数。

　　5。1。2混凝土

　　受压构件的承载力主要控制于混凝土受压。因此，与受弯构件不同，混凝土的强度等级对受压构件的承载力影响很大，取用较高强度等级的混凝土是经济合理的。通常排架立柱、拱圈等受压构件可采用强度等级为c25、c30或更高强度等级的混凝土，目的是充分利用混凝土的优良抗压性能以减少构件截面尺寸。当截面尺寸不是由承载力条件确定时（例如闸墩、桥墩），也可采用c20混凝土。

　　5。1。3纵向钢筋

　　受压构件内配置的钢筋一般可用hrb335及hrb400钢筋。对受压钢筋来说，不宜采用高强度钢筋，因为它的抗压强度受到混凝土极限压应变的限制，不能充分发挥其高强度作用。

　　纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm。过小则钢筋骨架柔性大，施工不便，工程中常用的钢筋直径为12～32mm。受压构件承受的轴向压力很大而弯矩很小时，钢筋大体可沿周边布置，每边不少于2根；承受弯矩大而轴向压力小时，钢筋则沿垂直于弯矩作用平面的两个边布置。为了顺利地浇筑混凝土，现浇时纵向钢筋的净距不应小于50mm，水平浇筑（装配式柱）时净距可参照关于梁的规定。同时纵向受力钢筋的间距也不应大于300mm。偏心受压柱边长大于或等于600mm时，沿长边中间应设置直径为10～16mm的纵向构造钢筋，其间距不大于400mm。

　　承重墙内竖向钢筋的直径不应小于10mm，间距不应大于300mm。当按计算不需配置竖向受力钢筋时，则在墙体截面两端应各设置不少于4根直径为12mm或2根直径为16mm的竖向构造钢筋。

　　纵向钢筋混凝土保护层的规定见本教材附录4表1。

　　受压构件的纵向钢筋，其用量不能过少。纵向钢筋太少，构件破坏时呈脆性，这对抗震很不利。同时钢筋太少，在荷载长期作用下，由于混凝土的徐变，容易引起钢筋的过早屈服。当受压构件的截面尺寸由承载力条件确定时，其纵向钢筋最小配筋率的规定见本教材附录4表3。截面厚度较大的墩墙，有关纵向钢筋最小配筋率的规定见12。1节。

　　纵向钢筋也不宜过多，配筋过多既不经济，施工也不方便。在柱子中全部纵向钢筋的合适配筋率为0。8%～2。0%，荷载特大时，也不宜超过5%。

　　5。1。4箍筋

　　受压构件中除了平行于轴向压力配置纵向钢筋外，还应配置箍筋。箍筋能阻止纵向钢筋受压时的向外弯凸，从而防止混凝土保护层横向胀裂剥落。受压构件的箍筋都应做成封闭式，与纵筋绑扎或焊接成一整体骨架。在墩墙类受压构件（如闸墩）中，则可用水平钢筋代替箍筋，但应设置联系拉筋拉住墩墙两侧的钢筋。

　　柱中箍筋直径不应小于0。25倍纵向钢筋的最大直径，亦不应小于6mm。

　　箍筋间距s应符合下列三个条件（图5-2）：

　　图5-2受压构件构造要求

　　（1）s≤15d（绑扎骨架）或s≤20d（焊接骨架），d为纵向钢筋的最小直径；

　　（2）s≤b，b为截面的短边尺寸；

　　（3）s≤400mm。

　　当纵向钢筋的接头采用绑扎搭接时，则在搭接长度范围内箍筋应加密。当钢筋受压时，箍筋间距s不应大于10d（d为搭接钢筋中的最小直径），且不大于200mm。当钢筋受拉时，箍筋间距s不应大于5d，且不大于100mm。