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鋼筋混凝土柱

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用鋼筋混凝土材料製成的柱。是房屋、橋樑、水工等各種工程結構中最基本的承重構件,常用作樓蓋的支柱、橋墩、基礎柱、塔架和桁架的壓桿。

1分類

按照製造和施工方法分為現澆柱和預製柱。現澆鋼筋混凝土柱整體性好,但支模工作量大。預製鋼筋混凝土柱施工比較方便,但要保證節點連接質量。

2主要類型

按配筋方式分為普通鋼箍柱、螺旋形鋼箍柱和勁性鋼筋柱。普通鋼箍柱適用於各種截面形狀的柱是基本的、主要的類型,普通鋼箍用以約束縱向鋼筋的橫向變位。螺旋形鋼箍柱可以提高構件的承載能力,柱載面一般是圓形或多邊形。勁性鋼筋混凝土柱在柱的內部或外部配置型鋼,型鋼分擔很大一部分荷載,用鋼量大,但可減小柱的斷面和提高柱的剛度;在未澆灌混凝土前,柱的型鋼骨架可以承受施工荷載和減少模板支撐用材。用鋼管作外殼,內澆混凝土的鋼管混凝土柱,是勁性鋼筋柱的另一種形式(見鋼和混凝土組合結構)。
按受力情況分為中心受壓柱和偏心受壓柱,後者是受壓兼受彎構件。工程中的柱絕大多數都是偏心受壓柱。

3截面形式

選擇柱的截面形式主要根據工程性質和使用要求確定,也要便於施工和製造、節約模板和保證結構的剛性。方形柱和矩形柱的截面模板最省,製做簡便,使用廣泛。方形適用於接近中心受壓柱的情況;矩形是偏心受壓柱截面的基本形式。單層廠房柱的彎矩較大,為了減輕自重、節約混凝土,同時滿足強度和剛度要求,常採用薄壁工形截面的預製柱。當廠房的吊車噸位較大,根據吊車定位尺寸,需要加大柱截面高度時,為了節約和有效利用材料,可採用空腹格構式的雙肢柱。雙肢柱可以是現澆的或預製的,腹桿可做成斜的或水平的。

4配筋構造

為了充分發揮混凝土抗壓強度高的優點,當柱承重較大時,通常採用較高的混凝土標號。縱向受力鋼筋的數量,根據強度計算決定。為了保證施工時鋼筋骨架的剛度及使用時柱的剛度,縱向受力筋應採用較大直徑,如果同時用幾種直徑的縱向受力鋼筋,應將大直徑的鋼筋設在骨架的四角上。橫向箍筋與縱向鋼筋連接牢固,有助於增加鋼筋骨架的剛性。焊接骨架更能提高骨架剛性和便於整個骨架吊裝。
箍筋的作用是:連接縱向鋼筋形成鋼筋骨架;作為縱筋的支點,減少縱向鋼筋的縱向彎曲變形;
承受柱的剪力;
使柱截面核心內的混凝土受到橫向約束而提高承載能力,因此箍筋的間距不宜過大。
在應力複雜和應力集中的部位(如柱和其他構件連接處)及配筋構造上的薄弱處(如縱向鋼筋接頭處),箍筋還需要加密。尤其是在抗震結構中,柱節點附近箍筋加密,是提高結構後期抗變形能力的一種有效辦法。對於抗震柱還需特別注意保證縱向鋼筋和箍筋的錨固構造要求。對於截面較大、縱向鋼筋根數較多的柱,還應採用不同形式的多環式箍筋,以保證鋼筋骨架的剛性和縱向鋼筋作用的有效性。
螺旋形鋼箍能起到有效地圍箍核芯混凝土的作用,因此,螺旋形鋼箍的面積和間距需根據計算確定,並沿柱高連續配設或採用密排的單獨閉合環。
在軸心受壓柱中縱向鋼筋數量有計算確定,且不少於4根並沿構件截面四周均勻設置。

5計算原則

鋼筋混凝土軸心受壓柱,當配置普通箍筋時,柱的正截面強度按下式計算:
鋼筋混凝土柱
式中N為設計縱向力;嗘為鋼筋混凝土柱的縱向彎曲係數,隨柱的長細比而定;fcc為混凝土軸心受壓設計強度;A為構件截面面積;f╒為縱向鋼筋抗壓設計強度;A為縱向鋼筋截面積。
當採用螺旋形箍筋時,軸心受壓的正截面強度計算,按設計規範規定的公式進行。
偏心受壓柱的正截面強度,按兩種破壞形態考慮:
①大偏心。當受壓區高度不大於一定數值時,破壞從截面受拉區開始,表現為受拉鋼筋先屈服。
②小偏心。受壓區高度大於一定數值時,破壞從截面內混凝土受壓較大的應力邊緣開始,表現為混凝土壓碎。
當柱截面尺寸、混凝土強度、鋼筋的強度和面積為已知時,可以算出達到強度極限時偏心受壓構件的軸力N和彎矩M的抵抗值,並繪成「軸力-彎矩相關圖」(N-M圖)。NM圖概括地描述了偏心受壓構件的強度性能。cb段屬於小偏心受壓,ab段屬於大偏心受壓,a點相當於受彎,c點相當於中心受壓。位於曲線內側的d點表示構件的NM值未達到強度極限,構件安全;位於外側的e點表示算出的構件的NM值大於強度極限時的NM值,構件不安全。
鋼筋混凝土柱計算公式

  鋼筋混凝土柱計算公式

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