《建筑结构与识图》钢筋混凝土受压构件——柱（讲义）- 湖南省建筑类 考点讲练测

编写说明：《建筑类考点讲练测》专辑，是依据湖南省职教高考建筑类专业综合知识考试基本要求及考试大纲编写，按照考试大纲的五门课程的40个章节内容和复习要求，精心编撰了62套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化、高考真题、课堂练习、课堂小结以及课后测验九个环节。 本讲属于湖南省《建筑类考点讲练测》的第5套，包含讲义、课件和测验三个教学文件，且与之配套使用的还有湖南省《建筑类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 湖南省《建筑类考点讲练测》 【钢筋混凝土受压构件——柱】讲义 [考纲要求] 1.基础知识 熟悉轴心受压构件承载力计算与构造。 2.应用技能 能进行钢筋混凝土轴心受压构件承载力计算，并依据计算结果绘制配筋图。 [思维导图] [知识梳理] 一、受压构件的构造要求 1.受压构件的分类(最常见的受压构件是柱) (1)钢筋混凝土受压构件按纵向力与构件截面形心相互位置的不同，可分为轴心受压构件与偏心受压构件。 (2)偏心受压构件可分为小偏心受压构件和大偏心受压构件。 2.钢筋混凝土受压构件的构造要求 (1)截面形式及尺寸 ①截面形式：正方形、矩形、圆形、多边形和工字形。 ②尺寸：柱的截面尺寸一般不宜小于250mm×250mm，长细比控制在l0/b≤30，l0/h≤25，l0/d≤25。 (2)混凝土强度等级 一般设计中常用的混凝土强度等级为C25～C40。 (3)纵向钢筋 ①宜采用HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500级钢筋。 ②纵向受力钢筋直径不宜小于12mm，一般在12～32mm范围内选用。矩形截面钢筋根数不得少于4根；圆形截面钢筋根数不宜少于8根，不应少于6根，宜沿截面周边均匀配置。 ③全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%，也不应小于0.5%。 ④柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm，且不宜大于300mm。 ⑤柱相邻纵向钢筋连接接头应相互错开。 (4)箍筋 ①采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不应小于6mm。 ②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。 ③截面形状复杂的柱，不允许采用有内折角的箍筋。因内折角箍筋受力后有拉直趋势，其合力将使内折角处混凝土崩裂。 ④柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋应加密。箍筋在加密时的间距应符合下列规定： a.当纵向钢筋受压时，箍筋间距不应大于最小搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。 b.当纵向钢筋受拉时，箍筋间距不应大于最小搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm。 二、轴心受压构件 1.轴心受压柱的破坏特征 (1)破坏特征：在轴向力作用下，其钢筋应力首先达到屈服强度，而后混凝土应变达到极限压应变，此时混凝土产生纵向裂缝，保护层剥落，箍筋间纵向钢筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎而破坏。 (2)柱中纵向钢筋不宜采用高强度钢筋。 当配有高强度钢筋时，在混凝土应变达到极限压应变而被破坏时，钢筋往往达不到屈服强度，其值约为435N/mm²，所以采用高强度钢筋时，其强度不能充分利用。 (3)长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。 对于长而细的构件，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响，在轴向力的作用下，易发生纵向弯曲，破坏时在构件的一侧产生竖向裂缝，混凝土被压碎，在另一端产生水平裂缝。对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”。因此，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。 2.钢筋混凝土轴心受压构件承载力的计算公式 式中N——轴向力设计值； ——钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数； fe——混凝土轴心抗压强度设计值； 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； A——构件截面面积。 三、偏心受压构件 1.偏心受压构件的破坏形态及其分类 (1)当轴力不为零，偏心距为零，即弯矩为零时，构件处于轴心受压情况；当轴力为零，弯矩不为零时，构件处于纯弯情况。偏心受压介于轴心受压和受弯之间。 (2)钢筋混凝土偏心受压构件根据偏心距的大小和纵向钢筋的配筋率不同，可分为小偏心受压构件和大偏心受压构件两种破坏形态。 (3)大偏心受压破坏： ①形成大偏心受压破坏的条件 截面相对偏心距较大，且受拉侧纵向钢筋的配筋率合适。 ②破坏特征 首先，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，受拉侧钢筋达到屈服强度，接着，裂缝迅速开展，受压区高度减小，最后受压钢筋屈服，受压区混凝土压碎而达到破坏，这种破坏称为受拉破坏。 受拉破坏具有明显破坏预兆，变形能力较大，属于塑性破坏。承载力主要取决于受拉侧钢筋。 (4)小偏心受压破坏： ①产生小偏心受压破坏的条件 截面相对偏心距较大，且受拉侧纵向钢筋的配置过多；相对偏心距较小。 ②破坏特征 由于受压区混凝土首先压碎而破坏，这种破坏称为受压破坏。受压破坏承载力主要取决于受压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，而受拉侧钢筋可能受拉也可能受压，但均未达到抗拉屈服强度，破坏具有脆性性质。 2.大、小偏心受压构件的界限 (1)界限破坏 当构件处于界限破坏时，首先受拉区混凝土开裂，然后受拉钢筋达到屈服强度，同时受压区混凝土达到极限压应变被压碎，受压钢筋达到其屈服强度。 (2)相对界限受压区高度 定义：相对界限受压区高度ξb是指界限破坏时截面受压区高度与有效高度的比值。 (3)区分大、小偏心受压构件 ①当ξ≤ξb时，为受拉破坏，即大偏心受压破坏。 ②当ξ>ξb时，为受压破坏，即小偏心受压破坏。 3.附加偏心距 (1)在设计中要考虑一个附加偏心距的原因 因为工程中实际存在着荷载作用位置的不定性、混凝土材料的不均匀性、施工的偏差等因素，所以在设计中要考虑一个附加偏心距。 (2)取值 附加偏心距取20mm和偏心方向截面最大尺寸h的1/30两者中的较大值。 4.矩形截面对称配筋大偏心受压构件 (1)矩形截面大偏心受压构件对称配筋的原因 对称配筋构造简单、施工方便、不会放错钢筋，且适用于在不同荷载(如风荷载作用)作用下可能产生相反方向弯矩的构件。 (2)矩形截面对称配筋的基本计算公式 式中N——轴向压力设计值； x——混凝土受压区高度； e——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点之间的距离，即 (3)基本公式适用条件 ①为保证构件在破坏时，受拉钢筋应力能达到抗拉强度设计值，必须满足 ②为了保证构件在破坏时，受压钢筋应力能达到抗压强度设计值，必须满足 ③当时，受压钢筋应力可能达不到抗压强度设计值，取。计算公式为 其中e'为轴向压力作用点至纵向受压钢筋合力点之间的距离。 [师生互动] 1.受压构件的类型有哪些？ 【答案】(1)钢筋混凝土受压构件按纵向力与构件截面形心相互位置的不同，可分为轴心受压构件与偏心受压构件。 (2)偏心受压构件可分为小偏心受压构件和大偏心受压构件。 2.箍筋在加密时的间距应符合什么规定？ 【答案】(1)当纵向钢筋受压时，箍筋间距不应大于最小搭接钢筋较小直径的10倍，且不应大于200mm。 (2)当纵向钢筋受拉时，箍筋间距不应大于最小搭接钢筋较小直径的5倍，且不应大于100mm。 3.简述轴心受压柱的破坏特征。 【答案】破坏特征：在轴向力作用下，其钢筋应力首先达到屈服强度，而后混凝土应变达到极限压应变，此时混凝土产生纵向裂缝，保护层剥落，箍筋间纵向钢筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎而破坏。 4.简述相对界限受压区高度的定义。 【答案】相对界限受压区高度ξb是指界限破坏时截面受压区高度与有效高度的比值。 [概念强化] 1.钢筋混凝土柱全部纵向钢筋的配筋率( ) A.不宜大于5%，也不应小于0.2% B.不宜大于3%，也不应小于0.4% C.不宜大于5%，也不应小于0.5% D.不宜大于3%，也不应小于0.5% 【答案】C 2.在钢筋混凝土轴心受压构件中( ) A.宜采用较高强度等级的混凝土和高强度钢筋 B.宜采用较高强度等级的混凝土，不宜采用高强度钢筋 C.不宜采用较高强度等级的混凝土，宜采用高强度钢筋 D.不宜采用较高强度等级的混凝土和高强度钢筋 【答案】B 3.柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋应加密，当搭接钢筋受压时，箍筋间距不应大于10d，且不应大于( ) A.100mm B.150mm C.200mm D.250mm 【答案】C 4.钢筋混凝土受压构件中全部纵向钢筋的配筋率不宜大于( ) A.6% B.5% C.4% D.3% 【答案】B 5.钢筋混凝土受压构件中，当( )时，构件即为大偏心受压构件。 A.ξ≤ξb B.ξ>ξb C.x≥as’ D.x>ξbh0 【答案】A 6.矩形截面钢筋混凝土柱中钢筋的根数不得少于( ) A.2根 B.4根 C.6根 D.8根 【答案】B [高考模拟] 一、选择题 1.(2021年真题)判别小偏心受压破坏的条件是( ) A.ξ>ξb B.ξ≤ξb C.ηei>0.3h D.ηei<0.3h 【答案】A 2.(2018年真题)钢筋混凝土轴心受压构件，若两端约束情况越好，则稳定系数( ) A.越大 B.越小 C.不变 D.无法确定 【答案】A 3.钢筋混凝土轴心受压柱中，螺旋箍筋的作用是（） A.承担剪力 B.约束核心混凝土，提高抗压强度 C.承担压力 D.固定纵筋位置 【答案】B 4.对于轴心受压短柱，以下说法错误的是（） A.纵筋与混凝土共同受压 B.最终破坏是混凝土被压碎 C.纵筋先达到屈服强度 D.箍筋的作用是固定纵筋和防止纵筋压屈 【答案】C 5.钢筋混凝土柱的受压承载力主要取决于（） A.混凝土强度 B.纵向钢筋数量 C.柱的长细比 D.混凝土强度和纵向钢筋数量 【答案】D 6.轴心受压柱中，配置纵筋的作用是（） A.协助混凝土承受压力，减小构件截面尺寸 B.承受可能存在的弯矩 C.防止构件突然的脆性破坏 D.以上都是 【答案】D 7.钢筋混凝土偏心受压柱，当ηei>0.3h0时，应判别为（） A.大偏心受压 B.小偏心受压 C.轴心受压 D.无法确定 【答案】A 8.计算偏心受压柱时，判别大小偏心受压的依据是（） A.受拉钢筋是否屈服 B.受压钢筋是否屈服 C.远离作用力一侧钢筋是否屈服 D.靠近作用力一侧钢筋是否屈服 【答案】C 9.小偏心受压构件破坏时，（） A.受拉钢筋先屈服，然后受压区混凝土被压碎 B.受压钢筋先屈服，然后受拉区混凝土被拉裂 C.靠近纵向力一侧的混凝土先被压碎，受压钢筋屈服，另一侧钢筋受拉或受压，但未屈服 D.远离纵向力一侧的混凝土先被压碎，受压钢筋屈服，另一侧钢筋受拉或受压，但未屈服 【答案】C 二、简答题 10.什么是大偏心受压构件?产生大偏心受压破坏的条件是什么? 【答案】当相对偏心距较大，且受拉侧纵向钢筋的配筋率合适时，首先截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，受拉侧钢筋达到屈服强度，此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小，最后受压钢筋屈服，受压区混凝土压碎而达到破坏，这种破坏称为受拉破坏，对应的构件即为大偏心受压构件。 产生大偏心受压破坏的条件是截面相对偏心距较大，且受拉侧纵向钢筋的配筋率合适。 11.简述钢筋混凝土柱中箍筋的构造要求。 【答案】（1）采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不应小于6mm。 （2）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。 （3）截面形状复杂的柱，不允许采用有内折角的箍筋。 因内折角箍筋受力后有拉直趋势，其合力将使内折角处混凝土崩裂，所以不允许。 （4）柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋应加密。 [课堂练习] 1.在偏心受压构件中，当纵向力作用在As与As'之间时，属于( ) A.大偏心受压 B.小偏心受压 C.轴心受压 D.界限受压 【答案】B 2.偏心受压柱中，纵向钢筋的间距不应大于( ) A.200mm B.300mm C.350mm D.400mm 【答案】C 3.配有普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件中，箍筋的作用主要是( ) A.抵抗剪力 B.约束核心混凝土 C.形成钢筋骨架，便于施工 D.以上都是 【答案】B 4.对于长细比较大的柱子，在计算其承载力时，需要考虑( )的影响。 A.附加弯矩 B.混凝土收缩 C.温度变化 D.以上都是 【答案】A 5.大偏心受压柱，当弯矩M不变时，轴向压力N越大，则钢筋的用量( ) A.越大 B.越小 C.不变 D.不一定 【答案】B 6.在进行柱的设计时，若计算出的配筋率小于最小配筋率，则应( ) A.按计算配筋 B.按最小配筋率配筋 C.增大截面尺寸重新计算 D.以上方法均可 【答案】B 7.偏心受压柱中，对称配筋是指( ) A.As=As'且fy=fy' B.As=As' C.fy=fy' D.以上都不对 【答案】A 8.当柱为双向偏心受压构件时，应采用( )方法进行计算。 A.迭代法 B.近似法 C.经验系数法 D.以上都可以 【答案】A [课堂小结] 一、受压构件的构造要求 二、轴心受压构件 三、偏心受压构件 学科网（北京）股份有限公司 $$