6.2.0 引言

为了减小构件截面尺寸，防止柱子突然断裂破坏，增强柱截面的延性和减小混凝土的变形，柱截面配有纵筋和箍筋，当纵筋和箍筋形成骨架后，还可以防止纵筋受压失稳外凸，当采用密排箍筋时还可以约束核心混凝土，提高混凝土的延性、强度和抗压变形能力。

轴心受压构件根据配筋方式的不同，可分为两种基本形式：① 配有纵向钢筋和普通箍筋的柱，简称普通箍筋柱，如图6-5（a）所示；② 配有纵向钢筋和间接钢筋的柱，简称螺旋式箍筋柱，如图6-5（b）所示（或焊接环式箍筋柱），如图6-5（c）所示。

图 6-5 轴心受压柱

6.2.1 普通箍筋柱的设计计算

普通箍筋柱按长细比（或）不同分为两类：短柱和长柱。

对于长细比较小的柱子，试验表明，素混凝土棱柱体构件达到最大压应力值时的压应变值约为0.0015~0.002，而钢筋混凝土短柱能达到极限压应变0.0025~0.0035而破坏。其主要原因是纵向钢筋起到了调整混凝土应力的作用，使混凝土的塑性性能得到了较好的发挥。

虽然短柱的试验表明，混凝土可以达到极限压缩应变0.0025~0.0035而破坏。但在设计时仍应以混凝土达到抗压强度时的相应应变作为控制条件，即=0.002，此时，钢筋应力=0.002×2.0×105=400N/mm2，这表明热轧钢筋HPB235、HRB335、HRB400及RRB400都可达到强度设计值。而对于屈服强度或条件屈服强度大于400N/mm2的钢筋，在计算只能取400N/mm2。

在轴心受压短柱中，不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服，构件的最终承载力都是由混凝土被压碎来控制的。

对于长细比较大的柱子，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的。加载后，初始偏心距导致产生附加弯矩和相应的侧向挠度，而侧向挠度又增大了荷载的偏心距；随着荷载的增加，附加弯矩和侧向挠度不断增加。这样相互影响的结果，使得长柱在轴力和弯矩共同作用下发生破坏。

试验表明，长柱的承载能力低于相同条件下的短柱承载能力。目前采用引入稳定系数来考虑这个因素，值随着长细比的增大而减小。我国的混凝土结构设计规范给出了设计中所采用的值的取值表。

对于轴心受压柱，无论长柱还是短柱，统一的基本计算公式为：

 　　　　　　　　　　　　(6-3)

式中：——稳定系数，根据长细比查表得到；

　　　　——轴向力设计值；

　　　　——钢筋抗压强度设计值，≤400N/mm2；

　　　　——混凝土轴心抗压强度设计值；

　　　　——纵向受压钢筋截面面积；

　　　　A——混凝土截面面积，当纵向钢筋配筋率大于3%时，A改用；

　　　　0.9——为了保持与偏心受压构件正截面承载力计算具有相近的可靠度而引入的折减系数。

当现浇钢筋混凝土轴心受压构件截面长边或直径大于300mm时，构件制作缺陷对承载力的影响较大，式（6-3）中混凝土强度设计值乘以系数0.8（构件质量确有保障时不受此限制）。

6.2.2 螺旋箍筋柱的设计计算

1、为什么螺旋箍筋柱的受压承载力较普通箍筋柱有较大的提高？

由于混凝土的纵向受压破坏可以认为是由于横向变形而发生拉坏的现象，所以如果能约束其横向变形就能间接提高其纵向抗压强度。对配置螺旋式或焊接环式箍筋的柱，箍筋所包围的核芯混凝土，相当于受到一个套箍作用，有效地限制了核芯混凝土的横向变形，使核芯混凝土在三向压应力作用下工作，从而提高了轴心受压构件正截面承载力。

2、螺旋箍筋柱正截面受压承载力的计算方法

当有径向压应力从周围作用在混凝土上时，使核芯混凝土的抗压强度由提高到，则其抗压强度可采用混凝土圆柱体侧向均匀压应力的三轴受压试验所得的近似公式计算，即：

　　　　　　　　　　　　 (6-4)

如图6-11所示，由隔离体平衡得到：

图6-11 混凝土径向压力示意图

　　　　　　　　　　　　 (6-5)

 　　　　　　　　　　　　(6-6)

式中：——螺旋式或焊接环式单根间接钢筋截面面积；

　　　　s——沿构件轴线方向间接钢筋间距；

　　　　d_cor——沿构件轴线方向间接钢筋间距；

　　　　——沿构件轴线方向间接钢筋间距；

式子变形后得：

　　　　　　　　　　　　 (6-7)

根据轴心受力平衡条件，其正截面受压承载力计算如下：

 　　　　　　　　　　　　(6-8)

式子变换后得：

 　　　　　　　　　　　　(6-9)

式中：—构件核心截面面积；

—螺旋式（或焊接环式）间接钢筋的换算截面面积，

但考虑到混凝土强度等级大于C50时，间接钢筋对混凝土约束作用将会降低，采用折减系数来考虑约束作用的降低，当混凝土强度等级为C80时，取0.85；当混凝土强度等级不超过C50时，取1.0；其间按线性内插法取用。考虑可靠度的调整系数0.9后，配有螺旋箍或焊接环式间接钢筋的轴压构件正截面承载力计算公式变为：

 　　　　　　　　　　　　(6-10)

为了保证在使用荷载作用下，箍筋外层混凝土不致过早剥落，按式（6-10）算得构件受压承载力设计值不应大于按式（6-3）算得构件受压承载力设计值的1.5倍。

当遇到下列任意一种情况时，不考虑间接钢筋影响，而按式（6-3）进行计算：

① 当时；

② 当按式（6-10）算得的受压承载力小于按式（6-3）算得的受压承载力时；

③ 当间接钢筋的换算截面面积小于纵向钢筋的全部截面面积25%时。

3、构造要求

　　在计算中考虑间接钢筋作用时，其螺距（或环形箍筋间距）s不应大于80mm及d_cor/5。同时亦不应小于40mm。螺旋箍筋柱截面尺寸常做成圆形或正多边形，纵向钢筋可选6～8根沿截面周边均匀布置。