6.2.2 軸心受壓螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算

　　1.適用情況

　　當柱承受很大軸心壓力，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若設(shè)計成普通箍筋的柱，即使提高了混凝土強度等級和增加了縱筋配筋量也不足以承受該軸心壓力時，可考慮采用螺旋筋或焊接環(huán)筋以提高承載力。這種柱的截面形狀一般為圓形或多邊形，圖6-10示出了螺旋筋柱和焊接環(huán)筋柱的構(gòu)造型式。

　　2.螺旋箍筋的作用

　　螺旋筋柱或焊接環(huán)筋柱的配箍率高，而且不會象普通箍筋那樣容易“崩出”，因而能約束核心混凝土在縱向受壓時產(chǎn)生的橫向變形，從而提高了混凝土抗壓強度和變形能力。

　　3.螺旋箍筋柱的破壞特征

　　1) 螺旋筋或焊接環(huán)筋在約束核心混凝土的橫向變形時產(chǎn)生拉應力，當它達到抗拉屈服強度時，就不再能有效地約束混凝土的橫向變形，構(gòu)件破壞。

　　2) 螺旋筋或焊接環(huán)筋外的混凝土保護層在螺旋筋或焊接環(huán)筋受到較大拉應力時就開裂，故在計算時不考慮此部分混凝土。

　　4. 核心混凝土的軸心抗壓強度

　　螺旋筋或焊接環(huán)筋(也可稱為“間接鋼筋”)所包圍的核心截面混凝土的實際抗壓強度，因套箍作用而高于混凝土軸心抗壓強度，可利用圓柱體混凝土周圍加液壓所得近似關(guān)系式進行計算：

　　f = fc + βσr (6一5)

　　式中 f —— 被約束后的混凝土軸心抗壓強度;

　　σr —— 當間接鋼筋的應力達到屈服強度時，柱的核心混凝土受到的徑向壓應力值。

　　在間接鋼筋間距 s 范圍內(nèi)，利用σr 的合力與鋼筋的拉力平衡，如圖6-11所示，則可得

　　σr = 2fyAssl /sdcor = fyAss0 /2Acor (6一6)

　　式中 Assl —— 單根間接鋼筋的截面面積;

　　fy —— 間接鋼筋的抗拉強度設(shè)計值;

　　s —— 沿構(gòu)件軸線方向間接鋼筋的間距;

　　dcor —— 構(gòu)件的核心直徑，按間接鋼筋內(nèi)表面確定;

　　Acor —— 構(gòu)件的核心截面面積;

　　Ass0 —— 間接鋼筋的換算截面面積;

　　Ass0 = πdcor Assl /s (6一7)

　　5.承載力計算公式

　　根據(jù)力的平衡條件，得

　　Nu =(fc+βσr)Acor +fyˊAsˊ

　　故

　　Nu = fcAcor +0.5βfy Ass0+fyˊAsˊ (6一8)

　　令2α= 0.5β代人上式，同時考慮可靠度的調(diào)整系數(shù)0.9后，《混凝土設(shè)計規(guī)范》規(guī)定螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋柱的承截力計算公式為：

　　Nu=0.9(fcAcor +2αfy Asso +fyˊAsˊ) (6—9)

　　式中α稱為間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)，當混凝土強度等級小于C50時，取α=1.0;當混凝土強度等級為C80時，取α=0.85;當混凝土強度等級在C50與C80之間時，按直線內(nèi)插法確定。

　　6. 防止保護層脫落控制條件

　　0.9(fcAcor +2αfy Asso +fyˊAsˊ) ≯ 1.5×0.9j(fcA+fy'As')

　　7. 凡屬下列情況之一者，不考慮間接鋼筋的影響，而按普通箍筋柱計算構(gòu)件的承載力：

　　1) l0/d>12，因長細比較大，有可能因縱向彎曲引起螺旋筋不起作用;

　　2) 當按式(6-9)算得受壓承載力小于按式(6-4)算得的受壓承截力時;

　　3) 當間接鋼筋換算面積 Ass0<25%As’時，則認為間接鋼筋配置過少，套箍作用的效果不明顯。

　　8. 構(gòu)造要求

　　間接鋼筋間距≯80mm及dcor/5，亦≮40mm。間接鋼筋的直徑按箍筋有關(guān)規(guī)定采用。

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