6.2.2 轴心受压螺旋箍筋柱的正截面受压承载力计算

　　1.适用情况

　　当柱承受很大轴心压力，并且柱截面尺寸由于建筑上及使用上的要求受到限制，若设计成普通箍筋的柱，即使提高了混凝土强度等级和增加了纵筋配筋量也不足以承受该轴心压力时，可考虑采用螺旋筋或焊接环筋以提高承载力。这种柱的截面形状一般为圆形或多边形，图6-10示出了螺旋筋柱和焊接环筋柱的构造型式。

　　2.螺旋箍筋的作用

　　螺旋筋柱或焊接环筋柱的配箍率高，而且不会象普通箍筋那样容易“崩出”，因而能约束核心混凝土在纵向受压时产生的横向变形，从而提高了混凝土抗压强度和变形能力。

　　3.螺旋箍筋柱的破坏特征

　　1) 螺旋筋或焊接环筋在约束核心混凝土的横向变形时产生拉应力，当它达到抗拉屈服强度时，就不再能有效地约束混凝土的横向变形，构件破坏。

　　2) 螺旋筋或焊接环筋外的混凝土保护层在螺旋筋或焊接环筋受到较大拉应力时就开裂，故在计算时不考虑此部分混凝土。

　　4. 核心混凝土的轴心抗压强度

　　螺旋筋或焊接环筋(也可称为“间接钢筋”)所包围的核心截面混凝土的实际抗压强度，因套箍作用而高于混凝土轴心抗压强度，可利用圆柱体混凝土周围加液压所得近似关系式进行计算：

　　f = fc + βσr (6一5)

　　式中 f —— 被约束后的混凝土轴心抗压强度;

　　σr —— 当间接钢筋的应力达到屈服强度时，柱的核心混凝土受到的径向压应力值。

　　在间接钢筋间距 s 范围内，利用σr 的合力与钢筋的拉力平衡，如图6-11所示，则可得

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

　　式中 Assl —— 单根间接钢筋的截面面积;

　　fy —— 间接钢筋的抗拉强度设计值;

　　s —— 沿构件轴线方向间接钢筋的间距;

　　dcor —— 构件的核心直径，按间接钢筋内表面确定;

　　Acor —— 构件的核心截面面积;

　　Ass0 —— 间接钢筋的换算截面面积;

　　Ass0 = πdcor Assl /s (6一7)

　　5.承载力计算公式

　　根据力的平衡条件，得

　　Nu =(fc+βσr)Acor +fyˊAsˊ

　　故

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

　　令2α= 0.5β代人上式，同时考虑可靠度的调整系数0.9后，《混凝土设计规范》规定螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承截力计算公式为：

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

　　式中α称为间接钢筋对混凝土约束的折减系数，当混凝土强度等级小于C50时，取α=1.0;当混凝土强度等级为C80时，取α=0.85;当混凝土强度等级在C50与C80之间时，按直线内插法确定。

　　6. 防止保护层脱落控制条件

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

　　7. 凡属下列情况之一者，不考虑间接钢筋的影响，而按普通箍筋柱计算构件的承载力：

　　1) l0/d>12，因长细比较大，有可能因纵向弯曲引起螺旋筋不起作用;

　　2) 当按式(6-9)算得受压承载力小于按式(6-4)算得的受压承截力时;

　　3) 当间接钢筋换算面积 Ass0<25%As’时，则认为间接钢筋配置过少，套箍作用的效果不明显。

　　8. 构造要求

　　间接钢筋间距≯80mm及dcor/5，亦≮40mm。间接钢筋的直径按箍筋有关规定采用。

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