5.1受压构件的基本构造要求
受压构件是钢筋混凝土结构中最常见的构件之一，如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。与受弯构件一样，受压构件除需满足承载力计算要求外，还应满足相应的构造要求。
1.受压构件的分类
钢筋混凝土受压构件可分为以下两类: 当只作用有轴力且轴向力作用线与构件截面形心轴重合时，称为轴心受压构件（图5-1a）；当同时作用有轴力和弯矩或轴向力作用线与构件截面形心轴不重合时，称为偏心受压构件。当轴向力作用线与截面的形心轴平行且沿某一主轴偏离形心时，称为单向偏心受压构件（图5-1b）；当轴向力作用线与截面的形心轴平行且偏离两个主轴时，称为双向偏心受压构件（图5-1c）。
在实际设计中，屋架（桁架）的受压腹杆、承受恒载为主的等跨框架的中柱等因弯矩很小而忽略不计，可近似地当作轴心受压构件，如图5-2所示。单层厂房柱、一般框架柱、屋架上弦杆、拱等都属于偏心受压构件，如图5-3所示。框架结构的角柱则属于双向偏心受压构件。
2.截面形式及尺寸
钢筋混凝土受压构件截面形式的选择要考虑到受力合理和模板制作方便。轴心受压构件的截面形式一般为正方形或边长接近的矩形。建筑上有特殊要求时，可选择圆形或多边形。偏心受压构件的截面形式一般多采用长宽比不超过1.5的矩形截面。承受较大荷载的装配式受压构件也常采用I形截面。为避免房间内柱子突出墙面而影响美观与使用，常采用T形、L形 、十形等异形截面柱。
对于方形和矩形独立柱的截面尺寸，不宜小于250mm×250mm，框架柱不宜小于300mm×400mm。对于I形截面，翼缘厚度不宜小于120mm，因为翼缘太薄，会使构件过早出现裂缝，同时在靠近柱脚处的混凝土容易在车间生产过程中碰坏，影响柱的承载力和使用年限；腹板厚度不宜小于100mm，否则浇捣混凝土困难；对于地震区柱的截面尺寸应适当加大。
同时，柱截面尺寸还受到长细比的控制。因为柱子过于细长时，其承载力受稳定控制，材料强度得不到充分发挥。一般情况下，对方形、矩形截面，l0/b≤30，l0/h≤25；对圆形截面，l0/d≤25。此处l0为柱的计算长度，b、h分别为矩形截面短边及长边尺寸，d为圆形截面直径。
为施工制作方便，柱截面尺寸还应符合模数化的要求，柱截面边长在800mm以下时，宜取50mm为模数，在800mm以上时，可取100mm为模数。
3.材料强度等级
混凝土强度等级对受压构件的抗压承载力影响很大，特别对于轴心受压构件。为了充分利用混凝土承压，节约钢材，减小构件截面尺寸，受压构件宜采用较高强度等级的混凝土，一般设计中常用的混凝土强度等级为C25～C50。
在受压构件中，钢筋与混凝土共同承压，两者变形保持一致，受混凝土峰值应变的控制，钢筋的压应力最高只能达到400N/mm2，采用高强度钢材不能充分发挥其作用。另一方面，在建设工程中提倡使用高强钢筋，能够降低钢筋用量，促进节能减排、推动钢铁工业和建筑业结构调整与转型升级。以HRB400钢筋替代HRB335钢筋的省钢率在12%～14%左右，以HRB500替代HRB400钢筋的省钢率在5%～7%左右。在高层或大跨度建筑中应用高强钢筋效果更加明显，一般可节约钢材用量30%。因此，一般设计中柱的纵向受力钢筋常采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500级钢筋筋，箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500级钢筋。
4.纵向钢筋
钢筋混凝土受压构件最常见的配筋形式是沿周边配置纵向受力钢筋及横向箍筋，如图5-4所示。
（1）纵向受力钢筋的作用 ①与混凝土共同承担由外荷载引起的纵向压力；②防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性；③减小混凝土材质不匀引起的不利影响；④同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力；⑤减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。
（2）直径 为了增强钢筋骨架的刚度，减小钢筋在施工时的纵向弯曲及减少箍筋用量，受压构件中宜采用较粗直径的纵筋，以便形成刚性较好的骨架。纵向受力钢筋的直径不宜小于12mm，一般在16mm～32mm范围内选用。
（3）配置 矩形截面受压构件中，纵向受力钢筋根数不得少于4根，以便与箍筋形成钢筋骨架。轴心受压构件中，纵向钢筋应沿构件截面周边均匀布置，偏心受压构件中的纵向受力钢筋应布置在垂直于弯矩作用方向的两个对边。当矩形截面偏心受压构件的截面高度h≥600mm时，为防止构件因混凝土收缩和温度变化产生裂缝，应沿长边设置直径为10mm～16mm的纵向构造钢筋，且间距不应超过500mm，并相应地配置复合箍筋或拉筋。
为便于浇筑混凝土，纵向钢筋的净间距不应小于50mm，对水平放置浇筑的预制受压构件，其纵向钢筋的间距要求与梁相同。
偏心受压构件中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴心受压构件中各边的纵向受力钢筋中距不宜大于300mm。
（4）配筋率 《规范》规定，全部纵向钢筋的配筋率不得小于0.5％—0.6％，一侧钢筋的配筋率不小于0.2％。同时为了施工方便和经济考虑，全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%，一般控制在1％—2％之间为宜。
5.箍筋
受压构件中，一般箍筋沿构件纵向等距离放置，并与纵向钢筋构成空间骨架，如图5-5所示。
（1）箍筋的作用 ①在施工时对纵向钢筋起固定作用；②为纵向钢筋提供侧向支点，防止纵向钢筋受压弯曲而降低承压能力；③箍筋在柱中可抵抗水平剪力；④密布箍筋还起到约束核心混凝土改善混凝土变形性能的作用。
（2）直径 箍筋直径不应小于纵向钢筋的最大直径的1/4，且不应小于6mm；当柱中全部纵向受力钢筋配筋率大于3%时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于纵向钢筋的最小直径的10倍 ，且不应大于200mm ；
（3）配置 为了有效地阻止纵向钢筋的压屈破坏和提高构件斜截面抗剪能力，周边箍筋应做成封闭式；箍筋间距不应大于400mm及构件截面短边尺寸，且不应大于纵向钢筋的最小直径的15倍；箍筋末端应做成135°弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍；箍筋也可焊接成封闭环式；当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多于4根时，应设置复合箍筋，如图5-5（a）、（b）。
对于截面形状复杂的柱，为了避免产生向外的拉力致使折角处的混凝土破损，不可采用具有内折角的箍筋，而应采用分离式箍筋，如图5-5（c）。
1.下列构件中属于单向偏心受压构件的有（ BC ）
A. 屋架的受压腹杆； B.屋架上弦杆； C. 一般框架柱； D. 框架结构的角柱。
2.下列构件中属于轴心受压构件的是（ AB ）
A. 屋架的受压腹杆； B. 等跨框架的中柱； C. 一般框架柱；D. 框架结构的角柱。
3. 受压构件中纵向受力钢筋的作用有哪些？
【答案】纵向受力钢筋的作用有： ①与混凝土共同承担由外荷载引起的纵向压力；②防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性；③减小混凝土材质不匀引起的不利影响；④同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力；⑤减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。
4. 受压构件中横向箍筋的作用有哪些？
【答案】箍筋的作用有： ①在施工时对纵向钢筋起固定作用；②为纵向钢筋提供侧向支点，防止纵向钢筋受压弯曲而降低承压能力；③箍筋在柱中可抵抗水平剪力；④密布箍筋还起到约束核心混凝土改善混凝土变形性能的作用。
【作业】
1. 简述结构工程中轴心受力构件应用在什么地方？
2. 对受压构件中纵向钢筋的直径和根数有何构造要求？对箍筋的直径和间距又有何构造要求？
3. 什么情况下要采用复合箍筋？为什么要采用这样的箍筋？
