Question

圆形截面轴心受压构件直径d=400mm, 计算长度lo=2.75m。混凝土强度等级为C30, 纵向钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用 HPB300 级钢筋，轴心压力设计值 Nd=1640kN。I类环境条件，设计使用年限 100年，安全等级为二级，试按照螺旋箍筋 柱进行截面设计。

Answer 1

问：圆形截面轴心受压构件直径d=400mm, 计算长度lo=2.75m。混凝土强度等级为C30, 纵向钢筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用 HPB300 级钢筋，轴心压力设计值 Nd=1640kN。I类环境条件，设计使用年限 100年，安全等级为二级，试按照螺旋箍筋 柱进行截面设计。

答：亲亲根据给定的参数，我们可以按照螺旋箍筋柱进行截面设计。设计步骤如下：计算混凝土截面面积 Ac：Ac = π * (d/2)^2 = 3.14 * (400/2)^2 = 125,600 mm^2计算混凝土轴心抗压能力 Nc：Nc = 0.85 * fck * Ac其中，fck为混凝土的设计抗压强度，C30级混凝土的设计抗压强度为30 MPa，即 fck = 30 N/mm^2Nc = 0.85 * 30 * 125,600 = 3,196,800 N = 3196.8 kN计算混凝土轴心抗压剩余能力 Nc'：Nc' = 0.6 * fck * AcNc' = 0.6 * 30 * 125,600 = 2,257,200 N = 2257.2 kN计算钢筋的抗拉能力 Ns：Ns = As * fy其中，As为纵向钢筋的面积，fy为钢筋的屈服强度，HRB400级钢筋的屈服强度为400 MPa，即 fy = 400 N/mm^2As = (Nd - Nc') / fyAs = (1640 - 2257.2) / 400 = -154.3 mm^2由于计算结果为负数，说明纵向钢筋的面积不足以承受轴心压力设计值，因此需要增加钢筋的数量。根据设计要求，选择合适的螺旋箍筋进行构件设计。根据环境条件、使用年限和安全等级，选择HPB300级钢筋作为箍筋。根据规范要求，计算螺旋箍筋的间距和截面积。计算螺旋箍筋的间距 s：s = 0.2 * √(fck / fy)s = 0.2 * √(30 / 300) = 0.04 m = 40 mm计算螺旋箍筋的截面积 Asw：Asw = (Nd - Nc') / (fy * s)Asw = (1640 - 2257.2) / (300 * 0.04) = 13.48 mm^2根据实际情况选择合适的螺旋箍筋规格。根据计算结果，螺旋箍筋的截面积应大于等于13.48 mm^2。根据HPB300级钢筋的规格表，可以选择φ6螺旋箍筋，其截面积为28.3 mm^2。综上所述，根据螺旋箍筋柱的设计方法，可以选择φ6螺旋箍筋，并按照规定的间距进行布置，以满足给定的轴心压力设计值和安全要求。请注意，这只是一个简单的设计示例，实际设计需要根据具体规范和要求进行。