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1、5.1概概 述述N( (a a）轴心受压轴心受压N( (b b）单偏压单偏压NN( (c c）双偏压双偏压受压构件的类型受压构件的类型偏心受压构件1 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。 但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？ 纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其为圆形，且间距较密，其作用作用？5.2 5.2 轴心
2、受压构件的承载力计算轴心受压构件的承载力计算2 协助混凝土受压协助混凝土受压,减少截面尺寸减少截面尺寸 承担弯矩作用承担弯矩作用 减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。增加构件的延性增加构件的延性实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下
3、增长到屈服应力水准。使用荷载下增长到屈服应力水准。纵筋的作用纵筋的作用3箍筋的作用箍筋的作用n与纵筋组成钢筋骨架n防止纵筋受压屈曲n产生环箍作用，提高箍筋内混凝土的抗压强度与变形能力n抵抗剪力42、截面的形式和尺寸* 混凝土常用C20C40* 钢筋常用HRB335和HRB400多采用方形或矩形截面，根据需要也可采用圆形或正多边形截面。截面b min250，宜l0b30，l0h25，即bl030，hl025 。宜采用强度等级较高的砼宜采用强度等级较高的砼不宜采用高强钢筋作受压钢筋不宜采用高强钢筋作受压钢筋一、基本构造要求一、基本构造要求1、材料的强度等级53、 纵向钢筋纵向钢筋（1）直径： 12
4、mm；宜选直径较大的钢筋，以减少纵向弯曲，并防止在临近破坏时，钢筋过早压屈。 （2）配筋率： 5， 0.6（轴心受压），偏心受压每侧0.2，常用配筋率0.62。 （3）根数：n4，且为双数；圆柱6，宜8。 （4）间距及布置：纵筋应沿截面周边均匀布置，50纵筋净距300；砼保护层最小厚度C30mm。6（1）形式应采用封闭式，保证钢筋骨架的整体刚度，并保证构件在破坏阶段箍筋对砼和纵向钢筋的侧向约束作用。（2）间距：Sb、400mm及15d（绑扎骨架）或20d（焊）（3）直径：d6及d/4 (热轧)或5及d/5 (冷拔低碳钢丝)（4）箍筋加强情况：当3，d8，S10d及200（应焊）（5）复合箍筋：
5、当每边n3或b400且短边n4时，可采用单个箍筋，否则应设复合箍筋，。当长边的n3时，肯定设复箍筋。4 箍筋7箍筋形式81、 轴心受压短柱的应力分布及破坏形式柱(受压构件)lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱 长柱二、二、 配有普通箍筋的轴心受压构件配有普通箍筋的轴心受压构件试验分析：截面应变大体上均匀分布，随着外荷增大，经历了弹性阶段与弹塑性阶段，最后纵筋先达以屈服，随着荷载增加，最后混凝土达到极限应变值，混凝土被压碎而破坏。 9短柱极限承载力：混凝土：钢 筋：条件：普通钢筋（HPB235，HRB335、HRB400）NAsc s Asbh10 s=0.002Es=0.0022.0
6、105=400N/mm2则混凝土受压时钢筋未屈服，纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。受压构件不宜用高强钢筋作受压钢筋高强钢筋：此时取fy=400N/mm2短柱极限承载力：NAsc s Asbh11初始偏心产生附加弯矩在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长 柱的承载力低于短柱，(采用降低系数来考虑) 加大初始偏心，最终构件是在M，N共同作用下破坏。附加弯矩引起挠度2、轴心受压长柱的应力分布及破坏形式 稳定系数稳定系数j j 主要与柱的长细比主要与柱的长细比l l0 0/ /b b有关有关123 正截面受压承载力计算 稳定系数，反映受压构件稳定系数，反映受压构件的承载力随长细比增大而的承载力随
7、长细比增大而降低的现象。降低的现象。 = N长/N短 1.0Ac 截面面积：截面面积：当 0.03时NAsfcf y AsbhAc=AAs0.9可靠度调整系数，可靠度调整系数， 是考虑初始偏是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。心受压柱的可靠性。13短柱：1.0长柱： lo/i (或lo/b) 查表5-1 lo 构件的计算长度，与构件端部的支承条件有关。两端铰一端固定，一端铰支两端固定一端固定，一端自由实际结构按规范规定取值1.0l0.7l0.5l2.0l14 截面设计： 强度校核：验算 min = 0.6%Nu=0.9 (Asf y
8、+fcAc)安全已知：fc, f y, l0, N, 求As、A已知：bh，fc, f y, l0, As, 求Nu当Nu N4 4、公式应用、公式应用设（0.6%2%），=1初估截面尺寸151 1、试验分析、试验分析 210-3后，先外围混凝土剥落，承载力略有下降。环箍发挥作用后，承载力上升极限状态：环箍屈服，混凝土被压碎而破坏。原因：套箍作用，提高了核心混凝土的抗压承载力。构造要求：环箍需较密。应用情况：仅在轴向受力较大，而截面尺寸受到限制时采用。三、螺旋箍筋柱三、螺旋箍筋柱16箍筋的纵向约束作用（套箍作用）箍筋的纵向约束作用（套箍作用）纵向压缩当N增大，砼的横向变形足够大时，对箍筋形成径
9、向压力，反过来箍筋对砼施加被动的径向均匀约束压力。提高的承载力横向变形纵向裂纹(横向拉坏)约束横向变形，使砼处于三向受压状态17混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度18达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）2 、 正截面受压承载力计算19达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）2 、 正截面受压承载力计算20达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）达到极限状态时（保护层已剥落，不考虑）箍筋的换算纵筋面积：按体积相等原则换算2 、 正截面受压承载力计算21箍筋的换算纵筋面积：按体积相等
10、原则换算2 、 正截面受压承载力计算规范取值螺旋箍筋对承载力的影响系数螺旋箍筋对承载力的影响系数a a，当当fcu,k50N/mm2时，取时，取a a = 1.0；当当fcu,k=80N/mm2时，取时，取a a =0.85，其间直线插值。其间直线插值。22采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范规定： 按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%。 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规定： 对长细比l0/d
11、大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积Ass1和间距s有关，为保证有一定约束效果，规范规定： 螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋As 面积的25% 螺旋箍筋的间距s不应大于dcor/5，且不大于80mm，同时为方便施工，s也不应小于40mm。23压弯构件 偏心受压构件5.3 偏心受压构件的截面受力性能245.3 偏心受压构件的截面受力性能压弯构件 偏心受压构件偏心距偏心距e0=0时，轴心受压构件时，轴心受压构件当当e0时，即时，即N=0时，受弯构件时，受弯构件偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压轴心受压构件和构
12、件和受弯受弯构件构件。AssAh0asasb25偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e e0 0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关有关1 1、受拉破坏、受拉破坏M M较大，较大，N N较小较小偏心距偏心距e e0 0较大较大A As s配筋合适配筋合适一、破坏特征一、破坏特征26一、破坏特征一、破坏特征偏心受压构件的破坏形态与偏心受压构件的破坏形态与偏心距偏心距e0和和纵向钢筋配筋率纵向钢筋配筋率有关有关1 1、受拉破坏、受拉破坏 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展的应力随荷载增加发展较快，较快，首先达到屈服首先达到屈
13、服强度。强度。 此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。此后，裂缝迅速开展，受压区高度减小。 最后受压侧钢筋最后受压侧钢筋As 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。 这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受压钢筋的适筋梁相似，压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋承载力主要取决于受拉侧钢筋。 形成这种破坏的条件是形成这种破坏的条件是：偏心距偏心距e0较大，且受拉侧纵向钢筋较大，且受拉侧纵向钢筋配筋率合适配筋率合适，通常称为，通常称为大偏心受压大偏心受压。27受拉破坏时的截面应力和受拉破坏形态
14、受拉破坏时的截面应力和受拉破坏形态（a a）截面应力截面应力 （b b）受拉破坏形态受拉破坏形态 28cuNf yAs fyAs NN(a)(b)e029 2 2、受压破坏、受压破坏产生受压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小，截面全部受压或大部分受压较小，截面全部受压或大部分受压或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时As太太多多30 截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。截面受压侧混凝土和钢筋的受力较大。 而受拉侧钢筋应力较小。而受拉侧钢筋应力较小。 当相对偏心距当相对偏心
15、距e0/h0很小时，很小时，受拉侧受拉侧还可能出现还可能出现“反向破坏反向破坏”情况。情况。 截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。截面最后是由于受压区混凝土首先压碎而达到破坏。 承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，承载力主要取决于压区混凝土和受压侧钢筋，破坏时受压区高度较大，远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性质。远侧钢筋可能受拉也可能受压，破坏具有脆性性质。 第二种情况在设计应予避免第二种情况在设计应予避免，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，因此受压破坏一般为偏心距较小的情况，故常称为故常称为小偏心受压小偏心受压。 2 2、受压破坏、受压破坏产生受
16、压破坏的条件有两种情况：产生受压破坏的条件有两种情况： 当相对偏心距当相对偏心距e0/h0较小。较小。或虽然相对偏心距或虽然相对偏心距e0/h0较大，较大，但受拉侧纵向钢筋配置较多时。但受拉侧纵向钢筋配置较多时。As太太多多31受压破坏时的截面应力和受压破坏形态受压破坏时的截面应力和受压破坏形态（a a）、（）、（b b）截面应力截面应力 （c c）受压破坏形态受压破坏形态 32Nf yAs f yAs NNNsAs sAs cmax2cmax1cu(a)(c)(b)eiei33界限破坏：当受拉钢筋屈服的同时，受压边缘混凝土应变达到极限压应变。 大小偏心受压的分界：当 b 小偏心受压 ae = b 界限破坏状态 ad图7-5bcdefghAsAsh0 x0 xb0s0.0033aaay0.002二、二、大小偏心受压的分界34与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。与适筋梁和超筋梁的界限情况类似。因此，因此，相对界限受压区高度相对界限受压区高度仍为仍为:35 偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的，即仍采用以用以平截面假定平截面假定为基础
