1、5.1 概概 述述受壓構(gòu)件受壓構(gòu)件承受軸向壓力為主的構(gòu)件承受軸向壓力為主的構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件 理想的不存在理想的不存在 單向偏心受壓?jiǎn)蜗蚱氖軌?主要介紹主要介紹偏心受壓構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件 雙向偏心受壓雙向偏心受壓分分類類應(yīng)用：鋼筋混凝土柱、桁架受壓腹桿和弦桿、剪力墻應(yīng)用：鋼筋混凝土柱、桁架受壓腹桿和弦桿、剪力墻一、材料原因：高強(qiáng)度鋼筋應(yīng)力得不到發(fā)揮原因：高強(qiáng)度鋼筋應(yīng)力得不到發(fā)揮選用：宜高不宜低，選用：宜高不宜低， C25，一般，一般C30C40混凝土混凝土 原因：承載力主要取決于混凝土強(qiáng)度，原因：承載力主要取決于混凝土強(qiáng)度， 減小構(gòu)件截面尺寸、節(jié)約鋼筋減小構(gòu)件截面尺寸、節(jié)約鋼筋鋼筋

2、選用：選用：HRB335、HRB400、或、或RRB400不宜高不宜高 截面形式截面形式l0/b30，l0/h25矩形截面矩形截面工字形截面工字形截面單廠房的預(yù)制柱單廠房的預(yù)制柱圓形截面圓形截面橋墩、樁和公共建筑中的柱橋墩、樁和公共建筑中的柱截面尺寸截面尺寸截面尺寸不宜過(guò)小截面尺寸不宜過(guò)小模數(shù)模數(shù)邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)800mm，為，為50mm邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)800mm，為，為100mm 1、縱向鋼筋、縱向鋼筋（1）作用）作用 協(xié)助砼承壓；協(xié)助砼承壓； 承受拉應(yīng)力（承受拉應(yīng)力（M引起、偶然偏心矩、收縮、溫度引起、偶然偏心矩、收縮、溫度 應(yīng)力變化引起應(yīng)力變化引起） 防止砼脆性破壞防止砼脆性破壞 減小砼的徐變減小砼的徐

3、變（2）構(gòu)造）構(gòu)造常用直徑：常用直徑：1632mm保證骨架剛度保證骨架剛度直徑直徑 412mm宜采用較大直徑宜采用較大直徑沿截面四邊均勻布置沿截面四邊均勻布置凈距凈距 50mm，中距，中距 300mm保護(hù)層：保護(hù)層： 30，d max 布置布置全部：全部： 0.6% （砼砼C60時(shí)，時(shí)， 0.7%）受壓一側(cè)：受壓一側(cè)： 0.2%配筋率配筋率max： 5%（一般（一般 3%）min (1) 作用作用承受剪力；承受剪力； 防止縱筋壓屈；防止縱筋壓屈； 固定縱筋位置，并形成骨架；固定縱筋位置，并形成骨架； 約束核心砼變形，提高砼強(qiáng)度和變形能力；約束核心砼變形，提高砼強(qiáng)度和變形能力； (2)構(gòu)造構(gòu)造須

4、封閉須封閉 d/4，6mmmax當(dāng)當(dāng)3%時(shí)：時(shí)： 8mm直徑直徑 b，400mmmin間距間距綁扎骨架：綁扎骨架： 15d，焊接骨架：焊接骨架： 20d當(dāng)當(dāng)3%時(shí)：時(shí)： 10d，200mmminll內(nèi)內(nèi)受拉筋：受拉筋： 5d，100mmmin受壓筋：受壓筋： 10d，200mmminb400mm且每邊縱筋且每邊縱筋3根時(shí)；根時(shí)；b 400mm且每邊縱筋且每邊縱筋4根時(shí)根時(shí)。復(fù)合箍筋復(fù)合箍筋注意：注意：禁止采用內(nèi)折角的箍筋禁止采用內(nèi)折角的箍筋受拉后有拉直趨勢(shì)，受拉后有拉直趨勢(shì)， 使混凝土崩裂。使混凝土崩裂。實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想軸心受壓構(gòu)件幾乎不存在。實(shí)際結(jié)構(gòu)中，理想軸心受壓構(gòu)件幾乎不存在。原因：施工

5、誤差、荷載作用位置不確定性、砼質(zhì)量不均勻等，原因：施工誤差、荷載作用位置不確定性、砼質(zhì)量不均勻等， 導(dǎo)致存在一定的初始偏心距。導(dǎo)致存在一定的初始偏心距。應(yīng)用：以恒載為主的等跨多層房屋內(nèi)柱、桁架中受壓腹桿等應(yīng)用：以恒載為主的等跨多層房屋內(nèi)柱、桁架中受壓腹桿等 可近似按軸壓構(gòu)件計(jì)算。可近似按軸壓構(gòu)件計(jì)算。一、普通箍筋柱一、普通箍筋柱 1、受力特點(diǎn)、受力特點(diǎn) 短柱（矩形截面短柱（矩形截面lo/h 8；圓形；圓形lo/d7） N較小時(shí)：鋼筋和砼共同承擔(dān)，以砼為主；較小時(shí)：鋼筋和砼共同承擔(dān)，以砼為主； N較大時(shí)：鋼筋應(yīng)力增長(zhǎng)快，砼增長(zhǎng)緩慢；較大時(shí)：鋼筋應(yīng)力增長(zhǎng)快，砼增長(zhǎng)緩慢；破壞特點(diǎn)：縱筋破壞特點(diǎn)：縱筋

6、先達(dá)先達(dá) fy，砼后達(dá)極限壓應(yīng)變，砼后達(dá)極限壓應(yīng)變0.002；外觀特征：出現(xiàn)縱向裂縫，保護(hù)層脫落，箍筋間縱筋外觀特征：出現(xiàn)縱向裂縫，保護(hù)層脫落，箍筋間縱筋 向外突鼓呈燈籠狀。向外突鼓呈燈籠狀。應(yīng)力變化應(yīng)力變化 長(zhǎng)柱長(zhǎng)柱破壞特點(diǎn)：產(chǎn)生附加彎矩和彎曲變形（側(cè)向撓度）破壞特點(diǎn)：產(chǎn)生附加彎矩和彎曲變形（側(cè)向撓度）凹邊：產(chǎn)生縱向裂縫凹邊：產(chǎn)生縱向裂縫箍筋間縱筋壓屈向外突鼓箍筋間縱筋壓屈向外突鼓 砼壓碎；砼壓碎；凸邊：受拉產(chǎn)生橫向裂縫。凸邊：受拉產(chǎn)生橫向裂縫。 外觀特征外觀特征試驗(yàn)表明：試驗(yàn)表明：長(zhǎng)柱承載力低于其他條件相同的短柱承載力。長(zhǎng)柱承載力低于其他條件相同的短柱承載力。處理：引入穩(wěn)定系數(shù)處理：引入穩(wěn)

7、定系數(shù)反映軸壓構(gòu)件由于產(chǎn)生反映軸壓構(gòu)件由于產(chǎn)生縱向彎曲縱向彎曲 對(duì)承載力對(duì)承載力 的影響的影響。suluNN 穩(wěn)定系數(shù)，主要與柱的長(zhǎng)細(xì)比穩(wěn)定系數(shù)，主要與柱的長(zhǎng)細(xì)比l0/b有關(guān)（表有關(guān)（表5-1）)(9 . 0sycuAfAfNN0.9可靠度調(diào)整系數(shù)，是考慮初始偏心影響，以及主要承可靠度調(diào)整系數(shù)，是考慮初始偏心影響，以及主要承 受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。2、計(jì)算公式Nul長(zhǎng)柱受壓承載力長(zhǎng)柱受壓承載力Nus短柱受壓承載力短柱受壓承載力1、受力性能、受力性能 螺旋箍約束混凝土橫向變形螺旋箍約束混凝土橫向變形 核心混凝土處三向受壓狀態(tài)核心混凝土處三向受壓狀態(tài) 混凝

8、土強(qiáng)度提高混凝土強(qiáng)度提高 結(jié)論：螺旋箍筋柱可有效提高結(jié)論：螺旋箍筋柱可有效提高 軸壓構(gòu)件承載力。軸壓構(gòu)件承載力。 普通鋼箍柱螺旋鋼箍柱 二、配有縱筋和間接鋼筋（螺旋式）的柱二、配有縱筋和間接鋼筋（螺旋式）的柱 2、計(jì)算公式、計(jì)算公式 )AfAfAf(.NNssoysycorcu29042corcordAsAdAsscorsso1Acor核心砼截面面積；核心砼截面面積；Asso螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的換算截面面積；螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的換算截面面積；Ass1螺旋式或焊接環(huán)式單根間接鋼筋的截面面積；螺旋式或焊接環(huán)式單根間接鋼筋的截面面積； s 間接鋼筋沿構(gòu)件軸線方向的間距；間接鋼筋沿構(gòu)件軸線

9、方向的間距； 間接鋼筋對(duì)砼約束的折減系數(shù)，間接鋼筋對(duì)砼約束的折減系數(shù)，1.00.85； 3、相關(guān)規(guī)定、相關(guān)規(guī)定 如螺旋箍筋配置過(guò)多，極限承載力提高過(guò)大，則會(huì)在遠(yuǎn)未達(dá)如螺旋箍筋配置過(guò)多，極限承載力提高過(guò)大，則會(huì)在遠(yuǎn)未達(dá) 極限承載力之前保護(hù)層剝落極限承載力之前保護(hù)層剝落，而影響正常使用而影響正常使用。 規(guī)定：按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓規(guī)定：按螺旋箍筋計(jì)算的承載力不應(yīng)大于按普通箍筋柱受壓 承載力的承載力的50%。普通鋼箍柱普通鋼箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？ 縱筋縱筋的作用的作用？螺旋鋼箍柱螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀為圓形，且間距較密，：箍筋的形狀為圓形，且間距較密， 其作用其作用？

10、注意：注意：對(duì)長(zhǎng)細(xì)比對(duì)長(zhǎng)細(xì)比l0/d12的的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。 原因：長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大原因：長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大縱向彎曲變形大縱向彎曲變形大截面不全部受壓截面不全部受壓 螺旋箍筋約束作用得不到有效發(fā)揮。螺旋箍筋約束作用得不到有效發(fā)揮。 結(jié)論：螺旋箍筋約束效果結(jié)論：螺旋箍筋約束效果Nu與其截面面積與其截面面積Ass1和間距和間距s 有關(guān)有關(guān)。螺旋箍筋換算螺旋箍筋換算面積面積Ass0 全部縱筋全部縱筋A(yù)s/ 的的25% 規(guī)定規(guī)定 dcor/5，且，且 80mm 40mm方便施工方便施工螺旋箍筋間距螺旋箍筋間距s5.4 矩形截面偏壓構(gòu)件正截面承載能力=M=N e0NAssANe

11、0AssA壓彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件偏心距偏心距e0=0時(shí)，軸心受壓構(gòu)件時(shí)，軸心受壓構(gòu)件e0 (即即N=0)時(shí)，受彎構(gòu)件時(shí)，受彎構(gòu)件偏壓構(gòu)件介于軸壓構(gòu)件偏壓構(gòu)件介于軸壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件之間和受彎構(gòu)件之間。AssAh0aabas/as一、破壞特征一、破壞特征 偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心受壓構(gòu)件的破壞形態(tài)與偏心距偏心距e0和和縱向鋼筋配筋率縱向鋼筋配筋率有關(guān)。有關(guān)。1、大偏心受壓破壞、大偏心受壓破壞 形成條件：形成條件： 偏心距偏心距e0較大，且受較大，且受拉一側(cè)縱筋適量。拉一側(cè)縱筋適量。破壞特征：破壞特征：破壞特點(diǎn)破壞特點(diǎn)： 受拉鋼筋屈服受拉鋼筋屈服受壓鋼筋屈服受壓鋼筋屈服受壓砼壓碎，有明顯預(yù)兆，受

12、壓砼壓碎，有明顯預(yù)兆，屬延性破壞。屬延性破壞。外觀特征外觀特征： 受拉砼產(chǎn)生水平裂縫并開(kāi)展受拉砼產(chǎn)生水平裂縫并開(kāi)展裂縫尾端（小三角區(qū)域）砼壓碎裂縫尾端（小三角區(qū)域）砼壓碎 。 取決因素取決因素：主要取決于受拉側(cè)鋼筋。：主要取決于受拉側(cè)鋼筋。受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)N一側(cè)：受拉一側(cè)：受拉近近N一側(cè)：受壓一側(cè)：受壓砼：達(dá)砼：達(dá)ft開(kāi)裂開(kāi)裂鋼筋鋼筋:sfy砼：達(dá)砼：達(dá)cu壓碎壓碎鋼筋鋼筋:s/fy/大偏心受壓破壞時(shí)截面應(yīng)力狀態(tài)大偏心受壓破壞時(shí)截面應(yīng)力狀態(tài) fyAs fyAsNMM較大，較大，N較小較小偏心距偏心距e0較大較大 fyAs fyAsN2、小偏心受壓破壞、小偏心受壓破壞形成條件形成條件：或或e

13、0/h0較大，但受拉較大，但受拉側(cè)縱筋配置較多時(shí)。側(cè)縱筋配置較多時(shí)。相對(duì)偏心距相對(duì)偏心距e0/h0較小；較小；受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)N一側(cè)一側(cè)近近N一側(cè)：受壓一側(cè)：受壓受拉受拉受壓受壓砼：達(dá)砼：達(dá)cu壓碎壓碎鋼筋鋼筋:s/fy/應(yīng)力很小應(yīng)力很小破壞特征：破壞特征：破壞特征破壞特征受壓鋼筋屈服受壓鋼筋屈服受壓砼壓碎，而受拉側(cè)鋼筋未屈服，屬脆性破壞。受壓砼壓碎，而受拉側(cè)鋼筋未屈服，屬脆性破壞。外觀特點(diǎn)外觀特點(diǎn) ：遠(yuǎn)遠(yuǎn)N側(cè)砼可能有水平裂縫（很小側(cè)砼可能有水平裂縫（很小），受壓區(qū)砼（較大區(qū)域）壓碎），受壓區(qū)砼（較大區(qū)域）壓碎。取決因素取決因素： 主要取決于受壓側(cè)砼。主要取決于受壓側(cè)砼。 sAs fyAs

14、Ne0大，大，As太多太多 sAs fyAsNe0/h0較小較小小偏心受壓破壞時(shí)截面應(yīng)力狀態(tài)小偏心受壓破壞時(shí)截面應(yīng)力狀態(tài)3、大、小偏壓破壞的界限、大、小偏壓破壞的界限兩類破壞相同點(diǎn)：兩類破壞相同點(diǎn)：受壓鋼筋屈服達(dá)受壓鋼筋屈服達(dá)fy/受壓砼達(dá)受壓砼達(dá)cu壓碎壓碎兩類破壞根本區(qū)別：距兩類破壞根本區(qū)別：距N N較遠(yuǎn)一側(cè)鋼筋是否較遠(yuǎn)一側(cè)鋼筋是否達(dá)達(dá)fy屈服屈服。“界限狀態(tài)界限狀態(tài)”受拉鋼筋達(dá)受拉鋼筋達(dá)fy與與受壓砼達(dá)受壓砼達(dá)cu同時(shí)達(dá)到。同時(shí)達(dá)到。b：大偏心受壓：大偏心受壓b：小偏心受壓：小偏心受壓 顯然：同受彎構(gòu)件適筋梁與超筋梁的界限情況類似。顯然：同受彎構(gòu)件適筋梁與超筋梁的界限情況類似。判斷：依據(jù)

15、判斷：依據(jù)b N與與M的內(nèi)力相關(guān)影響的內(nèi)力相關(guān)影響大偏壓時(shí)：大偏壓時(shí)：N增加增加Mu增大增大有利有利小偏壓時(shí)：小偏壓時(shí)：N增加增加Mu減小減小不利不利界限時(shí)：界限時(shí)： Nb一定一定Mu達(dá)最大值達(dá)最大值4、NuMu相關(guān)曲線相關(guān)曲線Nb小偏壓小偏壓 界限界限大偏壓大偏壓破壞破壞安全安全彎矩為零時(shí)，軸壓承載力達(dá)到最大（彎矩為零時(shí)，軸壓承載力達(dá)到最大（b點(diǎn)）。點(diǎn)）。軸力為零時(shí)，為受彎承載力（軸力為零時(shí)，為受彎承載力（a點(diǎn)）點(diǎn)）;軸壓軸壓a受彎受彎b承載力狀態(tài)承載力狀態(tài)一組內(nèi)力（一組內(nèi)力（N、M）位于曲線上：處于極限狀態(tài)；）位于曲線上：處于極限狀態(tài)；一組內(nèi)力（一組內(nèi)力（N、M）位于曲線內(nèi)：未達(dá)極限狀態(tài)，

16、是安全的；位于曲線內(nèi)：未達(dá)極限狀態(tài)，是安全的；一組內(nèi)力（一組內(nèi)力（N、M）位于位于曲線外：承載力不足，是不安全的。曲線外：承載力不足，是不安全的。 NM0如截面尺寸和材料強(qiáng)度保持不變，如截面尺寸和材料強(qiáng)度保持不變，Nu- -Mu相關(guān)曲線隨配筋率的增加相關(guān)曲線隨配筋率的增加而向外側(cè)增大。而向外側(cè)增大。NbNM5、附加偏心矩、附加偏心矩ea引入原因引入原因荷載作用位置的不定性；荷載作用位置的不定性；砼質(zhì)量的不均勻性；砼質(zhì)量的不均勻性；配筋的不對(duì)稱性；配筋的不對(duì)稱性；施工偏差等。施工偏差等。ea取值：取值：ea20mm，h/30max （h偏心方向截面尺寸）偏心方向截面尺寸）處理方法：以處理方法：以

17、eie0ea代替代替e06、偏心矩增大系數(shù)、偏心矩增大系數(shù)引入原因引入原因壓力壓力N作用下作用下 產(chǎn)生側(cè)向撓度產(chǎn)生側(cè)向撓度f(wàn)；產(chǎn)生附加彎矩（增大）。產(chǎn)生附加彎矩（增大）。yxeiNNeil0N( ei+f）NeiyfMN（ei+y） Nei Ny初始彎矩初始彎矩 附加彎矩附加彎矩初始彎矩：初始彎矩： MNei 構(gòu)件產(chǎn)生構(gòu)件產(chǎn)生側(cè)向撓度側(cè)向撓度y后彎矩為：后彎矩為：處理方法處理方法： 以以ei 代替代替ei取值：取值：212140011hlheooi）（1501NAf.c101015102hl.iiiieNefNefeNM1跨中截面（撓度跨中截面（撓度f(wàn) ）：）：1構(gòu)件曲率對(duì)構(gòu)件曲率對(duì)ei的影響

18、系數(shù)的影響系數(shù)2構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比對(duì)ei的影響系數(shù)的影響系數(shù)規(guī)定：規(guī)定：短柱（長(zhǎng)細(xì)比短柱（長(zhǎng)細(xì)比l0/h5） 不考慮附加彎矩的影響，屬材料破壞，取不考慮附加彎矩的影響，屬材料破壞，取1。長(zhǎng)柱（長(zhǎng)柱（5l0/h30） 考慮附加彎矩影響，仍屬材料破壞，承載力降低很多，考慮附加彎矩影響，仍屬材料破壞，承載力降低很多， 取取1。細(xì)長(zhǎng)柱（細(xì)長(zhǎng)柱（l0/h30） 屬于失穩(wěn)破壞，實(shí)際工程中避免采用。屬于失穩(wěn)破壞，實(shí)際工程中避免采用。 二、矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力二、矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面承載力大偏心受壓（受拉破壞）大偏心受壓（受拉破壞） fyAs fyAsNeei sysycuAfAfbxf

19、NN1)ah(Af)xh(bxfeNssyc0012sia/hee21、基本公式、基本公式8080.fbysysyff sssycuAAfbxfNN1)ah(Af)xh(bxfeN/ssyc0012小偏心受壓（受壓破壞）小偏心受壓（受壓破壞） fyAs fyAsNeeisAs2、矩形截面偏壓構(gòu)件對(duì)稱配筋的正截面承載力計(jì)算、矩形截面偏壓構(gòu)件對(duì)稱配筋的正截面承載力計(jì)算對(duì)稱配筋截面對(duì)稱配筋截面即即As=As，fy = fy，as= as采用原因：采用原因：受壓構(gòu)件常承受變號(hào)彎矩作用；受壓構(gòu)件常承受變號(hào)彎矩作用； 方便施工。方便施工。判別大、小偏心受壓判別大、小偏心受壓01bhfNc/s/ysyAfAf由于由于故由大偏壓公式可得：故由大偏壓公式可得：b：為大偏心受壓：為大偏心受壓b：為小偏心受壓：為小偏心受壓 大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算x=N /a a1 1 fcb)ah(f)/xh(bxfNeAA/sycss0012 sysycuAfAfbxfNN1小偏心受壓構(gòu)