1、第六章 受壓構件的截面承載力 1內容組成 本章的主要內容大致如圖61所示。 2內容總結 (1)根據長細比的大小，柱可分為長柱和短柱兩類。軸心受壓短柱在短期加載和長期加載的受力過程中，截面上混凝土與鋼筋的應力比值是不斷變化的，截面應力發生重分布。軸心受壓長柱在加載后將產生側向變形，從而加大了初始偏心距，產生附加彎矩，使長柱最終在彎矩和軸力共同作用下發生破壞。其受壓承載力比相應短柱的受壓承載力低，降低程度用穩定系數反映。當柱的長細比更大時，還可能發生失穩破壞。 (2)對于普通箍筋柱，箍筋的主要作用是防止縱筋壓曲，并與縱筋構成骨架。對于螺旋筋柱，螺旋箍筋的主要作用是約束截面核心混凝土，使截面核心混凝

2、土處于三向受壓狀態，提高核心混凝土的強度和變形能力，從而提高螺旋筋柱的受壓承載力和變形能力，這種作用也稱“套箍作用”。(3)偏心受壓構件正截面有大偏心受壓和小偏心受壓兩種破壞形態。大偏心受壓破壞與雙筋梁的正截面適筋受彎破壞類似，屬延性破壞類型。小偏心受壓破壞屬脆性破壞類型。偏心受壓構件正截面承載力計算采用的基本假定與受彎構件相同，因此區分兩種破壞 形態的界限相對受壓區高度系數b是與受彎構件相同的。 (4)偏心受壓構件軸向壓力的偏心距，應考慮兩種附加值：一是附加偏心距a，這主要是考慮荷載作用位置的不定性、混凝土質量的不均勻性以及施工偏差等因素對軸向壓力偏心距的影響；二是偏心距增大系數，這主要是考

3、慮偏心受壓長柱縱向撓曲對軸向力偏心距的影響。 (5)矩形截面非對稱配筋偏心受壓構件截面設計時，當eiO3h0的；可先按大偏心受壓進行計算，如果計算得到的xxb=bh0，說明確是大偏心受壓，否則應按小偏心受壓重新計算；當eiO3h0的，則可初步判定為小偏心受壓破壞。 (6)矩形截面非對稱配筋大偏心受壓構件的截面設計方法與As'未知的雙筋矩形截面受彎構件的相同。矩形截面非對稱配筋小偏心受壓構件截面設計時，令As為已知，As=minbh，當求出的>hh0時，可取x=h，s=一fy'；當N>fcbh時，應驗算反向破壞，防止As過小。 (7)矩形截面對稱配筋偏心受壓構件截面設

4、計時，對于大偏心受壓的，可直接求出x；對于小偏心受壓的可近似假定(1一O5)=O43，直接求出，從而求出As=As'。 (8)與受彎構件一樣，截面承載力復核時是一定要求出x的，有兩種情況：已知N求M，這時，有兩種算法，第一種是假定y=fy，用X=O，求出x，xx >b，說明是大偏心受壓，否則是小偏心受壓；第二種是假定x=xb，求出Nub，如果NNub，按大偏心受壓求X，否則按小偏心受壓求X。已知e0求N，這時對作用點求x。 (9)對于偏心受壓構件，無論是截面設計題還是截面復核題，是大偏心受壓還是小偏心受壓，除了在彎矩作用平面內依照偏心受壓計算外，都要驗算垂直于彎矩作用平面的軸向受

5、壓承載力，此時在考慮穩定系數時，應取b為截面高度。 (10)我國建筑工程中工字形截面受壓構件已經很少用了，這部分內容以后要刪除；雙偏壓構件也打算刪除。 (11)Nu一Mu相關曲線是指已知截面而言的，否則是畫不出相關曲線的。注意，曲線的一段是小偏心受壓的，另一段是大偏心受壓的；這些曲線的界限破壞點在一條水平線上；曲線的大偏心受壓段是以彎矩M為主導的，軸向壓力的存在對M是有利的，而曲線的小偏心受壓段則是以軸向力為主導的，彎矩M的存在對是不利的。 (12)偏心受壓構件同時承受較大剪力時，除應進行正截面承載力計算外，還應進行斜截面受剪承載力計算。軸向壓力不過份大時，它對斜截面受剪是有利的。 62重點講

6、解與難點分析 621偏心受壓構件正截面破壞形態及其判別方法 1兩種破壞形態的定義 大偏心受壓破壞形態的定義：截面進入破壞階段時，離軸向力較遠一側的縱向鋼筋受拉屈服，截面產生較大的轉動，當截面受壓區邊緣的混凝土壓應變達到其極限值后，混凝土被壓碎，截面破壞。 小偏心受壓破壞形態的定義：截面進入破壞階段后，離軸向力較遠一側的縱向鋼筋或者受拉或者受壓但始終不屈服，截面轉動較小，當截面受壓區邊緣的混凝土壓應變達到其極限值后，混凝土被壓碎，截面破壞。 可見，兩種破壞形態的相同點，是截面最終破壞都是由于受壓區邊緣混凝土被壓碎而產生的，并且離軸向力較近一側的鋼筋都受壓屈服；兩種破壞形態的不同點，是截面破壞的起

7、因不同，大偏心受壓破壞形態的起因是離軸向力較遠一側的鋼筋受拉屈服，而小偏心受壓破壞形態的破壞起因是截面受壓區邊緣混凝土壓應變接近其極限值，所以稱大偏心受壓破壞為“受拉破壞”，稱小偏心受壓破壞形態為“受壓破壞”；兩種破壞形態的根本區別，是大偏心受壓破壞時，遠離軸向力的縱向鋼筋受拉屈服，截面破壞時有明顯的預兆，屬于延性破壞類型，而小偏心受壓破壞時，遠離軸向力的縱向鋼筋不屈服，可能受拉也可能受壓，鋼筋應力是未知的，截面破壞時沒有明顯預兆，屬于脆性破壞類型。 當離軸向力較遠一側的縱向鋼筋受拉屈服與受壓區邊緣混凝土達到其極限壓應變值兩者同時發生時，稱為界限破壞。界限破壞也屬于大偏心受壓破壞形態。 2兩種

8、破壞形態的工程意義 與適筋梁相仿，大偏心受壓破壞時，截面有較大的轉動，延性好；而小偏心受壓破壞形態則與超筋梁相仿，截面轉動很小，破壞是脆性的。所以在設計地震區的框架柱時，就要求框架柱是屬于大偏心受壓破壞形態的，從而規定了柱的截面尺寸要滿足軸壓比限值的要求。在理論上，軸壓比限值就是從偏心受壓構件的界限破壞形態推導出來的，詳見疑難問題解答3-8。 3兩種破壞形態的判別 準確的判別條件是 xbh0時，屬大偏心受壓破壞； x<bh0時，屬小偏心受壓破壞。但是，當是非對稱配筋截面設計時，As、As'還不知道，求不出x，怎么辦呢?為此，現在來研究大、小偏心受壓破壞形態的計算偏心距界限問題。

9、圖62示出了矩形截面偏心受壓構件界限破壞時的截面內力計算簡圖，圖中ei,jmin為界限計算偏心距，當ei>ei,jmin時，可能產生大偏心受壓破壞形態；當eiei,jmin時，可能會產生小偏心受壓破壞形態。 由表61知，可取ei,jminh0=03。因此，當ei>03時，可初步判為大偏心受壓破壞形態；ei03時，可初步判為小偏心受壓破壞形態。當然，在選配As、As'后還應算出x值，用準確判別式來裁定，如果初步判別是錯的，則要重新計算。 現在再來研究初步判別的準確性。一般來講，當eiO3時，判為小偏心受壓的準 確性比較高一些。因為由表6-1知，當采用HBR335級和HRB40

10、0級鋼筋時，ei,jmin都大于03，所以認為ei03時，初判為小偏心受壓破壞形態也是可以的。但是，當eih0> 03時，初判為大偏心受壓破壞形態的判對率并不很高，原因是：由表61知，很多情況下，ei,jmin是大于03的；即使eih0比較小，如果離軸向力較遠一側的鋼筋A。配置得相當多的話，也會產生受拉而不屈服的情況。 622矩形截面偏心受壓構件正截面承載力計算1三個立足點(1)截面內力計算簡圖 要做到“心中有圖”。包括4個內力和9個距離，如圖63所示。 2補充條件和對策 未知數不僅包括As、As'、s、x，還包括eo。只有對稱配筋大偏心受壓截面設計時，未知數僅2個，其他情況的未知數至少是3個，但平衡方程式只有2個，所以必需要補充條件并給出解題的對策。在表62中給出了分析和對策，供參考。 3注意事項 (1)小偏心受壓時，雖然s可以是受拉的也可以是受壓的，但由于補充條件s=(一1)(b一1)規定了正號表示受拉，負號表示受壓，因此基本方程式中的s必須與補充條件相一致，即假定s。是受拉的，例如N=1fcbx+fy'As'一sAs。否則，把s假定為受壓的，則變成N=1fcbx+fy'As'一sAs，那就亂套了，除非把補充條件改為s=(一1)(1一b)。