第5章受壓構件正截面的性能與設計

Columns（Compressionmembers）軸心受壓偏心受壓承受以軸向壓力為主的構件稱受壓構件，或稱柱，如橋墩

軸心受壓構件——縱向力作用線通過截面形心。在實際中，理想的軸壓受壓構件很難找到，對荷載偏心較小時，忽略偏心的影響，按軸心受壓構件進行設計。

5.1軸心受壓構件承載力計算軸心受壓構件根據其配筋形式可分為普通箍筋柱

螺旋箍筋柱

輕軌大坪車站設計單位：重慶交通科研設計院結構設計：陳思甜結構設計：陳思甜結構設計：陳思甜5.1.1軸心受壓普通箍筋柱1．破壞特征短柱

長柱（1）.短柱P→彈性階段→砼彈塑性→縱向微裂→裂縫擴展保護層剝落→縱筋壓屈（中等強度鋼筋屈服）→砼壓碎（）。屬材料強度破壞

極限承載力

（2）.長柱長柱通常在軸心壓力及彎矩的共同作用下發生破壞，可能發生失穩破壞。

長柱的歐拉臨界力

與材料的強度無關

引入折減系數（穩定系數）2．受壓承載力計算公式

——縱向彎曲穩定系數

——全部縱向鋼筋的截面面積

A——構件毛截面面積，當縱筋配筋率大于3%時，改用

近似公式對于任意截面對于圓形截面拱圈計算長度：三鉸拱0.58La雙鉸拱0.54La無鉸拱0.36LaLa為拱軸線長度。3．構造要點材料：混凝土一般為C25~40鋼筋HRB335、HRB400截面:方形、矩形、圓形、工形、T形、空心（箱形）短邊宜大于250mm，宜

縱筋直徑，凈距不應小于50mm，中距不宜大于300mm，任一受力縱筋離角筋中心距離不大于150mm或15倍箍筋直徑，否則應設置復合箍筋。全部縱向鋼筋的配筋率不宜大于5%。箍筋直徑大于1/4縱筋直徑，且mm。間距不應大于15d，不大于構件短邊尺寸，并不大于400mm。當縱筋配筋率超過3%時，箍筋直徑不應小于8mm，間距不應大于10d，并不大于200mm。

例5-1例5-25.1.2軸心受壓螺旋箍筋柱

1．受力特點

配有螺旋箍筋的短柱，核芯混凝土處于三向受壓，試驗結果表明，極限承載力和極限變形能力都有較大提高。具有較好的延性。

螺旋箍筋柱，被約束的混凝土軸心抗壓強度要提高定義螺旋箍筋換算面積(間接鋼筋面積)

2．規范計算公式為間接鋼筋對混凝土約束的折減系數混凝土時，混凝土時，按螺旋箍筋柱算得的承載力不應大于按普通箍筋柱承載力的1.5倍下列情況之一，不應考慮間接鋼筋的作用：1）時；2）小于按普通箍筋柱計算的承載力時；3）時。例5-35.2偏心受壓構件正截面受力性能分析5.2.1破壞形態根據試驗結果，將偏心受壓分為兩類：

受拉破壞——大偏心受壓LargeEccentricity

受壓破壞——小偏心受壓SmallEccentricity1、受拉破壞——大偏心受壓破壞

破壞過程：屈服

裂縫及側向撓度急劇發展

受壓區混凝土壓碎,屈服。屬延性破壞。類似適筋受彎件破壞特征。2、受壓破壞——小偏壓

屬脆性破壞,類似超筋梁

受拉破壞及受壓破壞，截面平均應變近似符合平截面假定。受壓邊緣混凝土極限壓應變

5.2.2界限破壞受拉鋼筋屈服的同時，受壓混凝土即達到其極限壓應變

大偏壓

小偏壓

5.2.3偏壓構件M——N相關曲線及長細比影響

a點：受彎構件承載力b點：界限破壞，構件承擔的彎矩最大c點：軸心受壓構件承載力小偏壓軸力N越大，承擔的彎矩M越小大偏壓

軸力N越大，承擔的彎矩M越大

5.2.4附加偏心距，初始偏心距工程中實際存在著：荷載作用位置的不確定性混凝土質量的不均勻性施工偏差等可能產生附加彎矩取較大值M應計入二階效應影響5.2.5偏心受壓長柱的二階彎矩

1）兩端彎矩相等5.2.6重力二階效應的考慮

二階效應又稱P-δ效應偏心受壓構件中由軸向壓力在產生了撓曲變形的桿件內引起的曲率和彎矩增量。不考慮P-δ效應的條件：對于長細比滿足時同一主軸方向的桿端彎矩比由彈性穩定理論分析結果彎矩二階效應增大值與桿件兩端彎矩相對值有關，考慮混凝土的非彈性性能偏壓構件截面曲率修正系數5.3矩形截面非對稱配筋偏心受壓構件

5.3.1基本公式及適用條件1．基本假定平截面假定；不考慮拉區混凝土的作用；

受壓混凝土的極限壓應變:C50以下

C50~C80混凝土壓應力簡化為等效矩形圖形。

2．基本公式（1）受拉破壞

AsNasaieeexh0bsAsAAs(2)受壓破壞

根據平截面假定推得：

近似公式

適用條件

AsNasaseh0bsAsAAseeix工程中，過小，且較小時，全截面受壓，受壓屈服，不屈服。

對合力點取矩

AsNasash0sAsAAseeieh物理形心b計算表明，當時才需按上式進行驗算5.3.3．矩形截面非對稱配筋截面設計

（1）1.大偏心受壓例題5-4(2)例題5-52.小偏心受壓按兩種情形計算a.為了使混凝土和鋼筋充分發揮作用，總用鋼量較小整理得出：

解出

（，）式中

(2)例題5-75.3.4矩形截面非對稱配筋截面承載力復核1．彎矩作用平面內

初判按大偏心受壓計算

按小偏心受壓計算

（1）大偏壓對N作用點取矩解出x

當（2）小偏壓

N作用在以外對N作用點取矩解出

N作用在與之間

解出

當,部分截面受壓

當,全截面受壓，取

偏心距過小的情況

按教材計算臨界偏心距，取代入大偏壓基本公式2．垂直于彎矩作用平面

按軸心受壓構件驗算例題5-85.4矩形截面對稱配筋偏壓構件

在實際工程中，構件可能承受異號彎矩，在兩者數值相差不大時，為了構造簡單，施工方便，宜采用對稱配筋。

1、大偏壓

可得

屬大偏壓

代入

若

2、小偏壓

代入下列基本公式

解得，

取

代入上式計算例5-9例5-10例5-11矩形截面對稱配筋偏壓構件計算曲線5.5工字形截面偏心受壓構件

一．大偏壓時時，按矩形截面偏壓構件計算。

對稱配筋

適用條件：

適用條件：

二．小偏壓

對于過小

對合力點取矩

適用條件：

對稱配筋時

例5-12例5-13圓形截面

對于圓形截面偏壓構件，鋼筋沿周邊均勻布置，一般至少6根。

等效鋼環