建筑結構第三章第1頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件主要內容：軸心受壓構件承載力計算軸心受拉構件承載力計算重點：軸心受壓構件承載力計算第2頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算1軸心受壓構件的實際應用

多高層建筑中的框架柱，單層工業廠房中屋架的上弦桿，橋梁結構中的橋墩，拱、樁等均屬于受壓構件。利用混凝土構件承受以軸向壓力為主的內力，可以充分發揮混凝土材料的強度優勢，因而在工程結構中混凝土受壓構件應用比較普遍。建筑實際結構中，理想的軸心受壓構件幾乎是不存在的，這是因為：

通常施工制造的誤差、荷載作用位置的不確定性、混凝土質量的不均勻性等，使得上述構件存在一定的初始偏心距。第3頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算框架結構中的柱(ColumnsofFrameStructure)第4頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算屋架結構中的上弦桿(TopChordofRoofTrussStructure)第5頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算樁基礎(PileFoundation)第6頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算2普通箍筋柱與螺旋箍筋柱

實際工程結構中，一般把承受軸向壓力的鋼筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式分為兩種：

普通箍筋柱（TiedColumns）配有縱向鋼筋和普通箍筋的柱

螺旋箍筋柱（SpiralColumns）配有縱向鋼筋和螺旋箍筋的柱縱筋的作用：

提高承載力，減小截面尺寸提高混凝土的變形能力抵抗構件的偶然偏心減小混凝土的收縮與徐第7頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算普通鋼箍柱TiedColumns螺旋鋼箍柱SpiralColumns2/2第8頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算3短柱與長柱

短柱（ShortColumns）是如何形成的？我們通常將柱的截面尺寸與柱長之比較小的柱，稱為短柱。在實際結構中，帶窗間墻的柱、高層建筑地下車庫的柱子，以及樓梯間處的柱都容易形成短柱。窗間墻的短柱第9頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算

受壓短柱的破壞過程

在開始加載時，混凝土和鋼筋都處于彈性工作階段，鋼筋和混凝土的應力基本上按彈性模量的比值來分配。

隨著荷載的增加，混凝土應力的增加愈來愈慢，而鋼筋的應力基本上與其應變成正比增加，柱子變形增加的速度就快于外荷增加的速度。隨著荷載的繼續增加，柱中開始出現微小的縱向裂縫。應力軸力混凝土的應力增長鋼筋應力增長第10頁，課件共20頁，創作于2023年2月第四章受彎構件3.1軸心受壓構件承載力計算

在臨近破壞荷載時，柱身出現很多明顯的縱向裂縫，混凝土保護層剝落，箍筋間的縱筋被壓曲向外鼓出，混凝土壓碎。

柱子發生破壞時，混凝土的應變達到其抗壓極限應變，而鋼筋的應力一般小于其屈服強度。第11頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算

什么是長柱（SlenderColumns）我們通常將截面尺寸與柱長之比較大的柱定義為長柱。在實際結構中，一般的框架柱、門廳柱等都屬于長柱。軸心受壓長柱與短柱的主要受力區別在于：由于偏心所產生的附加彎矩和失穩破壞在長柱計算中必須考慮。第12頁，課件共20頁，創作于2023年2月第3章軸心受力構件3.1軸心受壓構件承載力計算

軸心受壓長柱的破壞過程由于初始偏心距的存在，構件受荷后產生附加彎矩，伴之發生橫向撓度。構件破壞時，首先在靠近凹邊出現大致平行于縱軸方向的縱向裂縫，同時在凸邊出現水平的橫向裂縫，隨后受壓區混凝土被壓潰，縱筋向外鼓出，橫向撓度迅速發展，構件失去平衡，最后將凸邊的混凝土拉斷。《混凝土結構設計規范》采用穩定系數來表示長柱承載力的降低程度。第13頁，課件共20頁，創作于2023年2月軸心受壓長柱穩定系數φ

主要與柱的長細比l0/b有關，穩定系數的定義如下：3.1軸心受壓構件承載力計算l0/bl0/dl0/iφl0/bl0/dl0/iφ≤8≤728≤1.030261040.52108.5350.9832281110.481210.5420.953429.51180.441412480.9236311250.41614550.8738331320.361815.5620.814034.51390.322017690.754236.51460.292219760.744381530.262421830.6546401600.232622.5900.64841.51670.212824970.5650431740.19《規范》給出的穩定系數與長細比的關系第3章軸心受力構件第14頁，課件共20頁，創作于2023年2月3.1軸心受壓構件承載力計算4普通箍筋柱受壓承載力的計算

計算簡圖fcf’yA’sNf’yA’sA’s

計算公式第3章軸心受力構件第15頁，課件共20頁，創作于2023年2月3.1軸心受壓構件承載力計算

核心區混凝土三軸受壓狀態的產生5軸心受壓螺旋式箍筋柱正截面承載力計算fyAss1

dcorfyAss1S第3章軸心受力構件第16頁，課件共20頁，創作于2023年2月3.1軸心受壓構件承載力計算f——為被約束后混凝土的軸心抗壓強度;β——為系數。混凝土受到的徑向壓應力值的計算方法螺旋式或焊接環式間接鋼筋柱的承載力計算公式第3章軸心受力構件第17頁，課件共20頁，創作于2023年2月3.2軸心受拉構件承載力計算《混凝土結構設計規范》有關螺旋箍的規定：

螺旋箍筋計算的承載力不應大于按普通箍筋柱受壓承載力的50%。

對長細比l0/d大于12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用。

螺旋箍筋的換算面積Ass0不得小于全部縱筋A‘s

面積的25%

螺旋箍筋的間距s不應大于80mm及dcor/5，也不應小于40mm。第3章軸心受力構件第18頁，課件共20頁，創作于2023年2月3.2軸心受拉構件承載力計算工程實際中的軸心受拉構件包括桁架式屋架的受拉桿、拱的拉桿以及水池的池壁等。軸心受拉構件從加載到破壞，其受力過程分為三個階段：從加載到砼受拉開裂前，為彈性階段；砼開裂后到鋼筋即將屈服，為第二階段；受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼筋達到屈服，為第三階段，此時混凝土裂縫開展很大，可以認為構件達到了破壞狀態。破壞特征：軸心受拉構件破壞時，混凝土不承受拉力，全部拉力由鋼筋來承受。軸心受拉破壞時混凝土裂縫貫通，縱向拉鋼筋達到其受拉屈服強度，正截面承載力公式如下：

——縱向鋼筋抗拉強度設計值；N

——軸心受拉承載力設計值。

第3章軸心受力構件第19頁，課件共20頁，創作于2023年2月小結普通鋼箍軸心受壓構件在計算上分為長柱和短柱。對于軸心受壓構件的受壓承