混凝土柱计算

1、轴心受压普通箍筋柱的正截面受压承载力计算一般把钢筋混凝土柱按照箍筋的作用及配置方式的不同分为两种：配有纵向钢筋和 普通箍筋的柱，简称普通箍筋柱；配有纵筋和螺旋式（或焊接环式）箍筋的柱，简 称螺旋箍筋柱。最常见的轴心受压柱是普通箍筋柱，见右图。纵筋的作用是提高柱的承载力，减小扑-荷藏曲矣仔构件的截面尺寸，防止因偶然偏心产生的破坏，改善破坏时构件的延性和减小混凝 土的徐变变形。箍筋能与纵筋形成骨架，并防止纵筋受力后外凸。配有豌筋和整荷的林因是纵向钢筋起 土应力的作用，使 性质得到了较好 受压破坏的脆性 在计算时，以构件 0.002为控制条 凝土达到了棱柱 fc，相应的纵筋应长柱的破环短拄的贱坏受力

2、分析和破坏形态1）短柱的受力分析和破坏形态：配有纵筋和箍筋的短柱，在轴心荷载作用下，整个截面的应变基本上是均匀分布的。当 荷载较小时，混凝土和钢筋都处于弹性阶段。当荷载较大时，由于混凝土塑性变形的发 展，压缩变形增加的速度快于荷载增长速度。同时，在相同荷载增量下，钢筋的压应力 比混凝土的压应力增加得快，见左图。随着荷载的继续增加，柱中开始出现微细裂缝， 在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出， 混凝土被压碎，柱子即告破坏，见右图。试验表明，素混凝土棱柱体构件达到最大压应力值时的压应变值约为0.00150.002， 而钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在

3、0.00250.0035之间。其主要原到了调整混凝 混凝土的塑性 的发挥，改善了 性质。的压应变达到 件，认为此时混 体抗压强度 力值们=瓦如吕 200 x10 x 0.002 400 W mm .衬二 口、；对于 HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热轧钢筋已达到屈服强度。而对于屈服强度或条件屈服强度大于400N /mm2的钢筋，在计算fy时， 只能取400N /mm2。2 ）长柱的受力分析和破坏形态：对于长细比较大的柱子，试验表明，由各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽 略的。加载后，初始偏心距导致产生附加弯矩和相应的侧向挠度，而侧向挠度又增大了 荷载的偏心

4、距；随着荷载的增加，附加弯矩和侧向挠度将不断增大。这样相互影响的结 果，使长柱在轴力和弯矩的共同作用下发生破坏。破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝， 随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝， 侧向挠度急剧增大，柱子破坏，见右图。试验表明，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载，长细比越大，承载能力 降低越多。矿伊二一土混凝土设计规范采用稳定系数歹来表示长柱承载力的降低程度，即凯式中、N/，N挤一分别为长柱和短柱的承载力。根据中国建筑科学研究院试验资料及一 些国外的试验数据，得出稳定系数（P值主要和构件的长细比有关。长细比是指构件的计 算长度l0与其截面的

5、回转半径i之比；对于矩形截面为l0/b （b为截面的短边尺寸）。 当l0/b a1 fjbh)时，远侧钢筋也可能受压屈服。另外，当相对偏心距很小时，由于截面的实际形心和构件的几何中心不重合，当纵向受压钢 筋比纵向受拉钢筋多很多时，也会发生离轴向力作用点较远一侧的混凝土先压坏的现象，这 可称为“反向破坏”。(2)当轴向力的相对偏心距虽然较大，但却配置了特别多的受拉钢筋，致使受拉钢筋始终不 屈服。破坏时，受压区边缘混凝土达到极限压应变值，受压钢筋应力达到抗压屈服强度，而 远侧钢筋受拉而不屈服，其截面上的应力状态如左图(a)所示。破坏无明显预兆，压碎区段 较长，混凝土强度越高，破坏越带突然性，见上图

6、(c)。总之，受压破坏形态或称小偏心受压破坏形态的特点是混凝土先被压碎，远侧钢筋可能受拉 也可能受压，但都不屈服，属于脆性破坏类型。在“受拉破坏形态”与“受压破坏形态”之间存在着一种界限破坏形态，称为“界限破坏”。它不 仅有横向主裂缝，而且比较明显.其主要特征是：在受拉钢筋应力达到屈服强度的同时、 受压区混凝土被压碎。界限破坏形态也属子受拉破坏形态。试验还表明，一从加载开始到接近破坏为止，用较大的侧量标距量侧得到的偏心受压构件的 截面平均应变值都较好地符合平截面假定。下图反映了两个偏心受压试件中，截面平均应变N广冲殷206 I冰一.N洱广IS皴阳闸WMN忸牲（奏物麟再拒柱【财尊怯不同苗3!比牲

7、从加荷到破坏的N-H关案1/1一JIJ.6rjr-aC.lfiNArmr123066.3.2TOOM S37 W 虬W MOTX*偏心戋匝柳时螳血富福的平均盅竟弁布3 gJEKIfttiat ra/fco-fl. 2JI （frJ 匿忡 tKPFM 况&七工爪邮砒 L J1沿截面高度变化规律的情况。dUOO 24OT &W Q*聊icKig .Er ih 土 rd.长柱的正截面受压破坏试验表明，钢筋混凝土柱在承受偏心受压荷载后，会产生 纵向弯曲。但长细比小的柱，即所谓“短柱”，由于纵向弯 曲小，在设计时一般可忽略不计。对于长细比较大的柱则 不同，它会产生比较大的纵向弯曲，设计时必须予以考虑。

8、下图是一根长柱的荷载一侧向变形（N-f）实验曲线。偏心受压长柱在纵向弯曲影响下可能发生两种形式的破坏。长细比很大时，构件的破坏不是由于材料引起的，而是由于构件纵向弯曲失去平衡引起 的，称为失稳破坏”。当柱长细比在一定范围内时，虽然在承受偏心受压荷载后，偏心距由 0增加到0 + f,使柱的承载能力比同样截面的短柱减小，但就其破坏本质来讲，跟短柱破 坏相同，属于“材料破坏”即为截面材料强度耗尽的破坏。在下图中，示出了截面尺寸、配筋和材料强度等完全相同，仅长细比不相同的3根柱，从 加载到破坏的示意图。下图中的曲线ABCD表示某钢筋混凝土偏心受压构件截面材料破坏时的承载力M与N 之间的关系。直线OB表

9、示长细比小的短柱从加载到破坏点B时N与M的关系线，由 于短柱的纵向弯曲很小，可假设偏心距自始至终是不变的，即M/N为常数，所以其变化轨 迹是直线，属“材料破坏”。曲线OC是长柱从加载到破坏点C时N和M的关系曲线。 在长柱中，偏心距是随着纵向力的加大而不断非线性增加的，也即M/N是变数，所以其变 化轨迹呈曲线形状，但也属“材料破坏”。若柱的长细比很大时，则在没有达到M，N的 材料破坏关系曲线ABCD前，由于轴向力的微小增量AN可引起不收敛的弯矩M的增加 而破坏，即“失稳破坏”。曲线OE即属于这种类型；在E点的承载力已达最大，但此时载 面内的钢筋应力并未达到屈服强度，混凝土也未达到极限压应变值。在

10、左图中还能看到，这 三根柱的轴向力偏心距e z值虽然相同，但其承受纵向力N值的能力是不同的，分别为 N。牛% .这表明构件长细比的加大会降低构件的正截面受压承载力。产生这一现象的原 因是，当长细比较大时，偏心受压构件时，偏心受压构件的纵向弯曲引起了不可忽略的二 阶弯矩。第6章钢筋混凝土受拉承载力计算基本概念：偏心受拉构件根据纵向拉力N的作用位置不同，其受力破坏特点可分为大、小偏心受拉构 件，也就是纵向拉力N的作用线在钢筋As和A，s之外或钢筋As和A；之间，是判定大小偏心受拉 的界限。一、小偏心受拉构件当偏心距 - A2。时；偏心受拉构件破坏时，全截面混凝土裂通，而退出工作，拉力全 部由钢筋承担。