第九章 钢筋砼轴向受力构件三

第九章钢筋砼轴向受力构件受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。第九章钢筋砼轴向受力构件第九章钢筋砼轴向受力构件9.1钢筋砼轴心受压构件的承载力计算◆

在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。◆

通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。◆

但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱：箍筋的作用？纵筋的作用？螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用？纵筋的作用：◆

协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率：0.4%(单侧0.2%)◆

承担弯矩作用◆

减小持续压应力下混凝土收缩和徐变的影响。实验表明，收缩和徐变能把柱截面中的压力由混凝土向钢筋转移，从而使钢筋压应力不断增长。压应力的增长幅度随配筋率的减小而增大。如果不给配筋率规定一个下限，钢筋中的压应力就可能在持续使用荷载下增长到屈服应力水准。第九章钢筋砼轴向受力构件第九章钢筋砼轴向受力构件普通钢箍柱轴心受压短柱轴心受压长柱稳定系数稳定系数j主要与柱的长细比l0/b有关折减系数

0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴压受压柱的可靠性。9.2偏心受压构件的破坏形态

压弯构件偏心受压构件第九章钢筋砼轴向受力构件压弯构件偏心受压构件偏心距e0=0时当e0→∞时，即N=0偏心受压构件的受力性能和破坏形态界于轴心受压构件和受弯构件。第九章钢筋砼轴向受力构件偏心受压构件的破坏形态与偏心距e0和纵向钢筋配筋率有关1.受拉破坏第九章钢筋砼轴向受力构件M较大，N较小偏心距e0较大As配筋合适第九章钢筋砼砼轴向受力构件◆截面受拉侧混凝土土较早出现裂缝，，As的应力随荷载增加加发展较快，首先达到屈服。◆此后，裂缝迅速开开展，受压区高度度减小。◆最后受压侧钢筋A's受压屈服，压区混混凝土压碎而达到到破坏。◆这种破坏具有明显显预兆，变形能力力较大，破坏特征征与配有受压钢筋筋的适筋梁相似，，承载力主要取决于于受拉侧钢筋。◆形成这种破坏的条条件是：偏心距e0较大，且受拉侧纵纵向钢筋配筋率合合适，通常称为大偏心受压。受拉破坏2.受压破坏产生受压破坏的条条件有两种情况：：⑴当相对偏心距e0/h0较小第九章钢筋砼砼轴向受力构件⑵或虽然相对偏心心距e0/h0较大，但受拉侧纵纵向钢筋配置较多多时As太多第九章钢筋砼砼轴向受力构件◆截面受压侧混凝土土和钢筋的受力较较大。◆而受拉侧钢筋应力力较小。◆当相对偏心距e0/h0很小时，‘受拉侧侧’还可能出现受受压情况。◆截面最后是由于受受压区混凝土首先先压碎而达到破坏坏。◆承载力主要取决于于压区混凝土和受受压侧钢筋，破坏坏时受压区高度较较大，受拉侧钢筋筋未达到受拉屈服，破坏具有脆性性性质。◆第二种情况在设计计应予避免，因此受压破坏一一般为偏心距较小小的情况，故常称称为小偏心受压。受压破坏产生受压破坏的条条件有两种情况：⑴当相对偏心距e0/h0较小。⑵或虽然相对偏心心距e0/h0较大，但受拉侧纵向向钢筋配置较多时时。As太多第九章钢筋砼砼轴向受力构件二、偏心受压构件件正截面承载力计计算◆偏心受压正截面受受力分析方法与受受弯情况是相同的的，即仍采用以平截面假定为基础的计算理论论。◆根据混凝土和钢筋筋的应力-应变关系，即可分分析截面在压力和和弯矩共同作用下下受力全过程。◆对于正截面承载力力的计算，同样可可按受弯情况，对对受压区混凝土采采用等效矩形应力力图。◆等效矩形应力图的强度为afc，等效矩形应力图图的高度与中和轴轴高度的比值为b。第九章钢钢筋砼轴轴向受力构构件1.受拉破破坏和受压压破坏的界界限◆即受拉钢筋屈屈服与受压区混凝凝土边缘极极限压应变变ecu同时达到。。◆与适筋梁和和超筋梁的的界限情况况类似。◆因此，相对界限受受压区高度度仍为。第九章钢钢筋砼轴轴向受力构构件当x≤xb时当x>xb时第九章钢钢筋砼轴轴向受力构构件—受拉破坏(大偏心受压压)—受压破坏(小偏心受压压)2.受拉一一侧的钢筋筋应力ss由平截面假假定可得第九章钢钢筋砼轴轴向受力构构件x=bxnss=Eses受拉一侧的的钢筋应力力ssx=bxnss=Eses为避免采用用上式出现现x的三次方程考虑：当x=xb，ss=fy；第九章钢钢筋砼轴轴向受力构构件当x=b，ss=0第九章钢钢筋砼轴轴向受力构构件3.附加加偏心距距和偏心心距增大大系数由于施工工误差、、计算偏偏差及材材料的不不均匀等等原因，，实际工工程中不不存在理理想的轴轴心受压压构件。。为考虑虑这些因因素的不不利影响响，引入入附加偏心心距，即在正截截面压弯弯承载力力计算中中，偏心心距取计计算偏心心距e0=M/N与附加偏偏心距ea之和，称称为初始偏心心距ei。参考以往往工程经经验和国国外规范范，附加加偏心距距ea取20mm与h/30两者中的的较大值值，此处处h是指偏心心方向的的截面尺尺寸。（1）附附加偏心心距（2）偏偏心距增增大系数数◆由于侧向向挠曲变变形，轴轴向力将将产生二阶效应应，引起附附加弯矩矩。◆◆

图示典型偏心受压柱，跨中侧向挠度为

f。◆

对跨中截面，轴力N的偏心距为ei+f

，即跨中截面的弯矩为

M=N(ei+f)。◆

在截面和初始偏心距相同的情况下，柱的长细比l0/h不同，侧向挠度

f的大小不同，影响程度会有很大差别，将产生不同的破坏类型。第九章钢钢筋筋砼轴向向受力构构件◆对于长细比l0/h≤8的短柱。◆侧向挠度f与初始偏心距距ei相比很小。◆柱跨中弯矩M=N(ei+f)随轴力N的增加基本呈呈线性增长。。◆直至达到截面面承载力极限限状态产生破破坏。◆对短柱可忽略略挠度f影响。第九章钢钢筋砼轴向受受力构件◆长细比l0/h=8~30的中长柱。◆f与ei相比已不能忽忽略。◆f随轴力增大而而增大，柱跨跨中弯矩M=N(ei+f)的增长速度大大于轴力N的增长速度。。◆即M随N的增加呈明显显的非线性增增长。◆虽然最终在M和N的共同作用下下达到截面承承载力极限状状态，但轴向向承载力明显显低于同样截截面和初始偏偏心距情况下下的短柱。◆因此，对于中中长柱，在设设计中应考虑虑附加挠度f对弯矩增大的的影响。第九章钢钢筋砼轴向受受力构件第九章钢钢筋砼轴向受受力构件◆长细比l0/h>30的长柱◆侧向挠度f的影响已很大大◆在未达到截面面承载力极限限状态之前，，侧向挠度f已呈不稳定发展即柱的轴向荷荷载最大值发发生在荷载增增长曲线与截截面承载力Nu-Mu相关曲线相交交之前◆这种破坏为失失稳破坏，应应进行专门计计算偏心距增大系系数，，取h=1.1h0第九章钢钢筋砼轴向受受力构件l04.对称配筋筋截面◆实际工程中，，受压构件常常承受变号弯弯矩作用，当当弯矩数值相相差不大，可可采用对称配配筋。◆采用对称配筋筋不会在施工工中产生差错错，故有时为为方便施工或或对于装配式式构件，也采采用对称配筋筋。◆对称配筋截面面，即As=As'，fy=fy'，a=a'，其界限破坏坏状态时的轴轴力为Nb=afcbxbh0。第九章钢钢筋砼轴向受受力构件因此，除要考考虑偏心距大大小外，还要要根据轴力大大小（N<Nb或N>Nb）的情况判别别属于哪一种种偏心受力情情况。(1)当hei>eib.min=0.3h0，且N<Nb时，为大偏心心受压x=N/afcb若x=N/afcb<2a'，可近似取x=2a'，对受压钢筋筋合力点取矩矩可得e'=hei-0.5h+a'第九章钢钢筋砼轴向受受力构件(2)当hei≤eib.min=0.3h0，为小偏心受压压或hei>eib.min=0.3h0，但N>Nb时，为小偏心受压压由第一式解得代入第二式得这是一个x的三次方程