受压构件-轴心受压构件设计

项目4

受压构件任务二：轴心受压构件设计上堂课内容回忆柱的截面形式和尺寸材料强度等级的要求纵向受力钢筋的构造要求箍筋的构造要求讲解、分析、互动本节教学目标及重难点

掌握学习目标轴心受压构件的计算应用结构设计联系实际学习重点轴心受压构件正截面受压承载力的计算学习难点轴心受压构件正截面受压承载力计算的应用本节知识

轴心受压柱的设计试验分析

一轴心受压构件正截面受压承载力的计算

二一、试验分析短柱破坏试验长柱破坏试验（一）（二）

轴心受压柱按照箍筋配置方式不同，可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。本节仅学习普通箍筋柱。柱承载力计算理论也是建立在试验基础之上。试验表明，构件的长细比对构件承载力影响较大。轴心受压柱的长细比是指柱计算长度l0与截面最小回转半径i或矩形截面的短边尺寸b之比。当l0/i≤28或l0/b≤8，为短柱；当l0/i＞28或l0

/b＞8，为长柱。（一）短柱破坏试验短柱我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为短柱。在实际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及楼梯间处的柱都容易形成短柱。

长柱在轴向压力作用下，不仅发生压缩变形同时还发生纵向弯曲，凸侧由受压，在荷载不大时，全截面受压，但内凹一侧的压应力比外凸一侧的压应力大。随着荷载增加突然变为受拉，出现受拉裂缝，凹侧砼被压碎，纵向钢筋受压向外弯曲（右图）。

轴心受压长柱的破坏形态（二）长柱破坏试验

试验表明，影响φ值的主要因素是柱的长细比。当l0/b≤8时，为短柱，可不考虑纵向弯曲的，取φ=1.0；当l0/b＞8时，为长柱，φ值随l0/b的增大而减小，φ值与l0/b的关系见下页表。必须指出，采用过分细长的柱子是不合理的，因为柱子越细长，受压后越容易发生纵向弯曲而导致失稳，承载力降低越多，材料强度不能充分利用。因此，对一般建筑物中的柱，常限制长细比l0/b≤30及l0/h（d）≤25（b为截面短边尺寸，h为长边尺寸，d为圆柱直径）。

钢筋混凝土轴心受压柱的稳定系数φl0/b≤810121416182022242628l0/i≤2835424855626976839097φ1.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.56L0/b3032343638404244464850L0/i104111118125132139146153160167174φ0.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19

注：表中l0—构件计算长度，b—矩形截面的短边尺寸；—截面最小回转半径。柱的计算长度l0与构件的两端支承情况有关，在实际工程中，支座情况并非理想的固定或不移动铰支座，应根据具体情况具体分析。二、轴心受压构件正截面受压承载力的计算（一）计算公式（二）截面设计（三）承载力复核（一）计算公式：

N≤0.9φ（fcA+fy′As′）

可靠度调整系数0.9是考虑初始偏心的影响，以及主要承受恒载作用的轴心受压柱的可靠性。式中

N──轴向压力计算值；

φ──钢筋砼轴心受压柱稳定系数，

fc──混凝土轴心抗压强度设计值；

A──构件截面面积，当纵向钢筋配筋率

ρ′=As′/A

＞3％时，式中A应改用混凝土净截面面积，An=A－As′；

As′──全部纵向受压钢筋的截面面积。（二）截面设计

（1）初步拟定截面尺寸

柱截面的宽与高一般不小于1／20~1／15层高，也不宜小于梁宽十100mm以及前面规定的最小尺寸（3）确定配筋量（2）确定计算长度l0和计算稳定系数（4）验算配筋率

如果ρ′过小或过大，说明截面尺寸