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第第6 6章章 轴心受压构件的正轴心受压构件的正截面承载力计算截面承载力计算交通学院交通学院 吴文清吴文清 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。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、荷载作用位置的不确定性通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、混凝土混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心距。在实际工程中，例如钢筋混凝土桁架拱中的某些杆件（如受压在实际工程中，例如钢筋混凝土桁架拱中的某些杆件（如受压腹杆）可以按轴心受压构件设计。腹杆）可以按轴心受压构件设计。普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋的作用？：箍筋的作用？纵筋的作用？纵筋的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其为圆形，且间距较密，其作用？作用？纵筋的作用：纵筋的作用：协助混凝土受压协助混凝土受压受压钢筋最小配筋率：受压钢筋最小配筋率：0.5%(单侧单侧0.2%)承担弯矩作用承担弯矩作用 起到防止混凝土柱脆性破坏的缓冲作用。起到防止混凝土柱脆性破坏的缓冲作用。箍筋的作用箍筋的作用普通箍筋普通箍筋作用是，防止纵向钢筋局部压屈，并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工。螺旋箍筋螺旋箍筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的承载能力和延性。6.1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件 6.1.1 6.1.1 破坏形态破坏形态破坏形态破坏形态 1 1）短柱）短柱）短柱）短柱 短柱破坏特点短柱破坏特点钢筋混凝土短柱破坏时，混凝土的压应变均在210-3附近，混凝土已达到其轴心抗压强度；采用普通热轧的纵向钢筋，均能达到抗压屈服强度。对于精轧螺纹钢筋等高强度钢筋，混凝土应变到达210-3时，钢筋可能尚未达到屈服强度，则它的抗压强度设计值仅为400MPa，即必须小于其抗拉强度设计值(450-930MPa)来取用。钢筋混凝土短柱的破坏是一种材料破坏材料破坏，即混凝土压碎破坏。试件B柱在压力P不大时，也是受压全截面，但随着压力增大，长柱不仅发生压缩变形，同时产生较大的横向挠度，凹侧压应力较大，凸侧较小。在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致失稳破坏失稳破坏(二类破坏)。2 2）长柱）长柱）长柱）长柱 图6-4 轴心受压长柱的破坏形态 长、短柱受力变形比较图6-5 轴心受压构件的横向挠度a)横向挠度沿柱长的变化 b)横向挠度与轴心压力P的关系由图6-5及大量的其它试验可知，短柱总是受压破坏，长柱则是失稳破坏；长柱的承载能力要小于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。6.1.2 6.1.2 稳定系数稳定系数稳定系数稳定系数 钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的钢筋混凝土轴心受压构件计算中，考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数附加效应使构件承载力降低的计算系数附加效应使构件承载力降低的计算系数附加效应使构件承载力降低的计算系数 （附表（附表（附表（附表1-101-10）。）。）。）。构件纵向弯曲计算长度l0值杆件构件及其两端固定情况计算长度l0直杆两端固定0.5l一端固定，一端为不移动铰0.7 l两端均为不移动铰1.0 l一端固定，一端自由2.0 l注：l构件支点间长度；6.1.3 6.1.3 正截面承载力计算正截面承载力计算正截面承载力计算正截面承载力计算 6.2 螺旋箍筋柱螺旋箍筋柱6.2.1 6.2.1 受力特点与破坏特性受力特点与破坏特性受力特点与破坏特性受力特点与破坏特性对于配有纵向钢筋和螺旋箍筋的轴心受压短柱，沿柱高连续缠绕的、间距很密的螺旋箍筋犹如一个套筒，将核心部分的混凝土约束住，有效地限制了核心混凝土的横向变形，从而提高了柱的承载能力。混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度混凝土圆柱体三向受压状态的纵向抗压强度s2 fsAs01 s2sdcor(a)(b)(c)fsAs01 6.2.2 6.2.2 正截面承载力计算正截面承载力计算正截面承载力计算正截面承载力计算采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力，具有很好的延性。采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力，具有很好的延性。如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。规范规范规定：规定：按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的按螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的50%50%。，既满足：。，既满足：对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。规范规范规定：规定当长细比当长细比l l0 0/r r（r r为截面最小回转半径）为截面最小回转半径）大于大于4848，对圆形截面，对圆形截面柱长细比柱长细比l l0 0/d d（d d为圆形截面直径为圆形截面直径）大于大于1212时，不考虑螺旋箍筋的时，不考虑螺旋箍筋的约束作用。约束作用。螺旋箍筋的约束效果与其截面面积螺旋箍筋的约束效果与其截面面积As01和间距和间距s有关，为保证有一有关，为保证有一定约束效果，定约束效果，规范规范规定：规定：螺旋箍筋的换算面积螺旋箍筋的换算面积A As0s0不得小于全部纵筋不得小于全部纵筋AAs s 面积的面积的25%25%按螺旋箍筋计算的承载力小于按普通箍筋柱受压承载力时，则按按螺旋箍筋计算的承载力小于按普通箍筋柱受压承载力时，则按普通箍筋柱进行承载力计算。普通箍筋柱进行承载力计算。作业6-16-36-66-7