會計學1第6章受壓構件二、截面形式和尺寸◆采用矩形截面，單層工業(yè)廠房的預制柱常采用工字形截面?！?/p>

圓形截面主要用于橋墩、樁和公共建筑中的柱?！?/p>

柱的截面尺寸不宜過小，一般應控制在l0/b≤30及l(fā)0/h≤25。◆

當柱截面的邊長在800mm以下時，一般以50mm為模數(shù)，邊長在800mm以上時，以100mm為模數(shù)。6.2受壓構件構造要求第1頁/共34頁三、配筋

1、縱向鋼筋（1）作用

◆協(xié)助混凝土承壓；

◆承受拉應力（M引起、偶然偏心矩、收縮、溫度應力變化引起）

◆防止混凝土脆性破壞。

◆減小混凝土的徐變（2）構造

◆直徑：≮4Φ12mm（宜采用較大直徑）通常選用16~32mm—保證骨架剛度

◆布置：沿截面四邊均勻布置，凈距≮50mm，中距≯300mm，保護層≮｛30，d｝max。

ρmax：≯5%（一般≯3%）

◆配筋率全部：≮0.6%（當混凝土＞C60時，≮0.7%）

ρmin

受壓一側：≮0.2%6.2受壓構件構造要求第2頁/共34頁2、箍筋

(1)、作用

◆防止縱筋受壓時壓屈；

◆固定縱筋位置，并組成骨架；

◆約束核心混凝土變形，提高混凝土的強度和變形能力；

◆承受剪力。6.2受壓構件構造要求第3頁/共34頁

(2)、構造——須封閉

●直徑≮｛d/4，6mm｝max

當ρ＞3%時：≮8mm≯｛b，400mm｝min

綁扎骨架中≯15d，

●

間距焊接骨架中≯20d

當ρ＞3%時：≯｛10d，200mm｝min

ll內(nèi)受拉筋：≯｛5d，100mm｝min

受壓筋：≯｛10d，200mm｝min

6.2受壓構件構造要求第4頁/共34頁6.2受壓構件構造要求第5頁/共34頁

①b＞400mm且每邊縱筋＞3根時；

●復合箍筋

②

b≯400mm且每邊縱筋＞4根時。

注意：禁止采用內(nèi)折角的箍筋——受拉后有拉直趨勢，使混凝土崩裂。

6.2受壓構件構造要求第6頁/共34頁6.2受壓構件構造要求第7頁/共34頁6.3軸心受壓構件的承載力計算◆在實際結構中，理想的軸心受壓構件幾乎是不存在的。◆通常由于施工制造的誤差、荷載作用位置的不確定性、混凝土質(zhì)量的不均勻性等原因，往往存在一定的初始偏心距。◆但有些構件，如以恒載為主的等跨多層房屋的內(nèi)柱、桁架中的受壓腹桿等，主要承受軸向壓力，可近似按軸心受壓構件計算。普通鋼箍柱：箍筋的作用？縱筋的作用？螺旋鋼箍柱：箍筋的形狀為圓形，且間距較密，其作用？6.3軸心受壓構件承載力計算第8頁/共34頁一、普通箍筋柱1、受力特點⑴短柱（矩形截面lo/h<8；圓形lo/d<7）﹡應力變化N較小時：鋼筋和混凝土共同承擔，以混凝土為主；

N較大時：鋼筋應力增長快，混凝土增長緩慢；﹡破壞特點：縱筋先達，砼后達極限壓應變0.002；﹡外觀特征：出現(xiàn)縱向裂縫，保護層脫落，箍筋間縱筋向外突鼓呈燈籠狀。6.3軸心受壓構件承載力計算第9頁/共34頁⑵長柱﹡破壞特點：產(chǎn)生附加彎矩和彎曲變形（側向撓度）；凹邊：產(chǎn)生縱向裂縫→箍筋間縱筋壓屈向外

﹡外觀特征突鼓→砼壓碎；凸邊：受拉產(chǎn)生橫向裂縫。﹡試驗表明：長柱承載力低于其他條件相同的短柱承載力。﹡處理：引入穩(wěn)定系數(shù)φ——反映軸壓構件承載力隨長細比的影響6.3軸心受壓構件承載力計算第10頁/共34頁軸心受壓短柱軸心受壓長柱穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)j主要與柱的長細比l0/b有關（表4-1）可靠度調(diào)整系數(shù)0.9是考慮初始偏心的影響，以及主要承受恒載作用的軸心受壓柱的可靠性。2、計算公式6.3軸心受壓構件承載力計算第11頁/共34頁二、配有縱筋和間接鋼筋（螺旋式）的柱

1、受力性能◆螺旋箍約束混凝土橫向變形→核心混凝土處三向受壓狀態(tài)→混凝土強度提高

●結論：采用螺旋箍筋可有效提高柱的軸心受壓構件承載力

2、相關規(guī)定

◆如螺旋箍筋配置過多，極限承載力提高過大，則會在遠未達到極限承載力之前保護層剝落，從而影響正常使用。《規(guī)范》

規(guī)定：●按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%。6.3軸心受壓構件承載力計算第12頁/共34頁

◆柱長細比過大，由于縱向彎曲變形較大，截面不是全部受壓，螺旋箍筋的約束作用得不到有效發(fā)揮?！兑?guī)范》規(guī)定：●對長細比l0/d大于12的柱不考慮螺旋箍筋的約束作用?！袈菪拷畹募s束效果與其截面面積Ass1和間距s有關，為保證有一定約束效果，《規(guī)范》規(guī)定：●螺旋箍筋的換算面積Ass0不得小于全部縱筋A's的25%●螺旋箍筋的間距s不應大于dcor/5，且不大于80mm，同時為方便施工，s也不應小于40mm。6.3軸心受壓構件承載力計算第13頁/共34頁6.4矩形截面偏心受壓構件正截面承載能力計算壓彎構件偏心受壓構件偏心距e0=0時，軸心受壓構件當e0→∞時，即N=0時，受彎構件偏心受壓構件的受力性能和破壞形態(tài)界于軸心受壓構件和受彎構件。6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第14頁/共34頁一、破壞特征偏心受壓構件的破壞形態(tài)與偏心距e0和縱向鋼筋配筋率有關1、大偏心受壓破壞形成條件：偏心距e0較大，且受拉側縱向鋼筋配筋率合適M較大，N較小偏心距e0較大6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第15頁/共34頁◆截面受拉側混凝土較早出現(xiàn)裂縫，

As的應力隨荷載增加發(fā)展較快，首先達到屈服強度。◆此后，裂縫迅速開展，受壓區(qū)高度減小。◆最后受壓側鋼筋A's受壓屈服，壓區(qū)混凝土壓碎而達到破壞?！暨@種破壞具有明顯預兆，變形能力較大，破壞特征與配有受壓鋼筋的適筋梁相似，承載力主要取決于受拉側鋼筋?！粢虼?，當偏心距e0較大，且受拉側縱向鋼筋配筋率合適，通常稱為大偏心受壓（受拉破壞）。6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第16頁/共34頁大偏壓破壞時的截面應力和受拉破壞形態(tài)（a）受拉破壞形態(tài)（b）截面應力

6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第17頁/共34頁2、小偏心受壓破壞產(chǎn)生受壓破壞的條件有兩種情況：⑴當相對偏心距e0/h0較小，截面全部受壓或大部分受壓⑵或雖然相對偏心距e0/h0較大，但受拉側縱向鋼筋配置較多時As太多6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第18頁/共34頁◆

截面受壓側混凝土和鋼筋的受力較大?！舳芾瓊蠕摻顟^小?！舢斚鄬ζ木鄀0/h0很小時，‘受拉側’還可能出現(xiàn)“反向破壞”情況。◆截面最后是由于受壓區(qū)混凝土首先壓碎而達到破壞。◆承載力主要取決于壓區(qū)混凝土和受壓側鋼筋，破壞時受壓區(qū)高度較大，遠側鋼筋可能受拉也可能受壓，破壞具有脆性性質(zhì)?！舻诙N情況在設計應予避免，因此受壓破壞偏心距較小或雖然偏心距較大，但受拉側縱向鋼筋配置較多時，常稱為小偏心受壓（受壓破壞）。As太多6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第19頁/共34頁小偏壓破壞時的截面應力和受壓破壞形態(tài)受壓破壞形態(tài)和截面應力6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第20頁/共34頁3、受拉破壞和受壓破壞的界限◆兩類破壞的根本區(qū)別：距N較遠一側鋼筋是否屈服。◆受拉鋼筋屈服與受壓區(qū)混凝土邊緣達極限壓應變ecu同時達到——“界限狀態(tài)”?！襞c適筋梁和超筋梁的界限情況類似?！粢虼?，相對界限受壓區(qū)高度仍為ξb

◆判斷ξ≤ξb：大偏心受壓

ξ＞ξb：小偏心受壓

6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第21頁/共34頁二、偏心受壓構件正截面承載力計算理論1、基本假定◆偏心受壓正截面受力分析方法與受彎情況是相同的，即仍采用以平截面假定為基礎的計算理論。◆根據(jù)混凝土和鋼筋的應力-應變關系，即可分析截面在壓力和彎矩共同作用下受力全過程?！魧τ谡孛娉休d力的計算，同樣可按受彎情況，對受壓區(qū)混凝土采用等效矩形應力圖?！舻刃Ь匦螒D的強度為afc，等效矩形應力圖的高度與中和軸高度的比值為b

。6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第22頁/共34頁2、N—M相關曲線（相關曲線上的任一點代表截面處于正截面承載力極限狀態(tài)時的一種內(nèi)力組合。）（1）N與M的內(nèi)力相關影響大偏壓時：

N增加→Mu增大→有利小偏壓時：

N增加→Mu減小→不利界限時：

Nb一定→Mu達最大值（2）承載力狀態(tài)N、M內(nèi)力位于曲線內(nèi)：處于安全狀態(tài)；N、M內(nèi)力位于曲線上：處于極限狀態(tài)；N、M內(nèi)力位于曲線外：處于破壞狀態(tài)。6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第23頁/共34頁

由于施工誤差、荷載作用位置的不確定性及材料的不均勻等原因，實際工程中不存在理想的軸心受壓構件。為考慮這些因素的不利影響，引入附加偏心距ea，即在正截面受壓承載力計算中，偏心距取計算偏心距e0=M/N與附加偏心距ea之和，稱為初始偏心距ei附加偏心距ea取20mm與h/30兩者中的較大值，此處h是指偏心方向的截面尺寸。3、附加偏心距6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第24頁/共34頁4、偏心距增大系數(shù)——η◆由于側向撓曲變形，軸向力將產(chǎn)生二階效應，引起附加彎矩。◆對于長細比較大的構件，二階效應引起附加彎矩不能忽略?！魣D示典型偏心受壓柱，跨中側向撓度為f?！魧缰薪孛?，軸力N的偏心距為ei+f，即跨中截面的彎矩為M=N(ei+f)?！粼诮孛婧统跏计木嘞嗤那闆r下，柱的長細比l0/h不同，側向撓度f的大小不同，影響程度會有很大差別，將產(chǎn)生不同的破壞類型。◆對短柱可忽略側向撓度f影響?！魧τ谥虚L柱，在設計中應考慮側向撓度f對彎矩增大的影響。◆《規(guī)范》：以ηei代替（ei+f）6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第25頁/共34頁，

ζ1——截面曲率對ei影響系數(shù)，ζ1＝0.5fcA/N≤1ζ2——構件長細比對ei影響系數(shù)，ζ2＝1.15－0.01lo/h≤1《規(guī)范》：對于長細比小于5的短柱可不考慮撓度影響，取η=1.06.4偏心受壓構件正截面承載力計算第26頁/共34頁當x≤xb時當x>xb時—受拉破壞(大偏心受壓)—受壓破壞(小偏心受壓)5、矩形截面偏心受壓構件正截面承載力計算公式及適用條件6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第27頁/共34頁三、對稱配筋截面◆實際工程中，受壓構件常承受變號彎矩作用，當彎矩數(shù)值相差不大，可采用對稱配筋?！舨捎脤ΨQ配筋不會在施工中產(chǎn)生差錯，故有時為方便施工或?qū)τ谘b配式構件，也采用對稱配筋。◆對稱配筋截面，即As=As'，fy=fy'，a=a'，其界限破壞狀態(tài)時的軸力為Nb=afcbxbh0。因此，除考慮偏心距大小外，還要根據(jù)軸力大?。∟<Nb或N>Nb）的情況判別屬于哪一種偏心受力情況。6.4偏心受壓構件正截面承載力計算第28頁/共34頁1、當hei>eib.min=0.3h0，且N<Nb時，為大偏心受壓

x=N/afcb若x=N/afcb<2a‘，可近似取x=