1、1第四章 轴心受力构件的受力性能轴心受压构件2受压构件（柱）受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生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。破坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。(a)轴心受压 (b)单向偏心受压 (c)双向偏心受压34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、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性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。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
2、屋的内柱、桁架中的受压腹但有些构件，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。杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受压构件计算。普通钢箍柱螺旋钢箍柱普通钢箍柱普通钢箍柱：箍筋箍筋的作用的作用？纵筋纵筋的作用的作用？螺旋钢箍柱螺旋钢箍柱：箍筋的形状为圆：箍筋的形状为圆形，且间距较密，其作用形，且间距较密，其作用？56n纵筋的作用：提高受压承载力，减小截面尺纵筋的作用：提高受压承载力，减小截面尺寸；寸；防止因初始偏心或者其它因素引起的附防止因初始偏心或者其它因素引起的附加弯矩在构件中产生的拉力加弯矩在构件中产生的拉力；减小砼的徐变；减小砼的徐
3、变；提高柱的延性。提高柱的延性。n 箍筋的作用：与纵筋形成骨架，防止纵筋压箍筋的作用：与纵筋形成骨架，防止纵筋压屈；箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件屈；箍筋对内部混凝土的约束可以改善构件的延性性能。的延性性能。n螺旋形箍筋可以提高构件的承载力和延性。螺旋形箍筋可以提高构件的承载力和延性。7轴心受压构件分类初始偏心产生附加弯矩在截面尺寸、配筋、强度相同的条件下，长 柱的承载力低于短柱，(采用降低系数来考虑)受压构件lo/i 28 lo/b 8lo/i 28短柱 长柱 加大初始偏心，最终构件是在M，N共同作用下破坏。附加弯矩引起挠度轴心受压长柱的破坏形式 轴心受压短柱的破坏形式：在N作用下压坏
4、8配有普通箍筋轴心受压短柱 试验研究bhAsANcNc混凝土压碎钢筋凸出oNcl混凝土压碎钢筋屈服第一阶段：加载至钢筋屈服第二阶段：钢筋屈服至混凝土压碎9n受力特点（附图）（附图）n 整个截面的应变是均匀的。整个截面的应变是均匀的。n 荷载较小时，压应变和压应力与荷载基荷载较小时，压应变和压应力与荷载基本呈线性关系。荷载较大时，压应变增加速本呈线性关系。荷载较大时，压应变增加速度加快。随荷载增大，纵筋应力增长加快，度加快。随荷载增大，纵筋应力增长加快，砼应力增长缓慢（产生应力重分布）。砼应力增长缓慢（产生应力重分布）。n 当荷载长期作用时，由于砼产生徐变，当荷载长期作用时，由于砼产生徐变，纵筋
5、应力进一步增大，砼应力进一步减小。纵筋应力进一步增大，砼应力进一步减小。n 纵筋达到屈服，而后砼压坏。纵筋达到屈服，而后砼压坏。10轴心受压短柱的受力分析 截面分析的基本方程NccAs ssss=Essys,hfy0=0.002ocfcc平衡方程ssccAAN变形协调方程scNccAs s0=0.002ocfccsss=Essys,hfyNccAs s0=0.002ocfcc11轴心受压短柱的受力分析 荷载-变形关系NccAs fy当0=0.002时，混凝土压碎，柱达到最大承载力syccuAfAfN若若 s=0=0.002，则则2/400200000002.0002.0mmNEss轴心受压短柱
6、中，当轴心受压短柱中，当钢筋的强度超过钢筋的强度超过400N/mm2时，其强时，其强度得不到充分发挥度得不到充分发挥12三、轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响Nc施加后的瞬时)1()1(11sEcsEccANANNcAslNcAs s1c1l i13三、轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl（i+cr）经历徐变后产生了钢筋与砼之间的应力重分布,最小配筋率要求14轴心受压短柱的受力分析 长期荷载下徐变的影响Nc撤去后NcAslNcAs s1c1l ic2As s2Ncl（i+cr）NcAs s3c3l cr最大配筋率要求15轴
7、心受压长柱的受力分析 1.试验研究长柱的承载力0810kN8(.Nf Af A满）足足要要求求37 例题例题3 3 某大楼底层门厅内现浇钢筋混凝某大楼底层门厅内现浇钢筋混凝土柱，承受轴心压力设计值土柱，承受轴心压力设计值 计算长度计算长度 根据建筑设计要求，柱的截面为圆形根据建筑设计要求，柱的截面为圆形,直直径径 混凝土强度等级为混凝土强度等级为C30()C30()纵筋采用纵筋采用HRB400HRB400级钢筋（级钢筋（），箍筋采），箍筋采用用HRB335HRB335级钢筋（级钢筋（），试确定柱的），试确定柱的配筋。配筋。2479kN,N 04.06m,l c400mmd。2c14.3N/mm
8、f 2y360N/mmf 2y300N/mmf 38 解（）判别是否可采用螺旋箍筋柱解（）判别是否可采用螺旋箍筋柱 （可设计成螺旋箍筋柱）（可设计成螺旋箍筋柱）（）求（）求 假定假定 则则 选用选用10C C20，0c406010.1512400ldsA222c3.142 400125700mm44dA0.025,2s0.025 1257003142mmA。2s3142mmA。39（）求（）求 混凝土保护层厚度为混凝土保护层厚度为30mm，则，则 由公式（由公式（4-24）可得）可得ss0Acor22cor40060340mm3.142 34090800mm4dAccorysss0y32()0
9、.922479 10(14.3 90800360 3143)0.91041mm2 1.0 300Nf Af AAf40 （）确定螺旋箍筋直径和间距（）确定螺旋箍筋直径和间距 假定螺旋箍筋直径假定螺旋箍筋直径 ，则单根螺旋箍筋，则单根螺旋箍筋截面面积截面面积 由公式（由公式（4-23）可得）可得 取取 （满足构造要求）。（满足构造要求）。（）复核混凝土保护层是否过早脱落（）复核混凝土保护层是否过早脱落 2ss0s0.250.25 3142786mmAA满(足足要要求求）8mmd 2ss150.3mm,A50mm,s corss1ss03.142 340 50.351.6mm1041dAsA40mm80mm,scor0.20.2 34068mmsd41cys1.5 0.9)1.5 0.9(14.3 125700360 3142)3953651N=3953.7kNf Af AN（满足要求(）(）n幻灯片 21
