钢筋混凝土结构设计原理第六章 偏心受压构件承载力

第6章受压构件的截面承载力概述钢筋混凝土柱是典型的受压构件，不论是排架柱，还是框架柱（图6-1）在荷载作用下其截面上一般作用有轴力、弯矩和剪力。

图6-1 钢筋混凝土结构框架柱内力受压构件可分为两种：轴心受压构件与偏心受压构件，如图6-2所示。

(a) 轴心受压(b) 单向偏心受压(c) 双向偏心受压图6-2 轴心受压与偏心受压图实际工程中有没有真正的轴心受压构件？实际工程中真正的轴心受压构件是不存在的，因为在施工中很难保证轴向压力正好作用在柱截面的形心上，构件本身还可能存在尺寸偏差。

即使压力作用在截面的几何重心上，由于混凝土材料的不均匀性和钢筋位置的偏差也很难保证几何中心和物理中心相重合。

尽管如此，我国现行《混凝土规范》仍保留了轴心受压构件正截面承载力计算公式，对于框架的中柱、桁架的压杆，当其承受的弯矩很小时，可以略去不计，近似简化为轴心受压构件来计算。

偏心受压构件的三种情况：当弯矩和轴力共同作用于构件上，可看成具有偏心距e0 = M / N的轴向压力的作用，或当轴向力作用线与构件截面重心轴不重合时，称为偏心受压构件。

当轴向力作用线与截面的重心轴平行且沿某一主轴偏离重心时，称为单向偏心受压构件。

就是图6-2b这种情况。

当轴向力作用线与截面的重心轴平行且偏离两个主轴时，称为双向偏心受压构件。

就是图6-2c这种情况。

§6.1受压构件的一般构造要求6.1.1截面形式及尺寸6.1.2材料强度要求6.1.3纵筋的构造要求6.1.4箍筋的构造要求本节内容较容易，主要是混凝土结构设计规范的一些相关规定，请同学自学掌握。

§6.2轴心受压构件的正截面承载力计算为了减小构件截面尺寸，防止柱子突然断裂破坏，增强柱截面的延性和减小混凝土的变形，柱截面配有纵筋和箍筋，当纵筋和箍筋形成骨架后，还可以防止纵筋受压失稳外凸，当采用密排箍筋时还可以约束核心混凝土，提高混凝土的延性、强度和抗压变形能力。

轴心受压构件根据配筋方式的不同，可分为两种基本形式：①配有纵向钢筋和普通箍筋的柱，简称普通箍筋柱，如图6-5（a）所示；②配有纵向钢筋和间接钢筋的柱，简称螺旋式箍筋柱，如图6-5（b）所示（或焊接环式箍筋柱），如图6-5（c）所示。

第5章偏心受压构件承载力一、选择题1.配有普通箍筋的轴心受压构件的稳定系数φ的含义是（）的比值。

A.细长构件的长度与同截面的短粗构件的长度B.细长构件的截面面积同短粗构件的截面面积C.细长构件的重量同短粗构件的重量D.细长构件的承载力与同截面短粗构件的承载力2.钢筋混凝土轴心受压构件随着构件长细比的增大，构件的承载力将（）。

A.逐步增大B.逐步降低C.不变D.与长细比无关3.钢筋混凝土轴心受压构件的应力重分布，就是随着轴力的增大截面中（）。

A.混凝土承担荷载的百分比降低，钢筋承担荷载的百分比提高。

B.混凝土承担荷载的百分比提高，钢筋承担荷载的百分比降低。

C.混凝土承担荷载的百分比和钢筋承担荷载的百分比都提高。

D.混凝土承担荷载的百分比和钢筋承担荷载的百分比都降低。

4.配置螺旋箍筋的轴心受压构件其核芯混凝土的受力状态是（）。

A.双向受压B.双向受拉C.三向受压D.三向受拉5.大、小偏心受压破坏的根本区别在于：截面破坏时，（）。

A.受压钢筋是否能达到钢筋抗压屈服强度B.受拉钢筋是否能达到钢筋抗拉屈服强度C.受压混凝土是否被压碎D.受拉混凝土是否破坏6.截面上同时作用有轴心压力N、弯矩M和剪力V的构件称为（）。

A.偏心受压构件B.受弯构件C.轴心受拉构件D.轴心受压构件7.大偏心受压构件在偏心压力的作用下，截面上的应力分布情况是（）。

A.截面在离偏心力较近一侧受拉，而离偏心力较远一侧受压B.截面在离偏心力较近一侧受压，而离偏心力较远一侧受拉C.全截面受压D.全截面受拉8.小偏心受压构件在偏心压力的作用下，当偏心距较大时，截面上的应力分布情况是（）。

A.截面在离偏心力较近一侧受压，而离偏心力较远一侧受拉B.截面在离偏心力较近一侧受拉，而离偏心力较远一侧受压C.全截面受压D.全截面受拉9.由偏心受压构件的M与N相关曲线可知：在大偏心受压范围内（）。

A.截面所能承担的弯矩随着轴向压力的增加而增大B.截面所能承担的弯矩随着轴向压力的增加而减小C.截面所能承担的弯矩与轴向压力的大小无关10.由偏心受压构件的M与N相关曲线可知：在小偏心受压范围内（）。

《混凝土结构设计原理》第六章 受压构件正截面承载力计算 课堂笔记 ◆ 主要内容受压构件的构造要求轴心受压构件承载力的计算偏心受压构件正截面的两种破坏形态及其判别偏心受压构件的N u -M u 关系曲线偏心受压构件正截面受压承载力的计算偏心受压构件斜截面受剪承载力的计算◆ 学习要求1.深入理解轴心受压短柱在受力过程中，截面应力重分布的概念以及螺旋箍筋柱间接配筋的概念。

2.深入理解偏心受压构件正截面的两种破坏形式并熟练掌握其判别方法。

3.深入理解偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线。

4.熟练掌握对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法。

5.掌握受压构件的主要构造要求和规定。

◆ 重点难点偏心受压构件正截面的破坏形态及其判别；偏心受压构件正截面承载力的计算理论；对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法；偏心受压构件的Nu-Mu 关系曲线；偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算。

6.1受压构件的一般构造要求结构中常用的柱子是典型的受压构件。

6.1.1材料强度混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般应采用强度等级较高的混凝土，目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30-C40，在高层建筑中，C50-C60级混凝土也经常使用。

6.1.2截面形状和尺寸柱常见截面形式有圆形、环形和方形和矩形。

单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。

圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。

柱的截面尺寸不宜过小,一般应控制在l 0/b ≤30及l 0/h ≤25。

当柱截面的边长在800mm 以下时，一般以50mm 为模数，边长在800mm 以上时，以100mm 为模数。

6.1.3纵向钢筋构造纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝土受压脆性破坏的缓冲作用。

同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用(垂直于弯矩作用平面)，以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。

第六章偏心受压构件承载力计算题1. （矩形截面大偏压）已知荷载设计值作用下的纵向压力N 600KN ,弯矩M 180KN • m,柱截面尺寸b h 300mm 600mm，a$ a$ 40mm，混凝土强度等级为 C30, f c=14.3N/mm2，钢筋用HRB335级，f y=f y=300N/mm2,b 0-550，柱的计算长度I。

3.0m，已知受压钢筋A 402mm2（£尘1&|）,求：受拉钢筋截面面积A s。

2. （矩形不对称配筋大偏压）已知一偏心受压柱的轴向力设计值N = 400KN,弯矩M = 180KN- m,截面尺寸b h 300mm 500m , a s a s40mm ,计算长度 l° = 6.5m,混凝土等级为C30 ,f c=14.3N/mm 2,钢筋为 HRB335 , , f y f y300N/mm2，采用不对称配筋，求钢筋截面面积。

3. （矩形不对称配筋大偏压）已知偏心受压柱的截面尺寸为b h 300mm 400mm ,混凝土为C25级， f c=11.9N/mm 2,纵筋为HRB335级钢，f y f y300N / mm2,轴向力N，在截面长边方向的偏心距e。

200mm。

距轴向力较近的一侧配置4「16纵向钢筋A'S804mm2,另一侧配置2十20纵向钢筋A S628mm2,a s a s' 35mm,柱的计算长度1。

= 5m。

求柱的承载力N。

4. （矩形不对称小偏心受压的情况）某一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸b h 300mm 500mm,计算长度I0 6m, a s a s 40mm,混凝土强度等级为 C30, f c=14.3N/mm2, 1 1.0 ,用 HRB335 级钢筋，f y=f y =300N/mm 2,轴心压力设计值 N = 1512KN,弯矩设计值 M = 121.4KN • m,试求所需钢筋截面面积。

第六章 偏心受压构件承载力计 算 题1．（矩形截面大偏压）已知荷载设计值作用下的纵向压力KN N 600=,弯矩KN M 180=·m,柱截面尺寸mm mm h b 600300⨯=⨯，mm a a s s 40'==，混凝土强度等级为C30，f c =14.3N/mm 2,钢筋用HRB335级，f y =f ’y =300N/mm 2，550.0=b ξ，柱的计算长度m l 0.30=，已知受压钢筋2'402mm A s =（），求：受拉钢筋截面面积A s 。

2．（矩形不对称配筋大偏压）已知一偏心受压柱的轴向力设计值N = 400KN,弯矩M = 180KN·m,截面尺寸m mm h b 500300⨯=⨯,mm a a s s 40'==,计算长度l 0 = 6.5m, 混凝土等级为C30，f c =14.3N/mm 2，钢筋为HRB335，, 2'/300mm N f f y y ==，采用不对称配筋，求钢筋截面面积。

3． （矩形不对称配筋大偏压）已知偏心受压柱的截面尺寸为mm mm h b 400300⨯=⨯，混凝土为C25级，f c =11.9N/mm 2 , 纵筋为HRB335级钢，2'/300mm N f f y y ==,轴向力N ，在截面长边方向的偏心距mm e o 200=。

距轴向力较近的一侧配置416纵向钢筋2804'mm A S =，另一侧配置220纵向钢筋2628mm A S =，,35'mm a a s s ==柱的计算长度l 0 = 5m 。

求柱的承载力N 。

4．（矩形不对称小偏心受压的情况）某一矩形截面偏心受压柱的截面尺寸,500300mm mm h b ⨯=⨯计算长度,40,6'0mm a a m l s s ===混凝土强度等级为C30，f c =14.3N/mm 2,0.11=α,用HRB335级钢筋，f y =f y ’=300N/mm 2,轴心压力设计值N = 1512KN,弯矩设计值M = 121.4KN ·m,试求所需钢筋截面面积。

第七章 受压构件承载力计算一、填空题：1、小偏心受压构件的破坏都是由于 而造成的。

混凝土被压碎2、大偏心受压破坏属于 ，小偏心破坏属于 。

延性 脆性3、偏心受压构件在纵向弯曲影响下，其破坏特征有两种类型，对长细比较小的短柱属于 破坏，对长细比较大的细长柱，属于 破坏。

强度破坏 失稳4、在偏心受压构件中，用 考虑了纵向弯曲的影响。

偏心距增大系数5、大小偏心受压的分界限是 。

b ξξ=6、在大偏心设计校核时，当 时，说明s A '不屈服。

s a x '27．偏压构件正截面破坏类型有大偏心受压破坏和小偏心受压破坏；8．大偏心受压截面的破坏特征是构件破坏时，远离轴向力一侧的钢筋先受拉屈服，近轴向力一侧的混凝土被压碎。

小偏心受压截面的破坏特征是构件破坏时受压区混凝土压碎，受压区钢筋屈服，远离轴向力一侧的钢筋视不同情况受拉时不屈服，受压时可能屈服，也可能不屈服。

9．偏心受压构件除应计算弯矩作用平面的强度以外，尚应按轴心受压构件验算 垂直于弯矩作用平面的强度，此时不考虑弯矩作用，但应考虑纵向弯曲的影响。

二、判断题：1． 轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。

（ ）错2． 轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。

（ ）对 3． 实际工程中没有真正的轴心受压构件。

（ ）对 4． 轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。

（ ）错5． 轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mm N 。

（ ）错6． 螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。

（ ）错1、受压柱中不宜采用高强度钢筋，这是由于高强度钢筋的强度得不到充分利用。

（√）2、长细比很大的柱，在荷载作用下，其材料强度能够得到充分利用。

（×）3、小偏心受压构件偏心距一定很小。

（ ）×4、小偏心受压构件破坏一定是压区混凝土先受压破坏。

（ ）√5、在大小偏心受压的界限状态下，截面相对界限受压区高度b ξ，具有与受弯构件的b ξ完全相同的数值。

《结构设计原理》课件偏心受压柱承载力复核b h ’d N d M 0l sA 's A 已知截面尺寸 (通常是根据经验或以往类似的设计资料确定)，构件安全等级，轴向力组合设计值 ，弯矩组合设计值 ，混凝土及钢筋的等级，构件计算长度 ,钢筋截面积 及 ,复核构件的承载力。

。

计算步骤：首先判断配筋率是否满足规范要求。

1．弯矩作用平面的承载力复核s A 's A 截面复核时，因 及 均为已知，故应通过实际的 与 的关系来判断截面是大偏心还是小偏心。

一般可先取 ，代人基本公式中求 ，即可求得 。

当 时，截面为大偏心受压；否则，当 时，截面为小偏心受压。

ξbξs sd f σ=x 0x h ξ=bξξ≤bξξ>①大偏心受压( )b ξξ≤/02s b a x hξ≤≤s sdf σ=若 ，计算的 即为大偏心受压构件截面受压区高度，此时 ， 然后按下式进行截面复核： x//0u cd sd s s s dN f bx f A A N σγ=+-≥若 时，可以先由式 求得考虑部分受压钢筋作用的承载力 ，另外，按不考虑受压钢筋作用，即令 ，取为单筋截面，重新求得截面受压区高度 ，由此可得到承载力 截面复核时的大偏心受压构件承载力 应取 和 中较大值。

/2s x a <()''0d s sd s s N e f A h a γ≤-０/0s A =2u N 1u Nu N 1u N 2u N x。

②小偏心受压（ ）b ξξ>联合使用计算公式来确定小偏心受压构件截面受压区高度，化简后可得：320Ax Bx Cx D +++=式中各系数计算表达式：0.5cd A f b=-0()cd s B f b e h =-//cu s s ssd s s C E A e f A e ε=-0cu s s s D E A e h εβ=-由上式可求得 和相应的 值 ξx a)当 时，截面部分受压，部分受拉。

判断题1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。

（）2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。

（）3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。

（）4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。

（）5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最2大取为。

（）/400 mmN6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。

（）第三章轴心受力构件承载力判断题参考答案1．错；2．对；3．对；4．错；5．错；6．错；判断题混凝土保护层厚度越大越好。

（ ） 对于X h ；的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为 b f'的矩形截面梁，所以其配筋率应按 来计算。

（ ）b f h o板中的分布钢筋布置在受力钢筋的下面。

（ ）在截面的受压区配置一定数量的钢筋对于改善梁截面的延性是有作用的。

（ ）双筋截面比单筋截面更经济适用。

（ ）截面复核中，如果 b ，说明梁发生破坏，承载力为 o 。

（ ）适筋破坏的特征是破坏始自于受拉钢筋的屈服，然后混凝土受压破坏。

（ ）正常使用条件下的钢筋混凝土梁处于梁工作的第川阶段。

（ ）适筋破坏与超筋破坏的界限相对受压区高度 b 的确定依据是平截面假定。

（）第四章受弯构件正截面承载力判断题参考答案错;错;错;对;错;错;对;1.2. 3. 4. 5. 6. 7. & 9. 1.2. 3. 4. 5. 6. 7. & 9.错; 对;判断题1．梁侧边缘的纵向受拉钢筋是不可以弯起的。

（）2．梁剪弯段区段内，如果剪力的作用比较明显，将会出现弯剪斜裂缝。

（）3．截面尺寸对于无腹筋梁和有腹筋梁的影响都很大。

（）4．在集中荷载作用下，连续梁的抗剪承载力略高于相同条件下简支梁的抗剪承载力。

（）5．钢筋混凝土梁中纵筋的截断位置，在钢筋的理论不需要点处截断。

（）第五章受弯构件斜截面承载力判断题参考答案1．对；2．错；3．错；4．错；5．错；判断题1．小偏心受压破坏的的特点是，混凝土先被压碎，远端钢筋没有屈服。

第三章轴心受力构件承载力选择题1.钢筋混凝土轴心受压构件，稳定系数是考虑了（）。

A．初始偏心距的影响；B．荷载长期作用的影响；C．两端约束情况的影响；D．附加弯矩的影响；2.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱，以支承条件为（）时，其轴心受压承载力最大。

A．两端嵌固；B．一端嵌固，一端不动铰支；C．两端不动铰支；D．一端嵌固，一端自由；3.钢筋混凝土轴心受压构件，两端约束情况越好，则稳定系数（）。

A．越大；B．越小；C．不变；4.一般来讲，配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比，前者的承载力比后者的承载力（）。

A．低；B．高；C．相等；5.对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋，其原因是（）。

A．这种柱的承载力较高；B．施工难度大；C．抗震性能不好；D．这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低，螺旋箍筋作用不能发挥；6.轴心受压短柱，在钢筋屈服前，随着压力而增加，混凝土压应力的增长速率（）。

A．比钢筋快；B．线性增长；C．比钢筋慢；7.两个仅配筋率不同的轴压柱，若混凝土的徐变值相同，柱A配筋率大于柱B，则引起的应力重分布程度是（）。

A．柱A=柱B；B．柱A>柱B；C．柱A<柱B；8.与普通箍筋的柱相比，有间接钢筋的柱主要破坏特征是（）。

A．混凝土压碎，纵筋屈服；B．混凝土压碎，钢筋不屈服；C．保护层混凝土剥落；D．间接钢筋屈服，柱子才破坏；9.螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于fc是因为（）。

A．螺旋筋参与受压；B．螺旋筋使核心区混凝土密实；C．螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形；D．螺旋筋使核心区混凝土中不出现内裂缝；10.有两个配有螺旋钢箍的柱截面，一个直径大，一个直径小，其它条件均相同，则螺旋箍筋对哪一个柱的承载力提高得大些（）。

A．对直径大的；B．对直径小的；C．两者相同；11.为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变，应该（）。

A．采用高强混凝土；B．采用高强钢筋；C．采用螺旋配筋；D．加大构件截面尺寸；12.规范规定：按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的1.5倍，这是为（）。

6钢筋混凝土受压构件承载力计算6.1 受压构件的基本构造要求6.1.1 受压构件的分类常见的受压构件如框架柱、墙、拱、桩、桥墩、烟囱、桁架压杆、水塔筒壁等。

钢筋混凝土受压构件在其截面上一般作用有轴力、弯矩和剪力。

分类：(1)轴心受压构件(2)偏心受压构件：单向偏心受压构件，双向偏心受压构件在实际设计中，屋架（桁架）的受压腹杆、承受恒载为主的等跨框架的中柱等因弯矩很小而忽略不计，可近似地当作轴心受压构件。

单层厂房柱、一般框架柱、屋架上弦杆、拱等都属于偏心受压构件。

框架结构的角柱则属于双向偏心受压构件。

6.1.2 截面形式及尺寸轴心受压构件的截面形式一般为正方形或边长接近的矩形。

建筑上有特殊要求时，可选择圆形或多边形。

偏心受压构件的截面形式一般多采用长宽比不超过1.5的矩形截面。

承受较大荷载的装配式受压构件也常采用工字形截面。

为避免房间内柱子突出墙面而影响美观与使用，常采用T形、L形、十形等异形截面柱。

对于方形和矩形独立柱的截面尺寸，不宜小于250mm×250mm，框架柱不宜小于300mm×400mm。

对于工字形截面，翼缘厚度不宜小于120mm；腹板厚度不宜小于100mm。

柱截面尺寸还受到长细比的控制。

对方形、矩形截面，l0/b≤30，l0/h≤25；对圆形截面，l0/d≤25。

柱截面尺寸还应符合模数化的要求，柱截面边长在800mm以下时，宜取50mm为模数，在800mm以上时，可取100mm为模数。

6.1.3 材料强度等级受压构件宜采用较高强度等级的混凝土，一般设计中常用的混凝土强度等级为C25~C50。

在受压构件中，采用高强度钢材不能充分发挥其作用。

因此，一般设计中常采用HRB335和HRB400或RRB400级钢筋做为纵向受力钢筋，采用HPB235级钢筋做为箍筋，也可采用HRB335级和HRB400级钢筋做为箍筋。

6.1.4 纵向钢筋作用：与混凝土共同承担由外荷载引起的纵向压力，防止构件突然脆裂破坏及增强构件的延性，减小混凝土不匀质引起的不利影响；同时，纵向钢筋还可以承担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力等。