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--完整版学习资料分享---- 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，当其承受学习目标
1. 掌握轴心受压构件的受力全过程、破坏形态、正截面受压承载力的计算方法及主要构造；了解螺旋箍筋柱的原理与应用。
2. 熟练掌握偏心受压构件正截面两种破坏形态的特征及其正截面应力的计算简图。
3. 掌握偏心受压构件正截面受压承载力计算公式及其原理。
4. 熟练掌握矩形截面偏心受压构件正截面非对称配筋与对称配筋受压承载力的计算方法及纵向钢筋与箍筋的构造要求。
5. 掌握Nu-Mu相关曲线的概念及其应用，了解斜截面受剪承载力计算方法。 -----WORD格式--可编辑--专业资料-----
--完整版学习资料分享---- 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。
第 6 章 受压构件的截面承载力
思 考 题
6.1 轴心受压普通钢筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数 ? 如何确定？ 轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加， 柱中开始出现微细裂缝， 在临近破坏荷载时， 柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。 而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土 出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。 l s l s 《混凝土结构设计规范》采用稳定系数 ? 来表示长柱承载力的降低程度，即 ? ＝ N
u / N u ， N u 和 N u 分别为长柱和短柱的承载力。根据试验结果及数理统计可得 ? 的经验计算公式：当 l0／b＝8～34 时， ? ＝1.177－0.021l0／b；当 l0／b＝35～50 时， ? ＝0.87－0.012l0／b。 《混凝土结构设计规范》中，对于长细比 l0／b 较大的构件， 考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大， 的 ? 取值比按经验公式所得到的 ? 值还要降低一些，以保证安全。对于长细比 l0／b 小于 20 的构件，考虑 到过去使用经验， ? 的取值略微抬高一些，以使计算用钢量不致增加过多。
6.2 简述偏心受压短柱的破坏形态。偏心受压构件如何分类？
钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。
受拉破坏形态又称大偏心受 压破坏，它发生于轴向力 N 的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。随着荷载的增加，首 先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显， 受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混 凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎， 构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是 受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。受压破坏形态又称小偏心受压破坏，截面破坏是 从受压区开始的，发生于轴向压力的相对偏心距较小或偏心距虽然较大，但配置了较多的受拉钢筋 的情况，此时构件截面全部受压或大部分受压。破坏时，受压应力较大一侧的混凝土被压碎，达到 极限应变值，同侧受压钢筋的应力也达到抗压屈服强度，而远测钢筋可能受拉可能受压，但都达不 到屈服。破坏时无明显预兆，压碎区段较大，混凝土强度越高，破坏越带突然性，这种破坏属于脆 性破坏类型，其特点是混凝土先被压碎，远测钢筋可能受拉也可能受压，但都不屈服。
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, fc=14.3N/mm2，钢筋 用HRB335级，fy=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 As。
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 , as as 40mm ,计算长度 l° = 6.5m,混凝土等级为 C30 ,
fc=14.3N/mm 2,钢筋为 HRB335 , , fy fy300N/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， fc=11.9N/mm 2 ,纵筋为HRB335级钢，fy fy300N / 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'S 804mm2,另一侧 配置2十20纵向钢筋AS 628mm2,
as as' 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, as as 40mm,混凝土强度等级为 C30, fc=14.3N/mm2, 1 1.0 ,用 HRB335 级 钢筋，fy=fy =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。
5. （矩形对称配筋大偏压）
CC-18对称配筋矩形截面
典型特征：当对称配筋时，ysysfAfA，受拉、受压钢筋的合力相抵消，故有1cNfbx，b1cb0Nfbh。
1．当00.3eh且bNN时，为大偏心受压，此种情况下：
⑴ 由式1cNfbx，有：
1cNxfb；
将x代入偏压Ne式，可直接求：
1c0ssy0s()2()xNefbxhAAfha ………………⑴
且应有ss,0.002AAbh。
⑵ 如果s2xa，则近似取s2xa，对sA合力点取矩，有： sys0s()NefAha，称为大偏压sNe式，于是，
sssy0s()NeAAfha ………………⑵
式中：2sisheea。
⑶ 亦可采用另一种思路：
如果s2xa，则近似取s2xa，有：
1c1cs2Nfbxfba，于是，
1c0ssy0s()2()xNefbxhAAfha
s0y0s2()22()siahNeaNhfha
s0sy0s()2()ihNeahafha
ssy0sy0s()2()()ihNeaNefhafha ……………⑶
式中：2sisheea。
注意：⑵式与⑶式的推导过程不同，但结果完全相同。
规范规定：当混凝土受压区高度x不满足s2xa条件时，其正截面承载力按sys0s()NefAha计算，当为受弯时则为ys0s()MfAha。
式中：ss/2ieeha，无论双筋受弯，大偏心受压，非对称与对称配筋，当不满足s2xa时均用此式求解。
2．当00.3eh，或虽然00.3eh但bNN时，为小偏心受压，其典型特征为：远离N一侧的钢筋不屈服，
1syb1f，且yyff，ssAA。
