1、3鋼筋混凝土軸心受力構件正截面承載力計算3.1概述對于鋼筋混凝土構件，當均勻受壓（或受拉）的內合力與縱向外力在同一直線時，為軸心受力，其余情況均為偏心受力。桁架中的受拉腹桿和下弦桿、在內部水壓力作用下的圓形蓄水池的池壁等，可視為軸心受拉構件。3.2鋼筋混凝土軸心受拉構件正截面承載力計算受力過程及破壞特征鋼筋混凝土軸心受拉構件的典型配筋形式，如圖3-1所示。軸心受拉構件的受力性能和試驗結果。試件長1000mm，截面尺寸為100mm×160mm，鋼筋采用級鋼410，實測軸向拉力與變形的關系曲線，如圖3-2所示。受力與變形過程可分成三個階段；1、第階段開裂前（）整體工作階段。對于不允許開裂

2、的軸心受拉構件，應以此工作階段末作為抗裂驗算的依據。2、第階段混凝土開裂后至鋼筋屈服前（）帶裂縫工作階段。對于配筋率不太低的軸心受拉構件，第階段就是構件的正常使用階段，構件的裂縫寬度和變形的驗算，以此階段為依據。3、第階段鋼筋屈服到構件破壞（）構件破壞階段。整個構件達到極限承載能力。軸心受拉構件正截面承載力計算以第階段為依據。應力重分布鋼筋混凝土結構理論中一個非常重要的概念。建筑工程中軸心受拉構件正截面承載力計算正截面承載力計算是以第階段為依據的，構件極限承載力：例題3-1公路橋涵工程中軸心受拉構件正截面承載力計算仍然以第階段為依據。結構重要性系數的采用。l 建筑工程中，結構重要性系數體現在內

3、力設計值中（為承載能力極限狀態的荷載效應組合設計值，分別表示軸向力、彎矩、剪力、扭矩等的設計值）；l 公路橋涵工程中，需要根據公路橋涵的設計安全等級，分別選用結構重要性系數，然后與內力設計值相乘。于是，由靜力平衡條件，得3.2.4構造要求1、縱向受力鋼筋（1）、軸心受拉構件的受力鋼筋，不得采用綁扎的搭接接頭；（2）、為了避免配筋過少引起的脆性破壞，受力鋼筋的配筋率應不小于0.2%和中的較大者；（3）、受力鋼筋沿截面周邊均勻對稱布置，并宜優先選擇直徑較小的鋼筋。2、箍筋箍筋直徑不小于6mm，間距一般不宜大于200mm，屋架腹桿不宜超過150mm。3.3軸心受壓構件正截面承載力計算根據構件的長細比

4、，軸心受壓構件（或稱軸心受壓柱）可分為短柱和長柱兩類。極限承載力僅取決于構件的橫截面尺寸和材料強度的柱，稱為短柱（，）；當柱的長細比較大，受荷時引起側向變形，這時柱的極限承載能力將受此側向變形所產生的附加彎矩影響而降低，此柱稱為長柱。鋼筋混凝土軸心受壓構件長柱的計算公式，是在短柱理論的基礎上，根據構件的長細比，稍作修正而得到的。軸心受壓構件的配（箍）筋方式，一般為配置普通箍筋和螺旋箍筋兩類，如圖3-4所示。分別討論配有普通箍筋的軸心受壓構件1、受力分析及破壞特征短柱試驗。某一配有縱筋和箍筋的短柱，如下圖所示。其截面尺寸為l00mm×160mm，柱長500mm，配置410縱筋，實測混凝

5、土立方體抗壓強度，棱柱體抗壓強度，實測鋼筋屈服強度。 試驗結果表明，在整個短期荷載的加載過程中，可能的初始偏心對構件的承載力無明顯影響，鋼筋混凝土短柱的橫截面上，各處的應變均勻分布；當荷載較小時，由于鋼筋和混凝土之間存在著較好的粘結力，兩者的壓應變值相同。軸向壓力與壓縮量基本成正比例增長；當荷載較大，達到極限荷載時，鋼筋混凝土短柱的極限壓應變大致與混凝土棱柱體受壓破壞時的壓應變相同，混凝土的壓應力達到棱柱體抗壓強度。若鋼筋的屈服應變小于混凝土破壞時的壓應變，則鋼筋將首先達到抗壓屈服強度。隨后，鋼筋承擔的壓力維持不變，而繼續增加的荷載全部由混凝土承擔，直至混凝土被壓碎，此時，柱四周出現縱向裂縫及

6、壓壞痕跡，混凝土保護層剝落，縱筋向外屈折，混凝土被壓碎而柱破壞，其破壞形態如圖3-5所示。在這類構件中，鋼筋和混凝土的抗壓強度，都得到充分利用。無論受壓鋼筋是否屈服，構件的最終承載力都是由混凝土被壓碎來控制。長柱試驗試件的材料、截面尺寸、配筋與前述短柱試驗完全相同。但柱子的長度從原來的500mm改為柱長2000mm。不同荷載下的構件橫向撓度變化情況，如下圖所示。 從實驗結果發現，長柱在軸心壓力作用下，不僅發生壓縮變形，同時還產生橫向撓度，出現彎曲現象，如圖3-6所示。在荷載不大時，柱全截面受壓，由于有彎矩影響，長柱截面一側的壓應力大于另一側，隨荷載增大，這種應力差更大；同時，橫向撓度增加更快，

7、以致壓應力大的一側，混凝土首先壓碎，并產生縱向裂縫，鋼筋被壓屈向外凸出，而另一側混凝土可能由受壓轉變為受拉，出現水平裂縫。由于有初始偏心距產生的附加彎矩，附加彎矩又增大了橫向的撓度，這樣相互影響的結果，導致長柱最終在彎矩和軸力共同作用下發生破壞。如果柱的長細比很大時，還有可能發生“失穩破壞”的現象。如圖3-7所示。試驗表明，同樣截面尺寸、同樣材料、同樣配筋的長柱破壞荷載要小于短柱。因此，通常用一個折減系數，乘以短柱的承載力來作為長柱的承載力，來考慮長柱縱向彎曲的不利用項。又稱為穩定系數。穩定系數值主要和構件的長細比有關。所謂長細比，對矩形截面為（為柱的計算長度，為截面的短邊）。如圖所示。經驗公

8、式：當時，當時，對于長細比較大的構件，穩定系數的取值比經驗公式所得的值還要降低一些；對于長細比小的構件，的取值又略微提高些。表3-1給出了經修正后的值，可根據構件的長細比，從表中線性內插求得值。對于非矩形截面柱，長細比可用下式計算其中，截面的回轉半徑，其中，、分別為截面的慣性矩和截面積。柱的計算長度，與柱的實際長度及其端部的支承條件有關；當柱兩端均為鉸支時，計算長度即為柱的實際長度。2、建筑工程中配有普通箍筋的軸心受壓構件正截面承載力計算方法對于配有普通箍筋的軸心受壓構件，當混凝土的壓應力達到最大值，鋼筋壓應力達到屈服應力時，即認為構件達到最大承載力。因此，考慮長細比等因素的影響后，配有普通箍

9、筋的軸心受壓柱正截面極限承載力計算公式為當現澆鋼筋混凝土軸心受壓構件截面邊長或直徑小于300mm時，公式中的混凝土強度設計值應乘以系數0.8。例題3-23、公路橋涵工程中配有普通箍筋的軸心受壓構件正截面承載力計算方法4、構造要求（1）、材料（2）、截面形式（3）、縱向鋼筋（4）、箍筋3.3.2配有螺旋箍筋的軸心受壓構件1、受力分析及破壞特征螺旋箍筋柱和焊接環箍筋柱的構造形式如下圖所示。對于軸心受壓圓形柱或截面形態接近圓形的正多邊形柱，它的橫向鋼筋也可以采用螺旋箍筋或焊接環鋼箍，稱為螺旋箍筋柱或焊接環箍筋柱。統稱為螺旋箍筋柱。約束混凝土與螺旋箍筋柱。螺旋箍筋柱的破壞形態如圖3-10所示。2、建筑

10、工程中配有螺旋箍筋的軸心受壓構件正截面抗壓承載力計算方法約束混凝土的軸心抗壓強度可近似地取為其中，根據縱向內外力的平衡條件，理論上，可得螺旋箍筋柱承載力的計算公式即上式第三項，即為螺旋筋柱承載能力的提高值。設計時，按下列公式近似計算按上式計算的構件受壓承載力設計值，不應大于按普通箍筋軸心受壓構件承載力設計值的1.5倍。此外，當遇到下列任意一種情況時，不應計入螺旋箍筋的影響，而應按普通箍筋軸心受壓構件承載力計算公式計算。1、當時；2、當按螺旋箍筋柱承載力計算公式計算的受壓承載力，小于按普通箍筋軸心受壓構件承載力時；3、當間接鋼筋的換算截面面積小于縱向鋼筋的全部截面面積的25%時。例題3-3。3、公路橋涵工程中配有螺旋箍筋的軸心受壓構件正截面抗壓承載