鋼筋混凝土柱檢算-偏心受壓柱

實驗證明，偏心受壓柱的破壞最后都是由于受壓區(qū)混凝土被壓碎而造成的，但是引起混凝土壓碎的原因不同，其破壞特征也不相同。據(jù)此可將偏心受壓短柱的破壞分為大、小偏心受壓破壞兩種破壞形態(tài)。大、小偏心受壓破壞形態(tài)的界限

由于大、小偏心受壓的破壞特征與適筋梁和超筋梁的破壞特征相同，因此兩種偏心受壓破壞的界限條件與梁兩種破壞的界限條件相似，即在受拉側(cè)鋼筋應力達到屈服的同時，受壓區(qū)混凝土恰好達到極限壓應變而破壞。規(guī)范稱這種破壞為大小偏心受壓的界限破壞。界限破壞時的界限相對受壓區(qū)高度ξb的計算公式與梁相同。當ξ≤ξb時，截面破壞時受拉鋼筋屈服，屬于大偏心受壓；當ξ＞ξb時，截面破壞時受拉鋼筋未屈服，屬于小偏心受壓。

在截面尺寸(b×h)、截面配筋As和As'、材料強度(fc、fy，fy')、以及構(gòu)件長細比(l0/h)均為已知時，根據(jù)構(gòu)件軸力和彎矩作用方式，截面承載力復核分為兩種情況：1、給定軸力設(shè)計值N，求彎矩作用平面的彎矩設(shè)計值M。2、給定軸力作用的偏心距e0，求軸力設(shè)計值N。彎矩作用平面內(nèi)的承載力復核1、給定軸力設(shè)計值N，求彎矩作用平面的彎矩設(shè)計值M。截面尺寸、配筋和材料強度均已知，未知數(shù)只有x和M兩個。若N

≤Nb，為大偏心受壓，若N

>Nb，為小偏心受壓，求x以及e0，彎矩設(shè)計值為M=Ne0。若x≤xb，為大偏心受壓2、給定軸力作用的偏心距e0，求軸力設(shè)計值N。若x≥xb，為小偏心受壓◆尚應考慮As一側(cè)混凝土可能先壓壞的情況。e'=0.5h-as'-(e0-ea)，h'0=h-as'◆另一方面，當構(gòu)件在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的長細比l0/b較大時，尚應根據(jù)l0/b確定的穩(wěn)定系數(shù)ψ，按軸心受壓情況驗算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力。與上面求得的N比較后，取較小值。（二）垂直于彎矩作用平面的承載力復核

偏心受壓柱還可能由于長細比較大，在與彎矩作用平面相垂直的平面內(nèi)發(fā)生縱向彎曲而破壞。在這個平面內(nèi)沒有彎矩作用，因此應按軸心受壓柱進行承載力復核，計算時須考慮穩(wěn)定系數(shù)φ的影響，柱截面內(nèi)全部縱向鋼筋都作為受壓鋼筋參與計算。對于小偏心受壓柱一般需要驗算垂直于彎矩作用平面的軸心受壓承載力。偏心受壓對稱配筋柱的設(shè)計與檢算

不論是大偏心受壓柱，還是小偏心受壓柱，截面兩側(cè)的鋼筋面積As和As′都是由各自的計算公式得出，數(shù)量一般不相等，這種配筋方式稱為非對稱配筋。非對稱配筋鋼筋用量較省，但施工不方便。在工程實踐中，常在構(gòu)件截面兩側(cè)配置相等的鋼筋（As=As′，fy=fy′，as=a′），稱為對稱配筋。與非對稱配筋相比，對稱配筋用鋼量較多，但構(gòu)造簡單，施工方便。

對稱配筋是偏心受壓柱的一種特殊情況，柱截面設(shè)計時，也需要先判別偏心受壓類型。判別方法是：先假定是大偏心受壓，將As=As′，fy=fy′，as=a′代入公式得

x=N/（α1fcb）

（1）若x≤ξbh0，則為大偏心受壓；

（2）若x＞ξbh0，則為小偏心受壓。如何區(qū)分大、小偏心受壓破壞形態(tài)的界限？混凝土柱的受壓承載力主要取決于混凝土的強度，鋼筋混凝土柱使承載力大大提高，并具有良好的塑性和抗震性能等優(yōu)點。是房屋、橋梁、水工等各種工程結(jié)構(gòu)中最基本的承重構(gòu)件，常用作樓蓋的支柱、橋墩、基礎(chǔ)柱、塔架和桁架的壓桿。

軸心受壓柱按照箍筋配置方式不同，可分為普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。柱承載力計算理論也是建立在試驗基礎(chǔ)之上。試驗表明，構(gòu)件的長細比構(gòu)件承載力影響較大。軸心受壓柱的長細比是指柱計算長度l0與截面最小回轉(zhuǎn)半徑i或矩形截面的短邊尺寸b之比。

當l0/i≤28或l0/b≤8，為短柱；

當l0/i＞28或l0

/b＞8，為長柱。柱的破壞形態(tài)短柱破壞長柱破壞短柱破壞

彈性階段

砼與鋼筋始終保持共同變形，整個截面的應變是均勻分布的，兩種材料的壓應變保持一致，應力的比值基本上等于兩者彈性模量之比。

彈塑性階段

隨著荷載逐漸增大，砼塑性變形開始發(fā)展，隨著柱子變形的增大，混凝土應力增加得越來越慢，鋼筋應力增加得越來越快，兩者的應力比值不再等于彈性模量之比。短柱破壞破壞階段

當軸向加載達到柱子破壞荷載的90%時，柱子出現(xiàn)與荷載方向平行的縱向裂縫，砼保護層剝落，最后，箍筋間的縱向鋼筋向外彎凸，砼被壓碎而破壞。破壞時，砼的應力達到軸心抗壓強度fc，鋼筋應力也達到受壓屈服強度fy'。長柱破壞長柱在軸向壓力作用下，不僅發(fā)生壓縮變形同時還發(fā)生縱向彎曲，凸側(cè)由于受壓，在荷載不大時，全截面受壓，但內(nèi)凹一側(cè)的壓應力比外凸一側(cè)的壓應力大。凸側(cè)隨著荷載增加變?yōu)槭芾霈F(xiàn)受拉裂縫，凹側(cè)砼被壓碎，縱向鋼筋受壓向外彎曲（右圖）。軸心受壓長柱的破壞形態(tài)長柱破壞初始偏心產(chǎn)生附加彎矩

在截面尺寸、配筋、強度相同的條件下，長柱的承載力低于短柱(采用

穩(wěn)定系數(shù)

來考慮)。

加大初始偏心，最終構(gòu)件是在M，N共同作用下破壞。軸心受壓長柱的破壞形式軸心受壓短柱軸心受壓長柱穩(wěn)定系數(shù)j主要與柱的長細比l0/b有關(guān)折減系數(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壓受壓柱的可靠性。試驗表明，影響φ值的主要因素是柱的長細比。當l0/b≤8時，為短柱，可不考慮縱向彎曲的，取φ=1.0；當l0/b＞8時，為長柱，φ值隨l0/b的增大而減小。柱子越細長，受壓后越容易發(fā)生縱向彎曲而導致失穩(wěn)，承載力降低越多，材料強度不能充分利用。因此，對一般建筑物中的柱，常限制長細比l0/b≤30及