钢结构轴心受力构件
受力类型 验算内容
刚度
强度
稳定
整体稳定
局部稳定
轴心受力构件
轴拉
长细比λ 挠度ν
[]λλ≤=
i
l 0
:
0l 构件的
计算长度
]max ,y x λλλ= ↑↑↓刚稳λ
f A N n
≤=σ
:n A 构件的净
截面面积 *无孔洞虚弱时可省略*
轴压
f A
N
?σ≤=
y
cr
f σ?=
:整体稳定系
数
[]min ,y x ???=
※热轧构件不需验算局部稳定
※翼缘：限制宽厚比 腹板：限制高厚比
y w
y f t h f t b
/235)5.025(/235)1.010(0
λλ+≤+≤※当腹板高厚比不满足要求时，可在腹板中部设置纵向加劲肋
{
{{
（惯性矩越大越强）实腹式格构式
强轴
弱轴
实轴（轴线通过分肢）虚轴（轴线通过缀材）
轴心受力构件截面形式
失稳的三种形式：1.弯曲失稳（双轴对称截面）
2.扭转失稳（抗扭刚度差的截面如十字型截面）
3.弯扭失稳（单轴对称截面：绕对称轴发生弯扭失稳绕非对称
轴发生弯曲失稳）
轴的长细比表示绕下标x x x :λ。减小λ的方法：1改变两端支撑2.增大i 即增大I
跟两端支承相关构件的计算长度.0l ：l l 2
1
0=两固，l l l l 7.0,00==一固一绞两绞
l l 20=一固一自
y
cr
f σ?=
:整体稳定系数。柱子的曲线类别值的确定：.3.2.1λ?y f
?通过查表求得：
1判定截面类型（对于组合截面对X 轴Y 轴均取b 类） 2计算
235
/235/y y y x f f λλ
3查表得min ?代入 等稳定性：
{
y
x y x x ??λλ==实腹式：为虚轴格构式)
(:0
当整体稳定不满足时增加柱间支撑，支撑作用：改变计算长度。加在弱轴方向
局部稳定：在外压力作用下截面的某些部分不能继续维持平面平衡而出现凸曲现象。 原因：1.压应力 2.平面面积大宽厚比大
构件丧失局部稳定后还可能继续维持这整体的平衡状态，但由于部份板件屈曲后退出工作，使构件的有效面积减少，会加速构件整体失稳而丧失承载能力。
确定板件的高厚比和宽厚比限制的原则：1.使构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈
曲等强度原则：局部cr y f σ≤
2.使构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲等稳定原则：
整体cr
cr σσ≤
注：1对短柱更为合理，2与λ相关对中长构件更为合理，规范采取原则2
验算公式中，b ：翼缘板自由外伸宽度（减去腹板厚度）
腹板的计算长度0h
[]max x y λλλ，=
当高厚比不满足要求时：纵向加劲肋屈曲后强度.3.2.1↑t 纵向加劲肋作用：减少腹板的计算长度。 横向加劲肋作用：提高柱的抗扭刚度。
构造要求：1.纵向加劲肋设置在横向加劲肋之间
2.w z w z t t t b 75.0,10≥≥外伸宽度（腹板厚度w t ）
3.横向加劲肋15
,4030
,30
0s
s s h t h b h a ≥
+≥
≤
4.轴心受压实腹式柱的纵向焊缝受力很小不必计算，可按构造要 求确定焊缝尺寸 实腹式柱的设计：
截面形式：双轴对称截面，以避免弯扭失稳只发生弯曲失稳
设计原则：1.面积的分布尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整
体稳定和刚度；
2.使两个主轴方向等稳定性，即使y x ??=，以达到经济效果；
3.便于与其他构件进行连接；
4.尽可能构造简单，制造省工，取材方便。
截面设计：（1）假定柱的λ求出需要的截面积req A 。一般假定100~60=λ，当
压力大而计算长度小时去较小值，反之取较大值。f
N
A req ?=
（2）求两个主轴所需要的回转半径λ
λ
y
y x
x l i l i 00,=
=
（3）由已知的req A 和λ
λy
y x
x l i l i 00,=
=
初选钢材。
对于组合截面：2
1
,ααy
x
i b i h ≈
≈
（类均取b ?）教材88表4.6
h,b 宜取10mm 的倍数；t 和w t 宜取2mm 倍数且[]max 4,mm t t w ≥ （4）由所需要的A 、h 、b 等，在考虑构造要求、局部稳定以及钢材规
格等，确定截面的初选尺寸。 （5）构件强度、稳定、刚度验算。
格构柱的设计
优点：肢间间距可调整，易实现等稳定性，所以承载力更高。
截面形式：一般采用双轴对称截面。缀条一般用单根角钢，缀板一般用钢板。 四肢柱和三肢柱一般用缀板而不用缀条 换算长细比：格构柱绕实轴的稳定计算同实腹式，对虚轴的失稳计算常用换算长细比来
考虑剪切变形的影响（剪切变形降低整体稳定）换算长细比又称加大长细比。
双肢缀条柱：1
2027
A A
x x +=
λλ 整个柱对虚轴的长细比:x λ A ：整个柱的毛截面面积（不包含缀件）1A ：构件两侧缀件的毛截面面积之和。估算：A A 1.01=
注意:当写缀条与柱轴线间的夹角不在
70~40范围内尤其是小于
40时上
式偏于不安全按下式计算
1
22
20cos sin A A
x x ?
+
=ααπλλ角斜缀条与柱轴线间的夹:α。
双肢缀板柱：2
12
0λλλ+=x x 1
01
1i l =
λ1i ：分肢弱轴的回转半径：缀板间净距离01l
缀材设计：1.轴心受压格构柱的横向剪力235
85
y f Af
V =
沿柱长均匀分布
2.缀条的设计：θ
cos 1
1n V N =
:1V 分配到一个缀材面上的剪力
n ：承受剪力1V 的斜缀条数，单缀条时，n=1；交叉缀
条时，n=2；θ：缀条的倾角。
考虑到受力时的偏心和受压时的弯矩的影响钢材强度设计值乘以折减系数η即
f A N x η?<’
1
1
1.按轴心受力计算构件的强度和连接时，=η0.85
2.按轴心受压计算构件的稳定性时： 等边角钢：=η0.6+0.0015λ，但不小于1.0
短边相连的不等边角钢：=η0.5+0.0025λ，但不小于1.0
长边相连的不等边角钢：=η0.70
横缀条的作用：减少分肢的计算长度，不受力不设计计算，其截面一般
与斜缀条相同，也可按容许长细比（[]150=λ）确定
缀条的最小尺寸不宜小于L45*4和L56*36*4 3.缀板的设计：a
l
V T a T l V M 1111,22=?==
。 ：肢件轴线间的距离。缀板中心线间的距离；a :1l 缀板与肢体间用角焊缝相连，由于角焊缝的强度设计值小
于钢材的强度设计值，故只需用上述M 和T 验算缀板和肢件间的连接焊缝。
设计步骤：
1.按对实轴的整体稳定选择柱的截面，方法与实腹式柱的计算相同。
2.按对虚轴的整体稳定确定两分肢的距离。为了获得等稳定性使y x λλ=0。利用x
x
x l i λ0=
求得虚轴的回转半径。由1αx i b ≈可得柱在缀条方向的宽度b
3.验算对虚轴的整体稳定，不合适时应修改柱宽b 在进行验算。
4.设计缀条或缀板（包括它们和分肢的连接）
注意：1.[]λλλ≤),(0x y
2.缀条柱的分肢长细比max 1
1
17.0λλ≤=i l （[]
max
0max ,x
y λλλ=）否则分肢
可能先于整体失稳。 3.缀板柱的分肢长细比min max 1
01
1)5.0,40(λλ≤=
i l []
max
0max ,x
y λλλ=当
5050max max =<λλ时取。保证分肢不先于整体失稳
柱的横隔：提高格构柱的抗扭刚度。与翼缘同宽
横隔的间距不得大于柱子较大宽度的9倍或8m ，且每个运送单元的端部均应设置横隔；当柱身某一处受有较大水平集中力作用时，也应在该处加设横隔以免柱
肢局部受弯。
工字型截面实腹柱的横隔只能用钢板，横隔与横向加劲肋的区别在横隔与翼缘同宽横向加劲肋较窄。
???
?
?????
?刚度局部稳定整体稳定稳定强度轴心实腹受压柱 ??????????
?
?
?????
???
????????≤=????????焊缝强度强度刚度缀材验算算）分肢验算（即实腹式验刚度局部稳定虚轴（换算长细比）实轴（同实腹式）整体稳定稳定强度格构式轴心受压柱f A N i l η?λ'110.90 0.9折减系数为考虑两端约束的经验
轴心受压柱的柱头和柱脚：
梁与轴心受压柱的连接只能是铰接若为刚接则柱将承受较大弯矩成为压弯柱。
传力路径
适用类型
柱头
平板支座 由支承加劲肋之间传给柱 反力较小的梁或者两边反力相差不大的梁，否则会出现偏压 凸缘支座
通过凸缘板传给垫板再传给柱
反力较大的梁，不存在偏压情况
垫板的作用时增大接触面积
轴心受压柱的柱脚主要传递轴心压力，一般与基础铰接。铰接柱脚只承受轴向压力
和剪力。剪力通常由底板和基础表面的摩擦力传递当此摩擦力不足以承受水平剪力时应在柱脚底板下设置抗剪键。
柱脚利用预埋在基础中的锚栓来固定，锚栓位于柱脚内侧时视基础与柱脚铰接；锚
栓位于柱脚外侧时视柱脚与基础刚接。（锚栓只抗拉）
柱脚的传力途径：1.柱通过靴梁与柱的竖向焊缝将力传递给靴梁
2.靴梁通过与底板的水平焊缝将力传递给底板
布置柱脚中的连接焊缝时应考虑施焊的方便与可能，靴梁中央部分的里侧都不宜布
置焊缝。
底板：增大柱与基础顶部的接触面积使力均匀传递。 靴梁：位于柱的两侧。作用：1.增加焊缝长度
2.划分底板为更小区域，减小底板最大弯矩
3.传力
隔板：位于靴梁内侧，划分底板为更小区域以减小底板最大弯矩 肋板：位于靴梁外侧，划分底板为更小区域以减小底板最大弯矩 柱脚的设计：
（1）.底板的计算
1.底板的面积c c n f N
A β≥（:c β基础混凝土局部承压时的强度提高系
数）)(0锚栓面积A A A n -=
2.底板的厚度):(6max max 各区格板中的最大弯矩M f M t ≥
设计时要注意到靴梁和隔板的布置应尽可能使各区格板中的弯矩相差不要太大，以免需要底板过后，相差太大时重新划分。
底板的厚度通常为20~40mm ，最薄不得小于14mm 以保证底板具有必要的刚度。
（2）靴梁的计算：竖向焊缝长度决定靴梁高度；水平焊缝长度决定靴梁宽度。
靴梁的计算简图为支承于柱双边的悬臂梁，根据所承受的最大弯矩和最大剪力值验算靴梁的抗剪和抗弯强度。
（3）隔板与肋板的计算：
隔板的计算简图为支承于靴梁上的简支梁。（注意：隔板内侧的焊缝不宜施焊，计算时不能考虑受力）
隔板的厚度不得小于其宽度的501以保证具有一定刚度支承底板
?
??
?
???
???抗弯强度抗剪强度隔板本身强度验算算与靴梁连接焊缝强度验算与底板连接焊缝强度验隔板计算
肋板的计算简图为悬臂梁
4.2 轴心受压构件承载力计算
4.2 轴心受压构件承载力计算 按照箍筋配置方式不同，钢筋混凝土轴心受压柱可分为两种：一种是配置纵向钢筋和普通箍筋的柱(图4.2.1a)，称为普通箍 筋柱；一种是配置纵向钢筋和螺旋筋（图 4.2.1b）或焊接环筋(图4.2.1c)的柱，称为 螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。 需要指出的是，在实际工程结构中，几 乎不存在真正的轴心受压构件。通常由于荷 载作用位置偏差、配筋不对称以及施工误差 等原因，总是或多或少存在初始偏心距。但 当这种偏心距很小时，如只承受节点荷载屋 架的受压弦杆和腹杆、以恒荷载为主的等跨 多层框架房屋的内柱等，为计算方便，可近 似按轴心受压构件计算。此外，偏心受压构 件垂直于弯矩作用平面的承载力验算也按轴心受压构件计算。 一、轴心受压构件的破坏特征 按照长细比的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱，当≤8时属于短柱，否则为长柱。其中为柱的计算长度，为矩形截面的短边 尺寸。 1．轴心受压短柱的破坏特征 配有普通箍筋的矩形截面短柱，在轴向压力N作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。N较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形。随着荷载的增大，构件变形迅速增大。与此同时，混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增长逐渐变慢，而钢筋应力的增加则越来越快。对配置HPB235、HRB335、HRB400、RRB400级热轧钢筋的构件，钢筋将先达到其屈服强度，此后增加的荷载全部由混凝土来承受。在临近破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏（图4.2.2）。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变=0.002，相应的纵向钢
基本计算轴心受力构件的强度和刚度计算
轴心受力构件的强度和刚度计算 1．轴心受力构件的强度计算 轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服应力为承载力极限状态。轴心受力构件的强度计算公式为 f A N n ≤= σ （4-1） 式中： N ——构件的轴心拉力或压力设计值； n A ——构件的净截面面积； f ——钢材的抗拉强度设计值。 对于采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算净截面强度时一部分剪力已由孔前接触面传递。因此，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，应按下式计算： f A N n ≤= ' σ （4-2） 'N =)5 .01(1 n n N - （4-3） 式中： n ——连接一侧的高强度螺栓总数； 1n ——计算截面（最外列螺栓处）上的高强度螺栓数； ——孔前传力系数。 采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式（4-2）验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度 f A N ≤= σ （4-4） 式中： A ——构件的毛截面面积。 2．轴心受力构件的刚度计算 为满足结构的正常使用要求，轴心受力构件应具有一定的刚度，以保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，以及使用期间因自重产生明显下挠，还有在动力荷载作用下发生较大的振动。 轴心受力构件的刚度是以限制其长细比来保证的，即
][λλ≤ （4-5） 式中： λ——构件的最大长细比； [λ]——构件的容许长细比。 3. 轴心受压构件的整体稳定计算 《规范》对轴心受压构件的整体稳定计算采用下列形式： f A N ≤? （4-25） 式中：?——轴心受压构件的整体稳定系数，y cr f σ?= 。 整体稳定系数?值应根据构件的截面分类和构件的长细比查表得到。 构件长细比λ应按照下列规定确定： （1）截面为双轴对称或极对称的构件 ? ?? ==y y y x x x i l i l //00λλ （4-26） 式中：x l 0，y l 0——构件对主轴x 和y 的计算长度； x i ，y i ——构件截面对主轴x 和y 的回转半径。 双轴对称十字形截面构件，x λ或y λ取值不得小于t （其中b/t 为悬伸板件宽厚比）。 （2）截面为单轴对称的构件 以上讨论柱的整定稳定临界力时，假定构件失稳时只发生弯曲而没有扭转，即所谓弯曲屈曲。对于单轴对称截面，绕对称轴失稳时，在弯曲的同时总伴随着扭转，即形成弯扭屈曲。在相同情况下，弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低。因此，对双板T 形和槽形等单轴对称截面进行弯扭分析后，认为绕对称轴（设为y 轴）的稳定应取计及扭转效应的下列换算长细比代替y λ [] 2 /122202022222)/1(4)()(2 1 z y z y z y yz i e λ λλλλλλ--+++= )/7.25//(2 202ωωλl I I A i t z +=
第六章 轴向受力构件承载力
一、 填空题 1、偏心受压构件的最终破坏都是由于 而造成的。 2、大偏心受压破坏属于延性破坏，小偏心受压破坏属于 。 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，对于长细比较小的短柱及长柱，属于材料破坏；对于长细比较大的细长柱，属于 破坏。 4、偏压构件用 考虑了纵向弯曲的影响。 5、对于大偏心受压构件，轴向压力增加会使构件的 提高。 6、钢筋混凝土大偏心、小偏心受压构件的判别条件是：当 为大偏压构件；当 为小偏压构件。 7、在偏压构件截面设计时，通常用03.0h e i >η初步判别其是否为大偏心受压。 8、在大偏压设计校核时，当'2s a x ≤，说明 。 9、为避免 ，《混凝土结构设计规范》（GB50010--2002）规定：矩形截面钢筋混凝土偏心受力构件的受剪截面均应符合025.0bh f V c c β≤。 10、受拉构件根据纵向拉力作用的位置可分为 和 构件。 11、偏心受拉构件按其破坏形态可分为大偏心、小偏心受拉两种情况，当s a h e ->20为大偏心；当s a h e -≤20为小偏心。 12、钢筋混凝土小偏心受拉构件破坏时全截面 ，拉力全部由钢筋承担。 二、判断题 1、小偏心受压构件偏心距一定小。（ ） 2、在大偏心、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b ξ完全相同的值。（ ） 3、偏心距增大系数，解决了纵向弯曲产生的影响的问题。（ ） 4、在偏压构件截面设计时，当03.0h e i >η时，可准确地判别其为大偏心受压。（ ） 5、附加偏心距考虑了弯矩的作用。（ ） 6、构件高度愈高，则材料破坏的可能性愈小。（ ）
轴心受力构件
第6章轴心受力构件 §6-1 轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件(axially loaded members)是指承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件，当这种轴向力为拉力时，称为轴心受拉构件(axially tension members)，简称轴心拉杆；当这种轴向力为压力时，称为轴心受压构件(axially compression members)，简称轴心压杆。轴心受力构件广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构件通常称为柱(columns)，包括轴心受压柱。柱通常由柱头、柱身和柱脚三部分组成（图），柱头支承上部结构并将其荷载传给柱身，柱脚则把荷载由柱身传给基础。 图柱的形式 轴心受力构件（包括轴心受压柱），按其截面组成形式，可分为实腹式构件和格构式构件两种（图）。实腹式构件具有整体连通的截面，常见的有三种截面形式。第一种是热轧型钢截面，如圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、T型钢、宽翼缘H型钢和槽钢等，其中最常用的是工字形或H形截面；第二种是冷弯型钢截面，如卷边和不卷边的角钢或槽钢与方管；第三种是型钢或钢板连接而成的组合截面。在普通桁架中，受拉或受压杆件常采用两个等边或不等边角钢组成的T形截面或十字形截面，也可采用单角钢、圆管、方管、工字钢或T 柱身 柱脚 (a)实腹式柱(b)格构式缀板柱(c)格构式缀条柱 柱头
型钢等截面（图）。轻型桁架的杆件则采用小角钢、圆钢或冷弯薄壁型钢等截面(图。受力较大的轴心受力构件（如轴心受压柱），通常采用实腹式或格构式双轴对称截面；实腹式构件一般是组合截面，有时也采用轧制H 型钢或圆管截面(图。格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件联系组成(图，采用较多的是两分肢格构式构件。在格构式构件截面中，通过分肢腹板的主轴叫做实轴，通过分肢缀件的主轴叫做虚轴。分肢通常采用轧制槽钢或工字钢，承受荷载较大时可采用焊接工字形或槽形组合截面。缀件有缀条或缀板两种，一般设置在分肢翼缘两侧平面内，其作用是将各分肢连成整体，使其共同受力，并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，缀条常采用单角钢，与分肢翼缘组成桁架体系，使承受横向剪力时有较大的刚度。缀板常采用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。在构件产生绕虚轴弯曲而承受横向剪力时，刚度比缀条格构式构件略低，所以通常用于受拉构件或压力较小的受压构件。实腹式构件比格构式构件构造简单，制造方便，整体受力和抗剪性能好，但截面尺寸较大时钢材用量较多；而格构式构件容易实现两主轴方向的等稳定性，刚度较大，抗扭性能较好，用料较省。 图轴心受力构件的截面形式 §6-2 轴心受力构件的强度和刚度 轴心受力构件的强度计算 从钢材的应力～应变关系可知，当轴心受力构件的截面平均应力达到钢材的抗拉强度 u f 时，构件达到强度极限承载力。但当构件的平均应力达到钢材的屈服强度 y f 时，由于构件塑性变形的发展，将使构件的变形过大以致达到不适于继续承载的状态。因此，轴心受力构件是以截面的平均应力达到钢材的屈服强度作为强度计算准则的。 对无孔洞等削弱的轴心受力构件，以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态， 应按下式进行毛截面强度计算： i min min i c o o o c c (a)普通桁架杆件截面(b)轻型桁架杆件截面 (c)实腹式构件截面 1 虚轴 实轴 1 1 1 (d)格构式构件截面
4.3-偏心受压构件承载力计算
4.2 轴心受压构件承载力计算 一、偏心受压构件破坏特征 偏心受压构件在承受轴向力N和弯矩M的共同作用时，等效于承受一个偏心距为e =M/N的偏心力N的作用，当弯矩M相对较小时，e0就很小，构件接近于轴心受压，0 相反当N相对较小时，e0就很大，构件接近于受弯，因此，随着e0的改变，偏心受压 构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。按照轴向力的偏心距和配筋情 况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。 1.受拉破坏 当轴向压力偏心距e0较大，且受拉钢筋配置不太多时，构件发生受拉破坏。在这 种情况下，构件受轴向压力Ｎ后，离Ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当Ｎ 增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加 宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，并 形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度迅速减 小。最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏（图 4.3.1）。此时，受压钢筋一般也能屈服。由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距e0较 大发生，故习惯上也称为大偏心受压破坏。受拉破坏有明显预兆，属于延性破坏。 2.受压破坏 当构件的轴向压力的偏心距e0较小，或偏心距e0虽然较大但配置的受拉钢筋过 多时，就发生这种类型的破坏。加荷后整个截面全部受压或大部份受压，靠近轴向压力一侧的混凝土压应力较高，远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。随着荷载 逐渐增加，靠近轴一侧混凝土出现纵向裂缝，进而混凝土达到极限应变εcu被压碎，受压钢筋的应力也达到f y′，远离一侧的钢筋可能受压，也可能受拉，但因本身截面应力太小，或因配筋过多，都达不到屈服强度（图4.3.2）。由于受压破坏通常在轴向压力偏心距e0较小时发生，故习惯上也称为小偏心受压破坏。受压破坏无明显预兆，属脆性破坏。
4.2 轴心受压构件承载力计算
轴心受压构件承载力计算 按照箍筋配置方式不同，钢筋混凝土轴心受压柱可分为两种：一种是配置纵向钢筋和普通箍筋的柱(图4.2.1a)，称为普通箍筋 柱；一种是配置纵向钢筋和螺旋筋（图）或 焊接环筋(图4.2.1c)的柱，称为螺旋箍筋柱或 间接箍筋柱。 需要指出的是，在实际工程结构中，几 乎不存在真正的轴心受压构件。通常由于荷 载作用位置偏差、配筋不对称以及施工误差 等原因，总是或多或少存在初始偏心距。但 当这种偏心距很小时，如只承受节点荷载屋 架的受压弦杆和腹杆、以恒荷载为主的等跨 多层框架房屋的内柱等，为计算方便，可近 似按轴心受压构件计算。此外，偏心受压构件垂直于弯矩作用平面的承载力验算也按轴心受压构件计算。 一、轴心受压构件的破坏特征 按照长细比的大小，轴心受压柱可分为短柱和长柱两类。对方形和矩形柱，当≤8时属于短柱，否则为长柱。其中为柱的计算长度，为矩形截面的短边尺寸。 1．轴心受压短柱的破坏特征 配有普通箍筋的矩形截面短柱，在轴向压力N作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的。N较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形。随着荷载的增大，构件变形迅速增大。与此同时，混凝土塑性变形增加，弹性模量降低，应力增长逐渐变慢，而钢筋应力的增加则越来越快。对配置HPB235、HRB335、HRB400、RRB400级热轧钢筋的构件，钢筋将先达到其屈服强度，此后增加的荷载全部由混凝土来承受。在临近
破坏时，柱子表面出现纵向裂缝，混凝土保护层开始剥落，最后，箍筋之间的纵向钢筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎崩裂而破坏（图4.2.2）。破坏时混凝土的应力达到棱柱体抗压强度。当短柱破坏时，混凝土达到极限压应变=，相应的纵向钢筋应力值=E s=2×105×mm2=400N/mm2。因此，当纵向钢筋为高强度钢筋时，构件破坏时纵向钢筋可能达不到屈服强度。设计中对于屈服强度超过400N/mm2的钢筋，其抗压强度设计值只能取400N/mm2。显然，在受压构件内配置高强度的钢筋不能充分发挥其作用，这是不经济的。 2.轴心受压长柱的破坏特征 对于长细比较大的长柱，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的，在轴心压力N作用下，由初始偏心距将产生附加弯矩，而这个附加弯矩产生的水平挠度又加大了原来的初始偏心距，这样相互影响的结果，促使了构件截面材料破坏较早到来，导致承截能力的降低。破坏时首先在凹边出现纵向裂缝，接着混凝土被压碎，纵向钢筋被压弯向外凸出，侧向挠度急速发展，最终柱子失去平衡并将凸边混凝土拉裂而破坏（图4.2.3）。试验表明，柱的长细比愈大，其承截力愈低，对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”。 由上述试验可知，在同等条件下，即截面相同，配筋相同，材料相同的条件下，长柱承载力低于短柱承载力。在确定轴心受压构件承截力计算公式时，规范采用构件
第三章轴心受力构件承载力问答题参考答案
第三章轴心受力构件承载力 问答题参考答案 1.简述结构工程中轴心受力构件应用在什么地方？ 答：当纵向外力N的作用线与构件截面的形心线重合时，称为轴心受力构件。房屋工程和一般构筑物中，桁架中的受拉腹杆和下弦杆以及圆形储水池的池壁，近似地按轴心受拉构件来设计，以恒载为主的多层建筑的内柱以及屋架的受压腹杆等构件，可近似地按轴心受压构件来设计。在桥梁工程内中桁架桥中的某些受压腹杆可以按轴心受压构件设计；桁架拱桥的拉杆、桁架桥梁的拉杆和系杆拱桥的系杆等按轴心受拉构件设计。 2.轴心受压构件设计时，如果用高强度钢筋，其设计强度应如何取值？ 答：纵向受力钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级，不宜采用高强度钢筋，因为与混凝土共同受压时，不能充分发挥其高强度的作用。混凝土破坏时的压应变0.002，此时相应的纵筋应力值бs’=E sεs’=200×103×0.002=400 N/mm2；对于HRB400级、HRB335级、HPB235级和RRB400级热扎钢筋已达到屈服强度，对于Ⅳ级和热处理钢筋在计算f y’ 值时只能取400 N/mm2。 3.轴心受压构件设计时，纵向受力钢筋和箍筋的作用分别是什么？ 答：纵筋的作用：①与混凝土共同承受压力，提高构件与截面受压承载力；②提高构件的变形能力，改善受压破坏的脆性；③承受可能产生的偏心弯矩、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力；④减少混凝土的徐变变形。横向箍筋的作用：①防止纵向钢筋受力后压屈和固定纵向钢筋位置；②改善构件破坏的脆性；③当采用密排箍筋时还能约束核芯内混凝土，提高其极限变形值。 4.受压构件设计时，《规范》规定最小配筋率和最大配筋率的意义是什么？ 答：《规范》规定受压构件最小配筋率的目的是改善其脆性特征，避免混凝土突然压溃，能够承受收缩和温度引起的拉应力，并使受压构件具有必要的刚度和抗偶然偏心作用的能力。考虑到材料对混凝土破坏行为的影响，《规范》规定受压构件最大配筋率的目的为了防止混凝土徐变引起应力重分布产生拉应力和防止施工时钢筋过于拥挤。 5.简述轴心受压构件的受力过程和破坏过程？ 答：第Ⅰ阶段——加载到钢筋屈服前0＜ε≤εy 此阶段钢筋和混凝土共同工作，应力与应变大致成正比。在相同的荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加得快而先进入屈服阶段。 第Ⅱ阶段——钢筋屈服到混凝土压应力达到应力峰值εy＜ε≤ε0 钢筋进入屈服，对于有明显屈服台阶的钢筋，其应力保持屈服强度不变，而构件的应变值不断增加，混凝土的应力也随应变的增加而继续增长。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)取最大压应变为0.002。 第Ⅲ阶段——混凝土应力达到峰值到混凝土应变达到极限压应变，构件产生破坏ε0＜ε≤εcu 当构件压应变超过混凝土压应力达到峰值所对应的应变值ε0时，受力过程进入了第Ⅲ阶段，此时施加于构件的外荷载不再增加，而构件的压缩变形继续增加，一直到变形达到混凝土极限压应变，这时轴心受压构件出现的纵向裂缝继续发展，箍筋间的纵筋发生压屈向外
钢结构轴心受力构件
受力类型 验算内容 刚度 强度 稳定 整体稳定 局部稳定 轴心受力构件 轴拉 长细比λ 挠度ν []λλ≤= i l 0 : 0l 构件的 计算长度 ]max ,y x λλλ= ↑↑↓刚稳λ f A N n ≤=σ :n A 构件的净 截面面积 *无孔洞虚弱时可省略* 轴压 f A N ?σ≤= y cr f σ?= :整体稳定系 数 []min ,y x ???= ※热轧构件不需验算局部稳定 ※翼缘：限制宽厚比 腹板：限制高厚比 y w y f t h f t b /235)5.025(/235)1.010(0 λλ+≤+≤※当腹板高厚比不满足要求时，可在腹板中部设置纵向加劲肋 { {{ （惯性矩越大越强）实腹式格构式 强轴 弱轴 实轴（轴线通过分肢）虚轴（轴线通过缀材） 轴心受力构件截面形式 失稳的三种形式：1.弯曲失稳（双轴对称截面） 2.扭转失稳（抗扭刚度差的截面如十字型截面） 3.弯扭失稳（单轴对称截面：绕对称轴发生弯扭失稳绕非对称 轴发生弯曲失稳） 轴的长细比表示绕下标x x x :λ。减小λ的方法：1改变两端支撑2.增大i 即增大I 跟两端支承相关构件的计算长度.0l ：l l 2 1 0=两固，l l l l 7.0,00==一固一绞两绞 l l 20=一固一自 y cr f σ?= :整体稳定系数。柱子的曲线类别值的确定：.3.2.1λ?y f ?通过查表求得： 1判定截面类型（对于组合截面对X 轴Y 轴均取b 类） 2计算 235 /235/y y y x f f λλ 3查表得min ?代入 等稳定性： { y x y x x ??λλ==实腹式：为虚轴格构式) (:0
轴心受力构件习题及问题详解
轴心受力构件习题及答案 一、选择题 的构件，在拉力N作用下的强度计算公1. 一根截面面积为A，净截面面积为A n 式为______。 2. 轴心受拉构件按强度极限状态是______。 净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度 毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度 净截面的平均应力达到钢材的屈服强度 毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度 3. 实腹式轴心受拉构件计算的容有______。 强度强度和整体稳定性强度、局部稳定和整体 稳定强度、刚度（长细比） 4. 轴心受力构件的强度计算，一般采用轴力除以净截面面积，这种计算方法对下列哪种连接方式是偏于保守的？ 摩擦型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连 接普通螺栓连接铆钉连接 5. 工字型组合截面轴压杆局部稳定验算时，翼缘与腹板宽厚比限值是根据 ______导出的。 6. 图示单轴对称的理想轴心压杆，弹性失稳形式可能为______。
X轴弯曲及扭转失稳Y轴弯曲及扭转失稳 扭转失稳绕Y轴弯曲失稳 7. 用Q235号钢和16锰钢分别建造一轴心受压柱，其长细比相同，在弹性围屈曲时，前者的临界力______后者的临界力。 大于小于等于或接近无法 比较 8. 轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为______。 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件 考虑强度降低的影响 考虑剪切变形的影响 考虑单支失稳对构件承载力的影响 9. 为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了______。 改变板件的宽厚比增大截面面积改变截面上 的应力分布状态增加截面的惯性矩 10. 轴心压杆构件采用冷弯薄壁型钢或普通型钢，其稳定性计算______。 完全相同 仅稳定系数取值不同 仅面积取值不同 完全不同 11. 工字型截面受压构件的腹板高度与厚度之比不能满足按全腹板进行计算的要求时，______。
受压构件承载力计算复习题(答案)详解
受压构件承载力计算复习题 一、填空题： 1、小偏心受压构件的破坏都是由于 而造成 的。 【答案】混凝土被压碎 2、大偏心受压破坏属于 ，小偏心破坏属 于 。 【答案】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。 【答案】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。 【答案】偏心距增大系数 5、大小偏心受压的分界限是 。 【答案】b ξξ= 6、在大偏心设计校核时，当 时，说明s A '不屈 服。 【答案】s a x '2 7、对于对称配筋的偏心受压构件，在进行截面设计时， 和 作为判别偏心受压类型的唯一依据。
【答案】b ξξ≤ b ξξ 8、偏心受压构件 对抗剪有利。 【答案】轴向压力N 9、在钢筋混凝土轴心受压柱中，螺旋钢筋的作用是使截面中间核心部分的混凝土形成约束混凝土，可以提高构件的______和______。 【答案】承载力 延性 10、偏心距较大，配筋率不高的受压构件属______受压情况，其承载力主要取决于______钢筋。 【答案】大偏心 受拉 11、受压构件的附加偏心距对______受压构件______受压构件影响比较大。 【答案】轴心 小偏心 12、在轴心受压构件的承载力计算公式中，当f y <400N ／mm 2 时，取钢筋抗压强度设计值f y '＝______；当f y ≥400N ／mm 2时，取钢筋抗压强度设计值f y '＝______N ／mm 2。 【答案】f y 400 二、选择题： 1、大小偏心受压破坏特征的根本区别在于构件破坏时，（ ）。 A 受压混凝土是否破坏 B 受压钢筋是否屈服 C 混凝土是否全截面受压 D 远离作用力N 一侧钢筋是否屈服
轴心受压构件长细比详细计算公式及扩展
关于受压杆件长细比的计算 1.对于轴压构件的长细比计算公式如下： l 0=λ l l ?=μ0 A I i =（根据I 的定义，理解i ） 其中对各个系数进行详解： A —构件的横截面积。矩形面积为A=bh 。对于圆形截面为： 4 2 D A π= ，圆管截面 22 )1(4 απ-= D A 。 I —构件的截面惯性矩。对于矩形的截面惯性矩为12 3 bh I =，对于 圆形截面来说为64 4 D I π= ，对于圆管截面的惯性矩为 )1(64 44 απ-= D I 其中D d /=α，d 为圆管内径，D 为圆管外径。 矩形：24/323 2 022 2 2 2 bh y b dy b y dA y I h h h =?=?=?=?? - 圆形： 64/)22sin (2164)2cos 1(2 1 64sin sin 320420 420 2 2 3 2 20 2 2 2 D D d D d dr r rd r dr dA y I D D πθθθθθθθθπ π π π =-?=-? == ?= ?= ?????? （θθ2 sin 212cos -=） l 为构件的几何长度，其具体长度又根据混凝土，钢结构，砌体 等不同的结构形式而有所不同。
μ为长度因数，其值由竿端约束情况决定。例如，两端铰支的细长压杆，μ=1；一段固定、一段自由的细长压杆，μ=2；两端固定的细长压杆，μ=0.5；一段固定一段铰支的细长压杆，μ=0.7。 拓展： 根据i 的计算公式，很明显，我们可以就算出矩形和圆形的回转半径i ： 矩形：12h i =；圆形（实）：4D i =,圆环:4)1(4α-=D i (不用记) 钢结构受压杆件的容许长细比 （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
第七章 受拉构件承载力计算
第七章受拉构件承载力计算 一、填空题： 1、受拉构件可分为和两类。 2、小偏心受拉构件的受力特点类似于，破坏时拉力全部由 承受；大偏心受拉的受力特点类似于或构件。破坏时截面混凝土有存在。 3、偏心受拉构件的存在，对构件抗剪承载力不利。 4、受拉构件除进行计算外，尚应根据不同情况，进行、、 的计算。 5、偏心受拉构件的配筋方式有、两种。 二、判断题： 1、对于小偏心受拉构件，无论对称配还非对称配筋，纵筋的总用钢量和轴拉构件总用钢量相等。（） 2、偏心受拉构件与双筋矩形截同梁的破坏形式一样。（） 三、选择题： 1、偏心受拉构件破坏时，（）。 A远边钢筋屈服 B近边钢筋屈服 C远边、近边都屈服 D无法判定 2、在受拉构件中，由于纵向拉力的存在，构件的抗剪能力将（）。 A提高 B降低 C不变 D难以测定 3、下列关于钢筋混凝土受拉构件的叙述中，（）是错误的。 A钢筋混凝土轴心受拉构件破坏时，混凝土已被拉裂，全部外力由钢筋来承担 B当轴向拉力N作用于合力及合力点以内时，发生小偏心受拉破坏 C破坏时，钢筋混凝土偏心受拉构件截面存在受压区 D小偏心受拉构件破坏时，只有当纵向拉力N作用于钢筋截面面积的“塑性中 心”时，两侧纵向钢筋才会同时达到屈服强度。 四、简答题： 1、简述钢筋混凝土大小偏心受拉构件的破坏特征。 2、轴向拉力对钢筋混凝土偏心受拉构件斜截面抗剪承载力有什么影响？计算公式中如何体现？对N值有无限制条件？ 参考答案 一、填空题： 1、小偏心受拉大偏心受拉
2、轴拉钢筋受弯路大偏压受压区 3、轴向拉力N 4、正截面承载能力抗剪抗裂度裂缝宽度 5、对称配筋非对称配筋 二、判断题： 1、√ 2、× 三、选择题： 1、B 2、B 3、C 四、简答题： 1、（1）当纵向力N作用在钢筋合力点及合力点之间（）时，为小偏心受拉。 在小偏心拉力作用下，构件破坏时，截面全部裂通，混凝土退出工作，拉力完全由钢筋承担，钢筋及的拉应力达到屈服。 （2）当纵向力N作用在钢筋与范围以外时，为大偏心受拉。 与大偏心受压构件的破坏基本相似，构件在纵向力拉力作用下，受拉截面部分开裂，受拉区的应力全部由承担，并首先达到屈服，然后压区的混凝土被压碎，受压钢筋也达到屈服。 2、偏心受拉构件同时承受较大的剪力作用时，需验算截面受剪承载力。纵向拉力N的存在，使截面的受剪承载力降低。纵向拉力引起的受剪承载力的降低，与纵向拉力几乎是成正比的。 对N值无限定条件。
钢结构轴力构件-附答案
钢结构练习四 轴心受力构件 一、选择题（××不做要求） 1．工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为()y f t b 2351.0101λ+≤，其中λ的含义为（ A ）。 A ）构件最大长细比，且不小于30、不大于100 B ）构件最小长细比 C ）最大长细比与最小长细比的平均值 D ）30或100 2．轴心压杆整体稳定公式f A N ≤?的意义为（ D ）。 A ）截面平均应力不超过材料的强度设计值 B ）截面最大应力不超过材料的强度设计值 C ）截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值 D ）构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值 3．用Q235钢和Q345钢分别制造一轴心受压柱，其截面和长细比相同，在弹性范围内屈曲时，前者的临界力（ C ）后者的临界力。 A ）大于 B ）小于 C ）等于或接近 D ）无法比较 4．为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了（ A ）。 A ）改变板件的宽厚比 B ）增大截面面积 C ）改变截面上的应力分布状态 D ）增加截面的惯性矩 5．为提高轴心压杆的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布（ B ）。 A ）尽可能集中于截面的形心处 B ）尽可能远离形心 C ）任意分布，无影响 D ）尽可能集中于截面的剪切中心 ××6．轴心压杆采用冷弯薄壁型钢或普通型钢，其稳定性计算（ B ）。 A ）完全相同 B ）仅稳定系数取值不同 C ）仅面积取值不同 D ）完全不同 7．实腹式轴压杆绕x ，y 轴的长细比分别为λx ，λy ，对应的稳定系数分别为φx , φy ，若λx =λy ，则（ D ）。 A ）φx >φy B ）φx =φy C ）φx <φy D ）需要根据稳定性分类判别 8．轴心受压杆的强度与稳定，应分别满足（ B ）。 A ）f A N n ≤=σ，f A N n ?≤=?σ B ）f A N n ≤=σ，f A N ?≤=?σ C ）f A N ≤= σ，f A N n ?≤=?σ
轴心受力构件
第四章轴心受力构件 1．选择题 （1）实腹式轴心受拉构件计算的内容包括。 A. 强度 B. 强度和整体稳定性 C. 强度、局部稳定和整体稳定 D. 强度、刚度（长细比） （2）实腹式轴心受压构件应进行。 A. 强度计算 B. 强度、整体稳定性、局部稳定性和长细比计算 C. 强度、整体稳定和长细比计算 D. 强度和长细比计算 （3）对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面。 A. 最大应力达到钢材屈服点 B. 平均应力达到钢材屈服点 C. 最大应力达到钢材抗拉强度 D. 平均应力达到钢材抗拉强度 （4）下列轴心受拉构件，可不验算正常使用极限状态的为。 A. 屋架下弦 B. 托架受拉腹杆 C. 受拉支撑杆 D. 预应力拉杆 （5）普通轴心钢构件的承载力经常取决于。 A. 扭转屈曲 B. 强度 C. 弯曲屈曲 D.弯扭屈曲 （6）在下列因素中，对轴心压构件的弹性屈曲承载力影响不大。 A. 压杆的残余应力分布 B. 构件的初始几何形状偏差 C. 材料的屈曲点变化 D.荷载的偏心大小 （7）为提高轴心压构件的整体稳定，在杆件截面面积不变的情况下，杆件截面的形式应使其面积分布。 A. 尽可能集中于截面的形心处 B. 尽可能远离形心 C. 任意分布，无影响 D. 尽可能集中于截面的剪切中心 （8）轴心受压构件的整体稳定系数?与等因素有关。 A. 构件截面类别、两端连接构造、长细比 B. 构件截面类别、钢号、长细比 C. 构件截面类别、计算长度系数、长细比 D. 构件截面类别、两个方向的长度、长细比 （9）a类截面的轴心压杆稳定系数?值最高是由于。
A. 截面是轧制截面 B. 截面的刚度最大 C. 初弯矩的影响最小 D. 残余应力影响的最小 （10）轴心受压构件腹板局部稳定的保证条件是h 0/t w 不大于某一限值，此限值 。 A. 与钢材强度和柱的长细比无关 B. 与钢材强度有关，而与柱的长细比无关 C. 与钢材强度无关，而与柱的长细比有关 D. 与钢材强度和柱的长细比均有关 （11）提高轴心受压构件局部稳定常用的合理方法是 。 A. 增加板件宽厚比 B. 增加板件厚度 C. 增加板件宽度 D.设置横向加劲肋 （12）为了 ，确定轴心受压实腹式柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近。 A. 便于与其他构件连接 B. 构造简单、制造方便 C. 达到经济效果 D.便于运输、安装和减少节点类型 （13）双肢缀条式轴心受压构件绕实轴和绕虚轴等稳定的要求是 。 A.y y λλ=0 B. 1 2 27A A x y +=λλ C.1 2 027A A y y +=λλ D. y x λλ= （14）计算格构式压杆对虚轴x 轴的整体稳定时，其稳定系数应根据 查表确定。 A. x λ B. ox λ C. y λ D. oy λ （15）当缀条采用单角钢时，按轴心压杆验算其承载力，但必须将设计强度按《钢结构设计规范》中的规定乘以折减系数，原因是 。 A. 格构式柱所给的剪力值是近似的 B. 缀条很重要，应提高其安全性 C. 缀条破坏将引起绕虚轴的整体失稳 D. 单角钢缀条实际为偏心受压构件 （16）与节点板单面连接的等边角钢轴心受压构件，100=λ，计算稳定时，钢材强度设计值应采 用的折减系数是 。 A. 0.65 B. 0.70
偏心受压构件承载力计算
轴心受压构件承载力计算 一、偏心受压构件破坏特征 偏心受压构件在承受轴向力N和弯矩M 的共同作用时，等效于承受一个偏心距为 e0=M/N的偏心力N的作用，当弯矩M相对较小时，e0就很小，构件接近于轴心受压，相反当N相对较小时，e0就很大，构件接近于受弯，因此，随着e0 的改变，偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。按照轴向力的偏心距和配筋情况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。 1.受拉破坏 当轴向压力偏心距e0 较大，且受拉钢筋配置不太多时，构件发生受拉破坏。在这种情况下，构件受轴向压力Ｎ后，离Ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当Ｎ增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加宽，裂缝截面处的拉力全部由钢筋承担。荷载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，随后主裂缝明显加宽并向受压一侧延伸，受压区高度迅速减小。最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏（图4.3.1）。此时，受压钢筋一般也能屈服。由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距e0 较 大发生，故习惯上也称为大偏心受压破坏。受拉破坏有明显预兆，属于延性破坏。 2.受压破坏 当构件的轴向压力的偏心距e0 较小，或偏心距e0 虽然较大但配置的受拉钢筋过多时，就发生这种类型的破坏。加荷后整个截面全部受压或大部份受压，靠近轴向压力一侧的混凝土压应力较高，远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。随着荷载逐渐增加，靠近轴一侧混凝土出现纵向裂缝，进而混凝土达到极限应变εcu 被压碎，受压钢筋的应力也达到f y′，远离一侧的钢筋可能受压，也可能受拉，但因本身截面应力太小，或因配筋过多，都达不到屈服强度（图4.3.2）。由于受压破坏通常在轴向压力偏心距e0 较小时发生，故习惯上也称为小偏心受压破坏。受压破坏无明显预兆，属脆性破坏。
轴心受力构件五
第四章轴心受力构件 一、轴心受力构件的特点和截面形式 轴心受力构件包括轴心受压杆和轴心受拉杆。轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢平台柱等等。 实际上，纯粹的轴心受力构件是很少的，大部分轴心受力构件在不同程度上也受偏心力的作用，如网架弦杆受自重作用、塔架杆件受局部风力作用等。但只要这些偏心力作用非常小（一般认为偏心力作用产生的应力仅占总体应力的3％以下。）就可以将其作为轴心受力构件。 轴心受力的构件可采用图中的各种形式。 其中 a）类为单个型钢实腹型截面，一般用于受力较小的杆件。其中圆钢回转半径最小，多用作拉杆，作压杆时用于格构式压杆的弦杆。钢管的回转半径较大、对称性好、材料利用率高，拉、压均可。大口径钢管一般用作压杆。型钢的回转半径存在各向异性，作压杆时有强轴和弱轴之分，材料利用率不高，但连接较为方便，单价低。 b) 类为多型钢实腹型截面，改善了单型钢截面的稳定各向异性特征，受力较好，连接也较方便。 c) 类为格构式截面，其回转半径大且各向均匀，用于较长、受力较大的轴心受力构件，特别是压杆。但其制作复杂，辅助材料用量多。 二、轴心受拉杆件 轴心受拉杆件应满足强度和刚度要求。并从经济出发，选择适当的截面形式，处理好构造与连接。 1、强度计算 轴心拉杆的强度计算公式为：
（6－1） 式中： N——轴心拉力； A n——拉杆的净截面面积； f ——钢材抗拉强度设计值。 当轴心拉杆与其它构件采用螺栓或高强螺栓连接时，连接处的净截面强度计算如连接这一章所述。 公式（6－1）适用于截面上应力均匀分布的拉杆。当拉杆的截面有局部削弱时，截面上的应力分布就不均匀，在孔边或削弱处边缘就会出现应力集中。但当应力集中部分进入塑性后，内部的应力重分布会使最终拉应力分布趋于均匀。因而须保证两点：（1）选用的钢材要达到规定的塑性（延伸率）。（2）截面开孔和消弱应有圆滑和缓的过渡，改变截面、厚度时坡度不得大于1:4。 2、刚度计算 为了避免拉杆在使用条件下出现刚度不足、横向振动以造成过大的附加应力，拉杆设计时应保证具有一定的刚度。普通拉杆的刚度按下式用长细比来控制。 （6－2）式中： ——拉杆按各方向计算得的最大长细比； l0 ——计算拉杆长细比时的计算长度； i ——截面的回转半径（与 l0 相对应）；
受压构件承载力计算例题
受压构件承载力计算 1、某现浇框架柱，截面尺寸为 300×300，轴向压力设计值 N = 1400 kN ，计算长度 3.57 m ，采用 C30 混凝土、Ⅱ级(HRB335)钢筋。求所需纵筋面积。 解：9.1130035700==b l ，查得ψ= 0.9515， ???? ??-=A f N f A c y s ?9.0'1'=??? ? ????-??3003003.14962.09.010*********=1159.5mm 2 ，A A s ''=ρ= 3003003 .1159?=0.01288 > 006.0'min =ρ 2、已知某正方形截面轴心受压柱，计算长度 7.5 m ，承受轴向压力设计值N = 1800 kN ，混凝土强度等级为 C20，采用Ⅱ(HRB335)级钢筋。试确定构件截面尺寸及纵向钢筋截面面积。 解：75.1840075000==b l ，查得ψ= 0.7875 ???? ??-=A f N f A c y s ?9.0'1'=6.33454004006.97875.09.010*********=??? ? ????-??mm 2 , A A s ''=ρ= 4004006 .3345?=0.021>006.0'min =ρ 3、 已知一偏心受压柱，b ×h = 450×450，α=α′= 40，C30，HRB335钢筋，ξ b = 0.55，承受纵向力 N = 350 kN ，计算弯距 M = 220 kN ·m 。柱计算长度为 l0= 3.0 m ，受压区钢筋A's = 402 (2#16)，求受拉区钢筋面积。 解： (1) 设计参数 0.11=α，α=α′= 40， h 0=410 ， f c =14.3 2/mm N ，2/300mm N f y =' ｅ0= 630，取ｅa =20，ｅi =ｅ0 +ｅa =ｅ0+20=648 ==N A f c 5.01ζ=???3500004504503.145.0 4.1 取ζ1=1 08.1450 3000 01.015.101.015.102=?-=-=h l ζ，取ζ2=1 =????+ =??? ??+=11)450 3000(4506481400111400 112 212 00 ζζηh l h e i 1.02 (2) 受压区高度 ηｅi = 661> 0.3 h 0 按大偏压计算 ｅ=661+(450/2－40)= 846， ) ()2('0''01a h A f x h bx f Ne s y c -+-=α ) 40410(402300)2410(45014.31846350000-?+-??=?x x