2.3钢筋混凝土受压构件
分别说明钢筋混凝土轴心受压构件中纵向受力钢筋和箍筋的作用
分别说明钢筋混凝土轴心受压构件中纵向受力钢筋和箍筋的作用钢筋混凝土轴心受压构件中纵向受力钢筋和箍筋的作用背景介绍•钢筋混凝土是一种常用的结构材料，广泛应用于建筑、桥梁和其他重要工程中。
•在钢筋混凝土构件中，轴心受压构件承受的是由于受力方向与构件轴线方向一致而产生的压力。
纵向受力钢筋的作用•纵向受力钢筋主要用于承担轴向压力，或称为受压钢筋。
•纵向受力钢筋通过承担轴向拉力，延长了构件的使用寿命和承载能力。
•受压钢筋的作用是抵消混凝土的压缩应力，减缓和抑制构件的产生和扩展裂缝。
•受压钢筋能够提高构件的刚度和强度，增加构件的抗弯和抗剪能力。
箍筋的作用•箍筋是纵向受力钢筋的配筋，主要用于抵抗构件在受压过程中的侧向膨胀。
•箍筋可以增加钢筋混凝土轴心受压构件的抗剪能力，提高构件的整体稳定性。
•使用箍筋可以有效地提升构件的抗震性能，减小地震荷载对结构的影响。
•箍筋的作用还包括控制和抑制构件的纵向受力钢筋产生侧向屈曲和失稳。
结论•钢筋混凝土轴心受压构件中的纵向受力钢筋和箍筋发挥着重要的作用。
•纵向受力钢筋能够承担轴向拉力，抵消混凝土的压缩应力，提高构件的使用寿命和承载能力。
•箍筋则用于抵抗构件在受压过程中的侧向膨胀，增加抗剪能力和整体稳定性。
•合理设计和布置纵向受力钢筋和箍筋可以最大限度地提高构件的抗震性能和使用寿命。
钢筋混凝土轴心受压构件中纵向受力钢筋和箍筋的作用背景介绍•钢筋混凝土是一种常用的结构材料，广泛应用于建筑、桥梁和其他重要工程中。
•在钢筋混凝土构件中，轴心受压构件承受的是由于受力方向与构件轴线方向一致而产生的压力。
纵向受力钢筋的作用•纵向受力钢筋主要用于承担轴向压力，或称为受压钢筋。
•受压钢筋通过承担轴向拉力，延长了构件的使用寿命和承载能力。
•受压钢筋的作用是抵消混凝土的压缩应力，减缓和抑制构件的产生和扩展裂缝。
•受压钢筋能够提高构件的刚度和强度，增加构件的抗弯和抗剪能力。
箍筋的作用•箍筋是纵向受力钢筋的配筋，主要用于抵抗构件在受压过程中的侧向膨胀。
钢筋混凝土偏心受压构件(2)
As 太 多
ssAs
f'yA's
ssAs
f'yA's
◆构件的破坏是由于受压区混凝土到达
其抗压强度，距轴力较远一侧的钢筋， 无论受拉或受压，一般均未到达屈服， 其承载力主要取决于受压区混凝土及 受压钢筋，故为受压破坏 。
“受拉破坏”和“受压
破坏”都属于材料发
生了破坏，相同之处
是截面的最终破坏是
2
0 .5 f c A c N
c 1, c 1
M Cmns M 2
M1 Cm 0.7 0.3 M2
三个条件同时满足时，
ns
M ei ea N
直接取 1
5.3 非对称配筋 偏心受压构件正截面承载力计算
◆ 偏心受压正截面受力分析方法与受弯情况是相同的， 即仍采用以平截面假定为基础的计算理论。 ◆ 等效矩形应力图的强度为α1 fc，等效矩形应力图的 高度与中和轴高度的比值为β。
M M0 ◆ 虽然最终在M和N的共同作用下达到截面承载力极限状态，但 轴向承载力明显低于同样截面和初始偏心距情况下的短柱。
◆ 对于中长柱，在设计中应考虑附加挠度 f 对弯矩增大的影响。
N
◆长细比l0/h >30的细长柱 ◆侧向挠度 f 的影响已很大
N0 Nusei Numei Num fm Nul fl
N ( ei+ f )
x ei
N
偏心距增大系数
ei y
y f × sin
N
px
le
f
l0le
ei f f 1 ei ei
x ei
N
对于小偏心受压构件，离纵向力较远一侧钢筋可能 受拉不屈服或受压，且受压区边缘的混凝土的应变小 一般小于0.0033，截面破坏时的曲率小于界限破坏时 的曲率。规范用偏心受压构件截面曲率修正系数ζ1
建筑力学与结构 受压及受拉构件
设在每层楼面处。当采用绑扎接头时，将下层柱 纵筋伸出楼面一定长度并与上层柱纵筋搭接。
33
4.2 钢筋混凝土受压构件
同一构件相邻纵向受力钢筋接头位置宜相互错开， 当柱每侧纵筋根数不超过4根时，可允许在同一绑 扎接头连接区段内搭接，如图4.9(a)；纵筋每边根 数为5～8根时，应在两个绑扎接头连接区段内搭 接，如图4.9(b)；纵筋每边根数为9～12根时，应在 三个绑扎接头连接区段内搭接，如图4.9(c)。当上 下柱截面尺寸不同时，可在梁高范围内将下柱的 纵筋弯折一斜角，然后伸入上层柱，如图4.9(d)， 或采用附加短筋与上层柱纵筋搭接，如图4.9(e)。
图4.4 偏心受压构件
20
4.1 受压及受拉构件的内力
偏心受力构件实际上是轴向变形和弯曲变形同时 存在的组合变形构件，它同时承受轴向力和弯矩， 有时还承受剪力。
内力计算时应将其组合变形分解为基本变形，单 独计算在轴向荷载、弯矩和剪力作用下的各截面 的轴向内力、弯矩、剪力，并分别绘制相应的轴 力图、弯矩图和剪力图，即得构件的内力图。
As
N
0.9
f
y
fc A fc
（4.3）
42
4.2 钢筋混凝土受压构件
【例4.4】某轴心受压柱截面尺寸 b×h=350mm×350mm，计算长 度l0=7000mm，混凝土强度等级 为C20（fc=9.6N/mm2），钢筋为 HRB400（fy′=360N/mm2），若 该柱承受轴向压力设计值 N=1500kN，求所需纵向受压钢 筋的截面面积。
34
4.2 钢筋混凝土受压构件 图4.9 柱纵筋接头构造
35
4.2 钢筋混凝土受压构件
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算
3、钢筋混凝土受压构件的强度计算第三章钢筋混凝土受压构件的强度计算桥梁结构中的桥墩、桩、主拱圈、斜拉桥的索塔，以及单层厂房柱、拱、屋架上弦杆，多层和高层建筑中的框架柱、剪力墙、筒体，烟囱的筒壁等均属于受压构件。
受压构件按受力情况分为轴心受压构件和偏心受压构件两类。
第一节配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件当构件受到位于截面形心的轴向压力时，为轴心受压构件。
钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋的作用及配置方式可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种，本节介绍配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件。
3.1.1 一般构造要求1、混凝土标号轴心受压构件的正截面承载力，主要由混凝土提供，一般多采用C20～C30混凝土，或者采用更高标号的混凝土。
2、截面尺寸轴心受压构件截面尺寸不宜过小，因长细比越大，承载力越小，不能充分利用材料强度。
矩形截面的最小尺寸不宜小于250mm。
3、纵向钢筋纵向受力钢筋一般选R235、HRB335级钢筋，有特殊要求时，可用HRB400级钢筋。
钢筋的直径不应小于12mm，净距不应小于5Omm 且不应大于35Omm。
在构件截面上，纵向受力钢筋至少应有4根并且在截面每一角隅处必须布置一根。
柱内设置纵向钢筋的目的是：a、提高柱的承载力，以减小构件的截面尺寸；b、防止因偶然偏心产生的破坏；c、改善构件破坏时的延性；d、减小混凝土的徐变。
为此，《公桥规》规定：构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于0.5%（当混凝土强度等级在C50及以上时，不应小于0.6%）；同时，一侧钢筋的配筋百分率不应小于0.2%。
轴心受压构件在加载后荷载维持不变的条件下，由于混凝土徐变，随着荷载作用时间的增加，混凝土的压应力逐渐变小，钢筋的压力逐渐变大，初期变化比较快，经过一定时间后趋于稳定。
在荷载突然卸载时，构件回弹，由于混凝土徐变变形的大部分不可恢复，故当荷载为零时，会使柱中钢筋受压而混凝土受拉,若柱的配筋率过大，还可能将混凝土拉裂；若柱中纵筋和混凝土之间有很强的粘应力时，则可能同时产生纵向裂缝。
混凝土结构(第五版)课后习题答案精华版
《混凝土结构设计原理》思考题及习题（参考答案）重庆大学第1章绪论思考题1.1钢筋混凝土梁破坏时的特点是：受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，破坏前变形较大，有明显预兆，属于延性破坏类型。
在钢筋混凝土结构中，利用混凝土的抗压能力较强而抗拉能力很弱，钢筋的抗拉能力很强的特点，用混凝土主要承受梁中和轴以上受压区的压力，钢筋主要承受中和轴以下受拉区的拉力，即使受拉区的混凝土开裂后梁还能继续承受相当大的荷载，直到受拉钢筋达到屈服强度以后，荷载再略有增加，受压区混凝土被压碎，梁才破坏。
由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，且钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数十分接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏二者之间的粘结，从而保证了钢筋和混凝土的协同工作。
1.2钢筋混凝土结构的优点有：1）经济性好，材料性能得到合理利用；2）可模性好；3）耐久性和耐火性好，维护费用低；4）整体性好，且通过合适的配筋，可获得较好的延性；5）刚度大，阻尼大；6）就地取材。
缺点有：1）自重大；2）抗裂性差；3）承载力有限；4）施工复杂；5）加固困难。
1.3本课程主要内容分为“混凝土结构设计原理”和“混凝土结构设计”两部分。
前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面设计计算方法和构造等混凝土结构的基本理论，属于专业基础课内容；后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。
学习本课程要注意以下问题：1）加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面；2）突出重点，并注意难点的学习；3）深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。
第2章混凝土结构材料的物理力学性能思考题2.1①混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k是根据以边长为150mm的立方体为标准试件，在(20±3)℃的温度和相对湿度为90％以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度确定的。
钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数表
钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数表1. 引言钢筋混凝土轴心受压构件是建筑和结构工程中常见的承载元素之一。
在设计和分析过程中，了解和计算轴心受压构件的稳定性是至关重要的。
稳定系数表是一种用于评估构件稳定性的工具，它提供了不同参数下的稳定系数值，以帮助工程师进行合理的设计和分析。
2. 稳定性分析原理在设计钢筋混凝土轴心受压构件时，需要考虑两个主要因素：弯曲和稳定。
弯曲是由于外部荷载引起的构件弯曲变形，而稳定则是指防止构件产生整体失稳或局部失稳。
对于轴心受压构件来说，局部失稳通常是最主要的问题。
轴心受压构件在受到外部荷载作用时，会发生弯矩和剪力分布。
当荷载较小或者构件尺寸较小时，这些力可以通过钢筋来承担。
然而，当荷载增加或者构件尺寸增大时，构件可能会发生局部失稳，即产生屈曲。
为了避免局部失稳，需要计算和评估构件的稳定系数。
3. 稳定系数表的编制方法稳定系数表是通过理论计算和试验结果得出的。
首先，需要根据轴心受压构件的几何形状和材料特性，采用适当的理论模型进行计算。
常见的理论模型包括欧拉公式、约束弯矩法等。
然后，通过试验验证理论计算结果的准确性，并得出一组稳定系数值。
稳定系数表通常包含以下信息： - 构件几何参数：包括截面形状、截面尺寸等。
- 材料特性：包括混凝土和钢筋的强度、弹性模量等。
- 荷载条件：包括作用在构件上的轴力、弯矩等。
- 稳定系数值：根据不同参数组合得到的稳定系数。
4. 使用稳定系数表进行设计与分析在实际工程中，可以根据给定的荷载条件和构件几何参数，在稳定系数表中查找对应的稳定系数值。
然后，将这些值与规范要求进行比较，以确定构件是否满足稳定性要求。
如果稳定系数小于规范要求的最小值，说明构件可能存在局部失稳的风险。
此时，需要采取措施来增加构件的稳定性，例如增加截面尺寸、增加钢筋配筋量等。
5. 稳定系数表的应用范围和限制稳定系数表适用于常见的轴心受压构件，例如柱子、墙体等。
然而，在某些特殊情况下，如非常大的荷载或非常细长的构件，稳定系数表可能不适用。
钢筋混凝土构件受压构件承载力计算
轴心受压、偏心受压和受弯构件截面极限应力状态
’
构件截面应力随偏心距变化
矩形截面偏心受压
偏
心 受
计算基本假定
重心轴
压 平截面假定
构
计算中和轴
件 不考虑混凝土的抗拉作用
正
实际中和轴
截 混凝土和钢筋的应力应变关系
面
承 受压区混凝土采用等效矩形应力图形。 载
力 x 2 a 时，受压钢筋达到抗压设计强度。
偏
心
受
N与M线性关系
压
N与M曲线关系
构
dN/dM=0
件
纵
向
弯
曲
的
影
响
短柱、长柱和细长柱 e0相同、长细比不同时Nu的变化
长细比增加，附加弯矩增大， 长柱承载力Nu降低。(同轴压)
偏
偏心距增大系数法是一个传统的方法，使
心
用方便，在大多数情况下具有足够的精度，至
受 压
今被各国规范所采用。
构
式（5-11）是由两端铰支、计算长度为l0 、
x) 2
f cbx f y As
KV
Vu
0.7 ftbh0
1.25 f yv
Asv s
h0
fy Asb sins
1.正截面承载力(N、M)
单
KN
Nu
fcbx
f
' y
As
s
As
向 偏
KNe
Nue
fcbx h0
x 2
f
' y
As'
算
推导
适筋、超筋、界限破坏时的截面平均应变图
受 压 构 件
受压构件
⑥纵向受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。钢筋 接头宜优先采用机械连接接头，也可以采用焊接接头和 搭接接头。对于直径大于28 mm的受拉钢筋和直径大于 32 mm的受压钢筋，不宜采用绑扎的搭接接头。
要求。
受压构件
受压构件
（2）截面形式和尺寸要求。轴心受压构件的截面多采用正方形 或矩形，有时也采用圆形或多边形。柱的截面尺寸主要根据内力的大 小、构件长度及构造要求等条件确定。现浇钢筋混凝土柱的截面尺寸 不宜小于250 mm× 250 mm。此外，柱的截面尺寸宜符合模数， 800 mm及以下的取50 mm的倍数，800 mm以上的可取100 mm的 倍数。对于工字形截面，翼缘的厚度不宜小于120 mm，腹板的厚度 不宜小于100 mm。受压构件的长细比宜控制为l0/b≤30或l0/d≤25， 这里，b为矩形截面的短边，d为圆形截面的直径。
受压构件
1.1 受压构件概述
以承受轴向压力为主的构件称为受 压构件。受压构件在钢筋混凝土结构中 应用非常广泛，如屋架的受压腹杆、框 架柱,单层厂房的柱、拱等构件。
受压构件
1. 受压构件的概念和分类
受压构件按纵向压力作用线与构件截面形心是否重合，分为 轴心受压构件和偏心受压构件。当纵向压力作用线与构件截面形 心重合时，该构件为轴心受压构件，如图3-31（a）所示；当纵向 压力作用线与构件截面形心不重合时，该构件为偏心受压构件， 偏心受压构件又分为单向偏心受压构件［见图3-31（b）］和双 向偏心受压构件［见图3-31（c）］。
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在偏心受压柱中，垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵向受力钢筋以及轴 心受压柱中各边的纵向受力钢筋，其中距不宜大于300mm
４、配筋率
受压构件纵向钢筋的最小配筋率应符合下表的规定。全部纵向 钢筋的配筋率不宜超过5％。受压钢筋的配筋率一般不超过3％， 通常在0.5 ％～2％之间。
破坏性质：延性破坏
2.小偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受压破坏） （点击播放视频）
受压破坏
破坏特征：临近破坏时，构件截面压应力较大一侧混凝土达
到极限压应变而被压碎。构件截面压应力较大一侧的纵向钢筋应
力也达到了屈服强度；而另一侧混凝土及纵向钢筋可能受拉，也 可能受压，但应力较小，均未达到屈服强度。
可按下式计算：
柱的计算长度;
1 1 0.002(l0 / b 8) 2
矩形截面的短边尺寸，圆形截面可取
（4.2.1）
式中
b ——
l 0——
3d b 2
（ d为截面直径），对任意截面可取 b 12i （i为截面最小回转 半径）。 构件的计算长度l0与构件两端支承情况有关，对于一般的多层房屋 的框架柱，梁柱为刚接的框架各层柱段。现浇楼盖：底层柱l0 ＝1.0H ；其余各层柱段l0 ＝1.25H。装配式楼盖：底层柱l0 ＝1.25H；其余各 层柱段l0 ＝1.5H。
2.偏心受压构件承载力计算
1.偏心受压构件破坏特征 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．大偏心钢筋混凝土受压构件破坏过程（受拉破坏） （点击播放视频）
受拉破坏
破坏特征：受拉钢筋首先达到屈服强度，最后受压区混凝土达
到界限压应变而被压碎，构件破坏。此时，受压区钢筋也达到屈服 强度。
２、布置方式
轴心受压柱的纵向受力钢筋应沿截面四周均匀对称 布置； 偏心受压柱的纵向受力钢筋放置在弯矩作用方向的 两对边； 圆柱中纵向受力钢筋宜沿周边均匀布置。
３、构造要求
纵向受力钢筋直径d不宜小于12mm，通常采用 12～32mm。一般宜采用根 数较少，直径较粗的钢筋，以保证骨架的刚度。
方形和矩形截面柱中纵向受力钢筋不少于４根，圆柱中不宜少于8根且 不应少于6根。
建筑结构
主讲：蒲 瑜
第二章 钢筋混凝土结构
第三节 钢筋混凝土受压构件
一、分类
二、材料的选用
混凝土 宜采用较高强度等级的混凝土，一般采 用C25 及以上等级的混凝土。 钢筋 不宜选用高强度钢筋，一般采用HRB400 和HRB335。
三、截面形式和尺寸
截面形状：正方形、矩形、圆形、环形。 截面尺寸：截面尺寸一般应符合l0/b≤30及 l0/h≤25(其中l0为柱的计算长度，h和b分别为截面 的高度和宽度）。
破坏性质：脆性破坏
3.受拉破坏与受压破坏的界限 界限破坏：在受拉钢筋达到受拉屈服强度时，受压区混凝土也达到 极限压应变而被压碎，构件破坏，这就是大小偏心受压破坏的界限。 判断条件：当§≤§b，属于大偏心受压构件； 当§＞§b，属于小偏心受压构件；
矩形截面的短边尺寸。
1．轴心受压短柱的破坏特征 轴心受压短柱的破坏过程
（1）当轴向力较小时，构件的压缩变形主要为弹性变形，轴向力
在截面内产生的压应力由混凝土合钢筋共同承担。 （2）随着荷载的增大，构件变形迅速增大，此时混凝土塑性变形
增加，弹性模量降低，应力增加缓慢，而钢筋应力的增加则越来越
快。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率 0.6 0.2
0.2%和45ft/fy%中的较大值
受压构件
全部纵向钢筋 一侧纵向钢筋
受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的受 拉钢筋
5、配筋方式
对称配筋：在柱的弯矩作用方向的两对边对称布 置相同的纵向受力钢筋。
非对称配筋：在柱的弯矩作用方向的两对边布置
不同的纵向受力钢筋。
顶层纵筋
2、构造要求
2、构造要求
对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋箍筋
截面注写示例
六、受压构件的受力及破坏特征
1.轴心受压构件的破坏特征 按照长细比 l０／ｂ 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 l０／ｂ ≤ 8 时 属于短柱，否则为长柱。其中l０为柱的计算长度，ｂ为
的。
2．轴心受压长柱的破坏特征 轴心受压长柱的破坏过程
（1）初始偏心距导致附加弯矩，附加弯
矩产生的水平挠度又加大了初始偏心距；较大 的初始偏心距将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。
裂而破坏。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，相应的纵向钢筋
应力值
=Es=2×105×0.002=400N/mm2。因此， 当纵筋为高强度钢筋时，构件破坏
时纵筋可能达不到屈服强度。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
对于方形和矩形截面，其尺寸不宜小于 250×250mm。为了便于模板尺寸模数化，柱截面边 长在800mm以下者，宜取50mm 的倍数；在800mm以 上者，取为100mm的倍数。
四、纵向钢筋
１、设置纵向受力钢筋的目的
协助混凝土承受压力；
承受可能的弯矩，以及混凝土收缩和温度变形引 起的拉应力；
防止构件突然的脆性破坏。
中间层纵筋
室外地坪
基础插筋
钢筋连接形式： •绑扎搭接 •焊接连接 •机械连接
绑扎搭接
焊接连接
机械连接
绑扎搭接长度
•抗震要求=LlE •非抗震要求=Ll 错开长度 •抗震要求=0.3Lle •非抗震要求=0.3Lll 错开长度=Max(35d,500)
错开长度=35d
钢筋搭接 及 错开长度
抗震要求=2.3Lle 非抗震要求=2.3ll
Max(35d,500)
35d
表示方法1
标高及截面尺寸
表示方法2
五、箍筋
1、作用
保证纵向钢筋的位置正确； 防止纵向钢筋压屈，从而提高柱的承载能力。
2、构造要求
1、柱及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式； 2、箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸， 且不应大于15d，d为纵向受力钢筋的最小直径； 3、箍筋直径不应小于d/4,且不应小于6mm，d为纵向钢 筋的最大直径； 4、当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率大于3%时，箍筋 直径不应小于8mm，间距不应大于给向受力钢筋最小直径的 10倍，且不应大于200mm；箍筋末端应做成135°弯钩且弯 钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍；箍筋也可焊 成封闭环式； 5、当柱截面短边尺寸大于400mm且各边纵向钢筋多于3 根时，或当柱截面短边尺寸不大于400mm但各边纵向钢筋多 于4根时，应设置复合箍筋；
（2）长细比较大时，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，规范采用构件的稳定系数 来表示长柱承截力降低的程度。 长细比l0/b越大， 值越小，当l0/b ≤ 8时， = 1。 稳定系数