4.7轴心受压柱的柱头和柱脚的构造设计与计算解析

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钢结构设计原理第四章-轴心受力构件

因此，失稳时杆件的整个截面都处于加载的过程中，应力-应变关系假定遵循同一个切线模量 Et，此时轴心受压杆件的屈曲临界力为：
N cr ,t

2 Et I
2 二、实际的轴心受压构件的受力性能
在钢结构中，实际的轴压杆与理想的直杆受力性能之间差别很大，实际上，轴心受压杆的屈曲性能受许多因素影响，主要的影响因素有：
一、理想轴压构件的受力性能理想轴压构件是指满足下列4个条件： o杆件本身绝对直杆； o材料均质且各向同性； o无荷载偏心且在荷载作用之前无初始应力； o杆端为两端铰接。在轴心压力作用下，理想的压杆可能发生三种形式的屈曲：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲——见教科书P97图4–6 轴心受压构件具体以何种形式失稳，主要取决于截面的形式和尺寸、杆的长度以及杆端的支撑条件。
l N 2 EI 对一无残余应力仅存在初弯曲的轴压杆，杆件中点截面边缘开始式中 N l2 NE 屈服的条件为：
0
1
经过简化为：
N N vm v0 v0 fy v m v0 v 1 1 N NE A W N N v0 N E fy A W NE N
An—构件的净截面面积_
N fy r f R An
P94式4-2
（1）当轴力构件采用普通螺栓连接时螺栓为并列布置：
n1 n2 n3
按最危险的截面Ⅰ-Ⅰ 计算，3个截面净截面面积相同，但 Ⅰ-Ⅰ截面受力最大。
N n
Ⅰ-Ⅰ：N Ⅱ-Ⅱ：N-Nn1/n Ⅲ-Ⅲ：N-N(n1+n2)/n
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
2 2
从上面两式我们可以看出，绕不同轴屈曲时，不仅临界力不同，且残余应力对临界应力的影响程度也不同。因为k1，所以残余应力对弱轴的影响比对强轴的影响严重的多。

轴心受压柱柱脚

已知：柱子采用热扎H 型钢，截面为HW250×250×9×14，轴心压力设计值为1650KN ，柱脚钢材选用Q235，焊条为E43型。

基础混凝土强度等级为C15，f c =7.5N/mm 2。

解：选用带靴梁的柱脚，如下图所示。

1．底板尺寸锚栓采用d =20mm ，锚栓孔面积A 0约为5000mm 2，靴梁厚度取10mm ，悬臂C = 4d ≈76mm ，则需要的底板面积为：430105.2250005.7101650⨯=+⨯=+=⨯=A f N L B A c mm 2 B = a 1+2t + 2c = 278 + 2 (10+76) = 450mm500450105.224=⨯==B A L mm 采用B ×L = 450×580。

底板承受的均匀压应力：45.6500058045010165030=-⨯⨯=-⨯=A L B N q N/mm 2 四边支承板（区格①）的弯矩为：b /a = 278/190=1.46，查表8.6.1，α = 0.07862M q a α=⋅⋅=0.0786×6.45×1902=18302 N·mm三边支承板（区格②）的弯矩为b 1/a 1=100/278=0.36，查表8.6.2，β = 0.035621M q a β=⋅⋅=0.0356×6.45×2782 = 17746N·mm悬臂板（区格③）的弯矩为：186287645.6212122=⨯⨯=⋅=c q M N·mm 各区格板的弯矩值相差不大，最大弯矩为： 18628max =M N.mm底板厚度为：t ≥3.232051862866max =⨯=⋅f M mm 取底板厚度为24mm 。

2．靴梁与柱身间竖向焊缝计算连接焊缝取h f = 10mm ，则焊缝长度L w 为：3165010368mm 6040.740.710160w w f f N L h f ⨯===<⨯⋅⨯⨯⨯h f 靴梁高度取400mm 。

钢结构柱头详解

轴心受压构件的柱头
从结构系统看，梁置于柱子顶部，在柱顶和梁之间应该设计一套连接构造系统，把梁的反力传给柱子。这套构造系统称为柱头。
设计柱头的要求：传力路径明确、可靠，构造简单，便于施工。梁、柱布置的主要方式：梁置于柱顶之上；梁连于柱顶之侧。
a) 柱顶构造顶板、垫板、双侧短竖肋，布置如图34a。
柱顶压力可看成三角形分布。当左右两梁受力不等时，
可造成柱子偏心受压，所以这种构造仅适合于荷载较小
的情况。
a)
b) 梁端加劲肋
集中垫板
图36 实腹柱柱端构造
当荷载较大时，可按b图构造，在梁加劲肋正下方的梁下翼缘上加一条集中垫板，使传力明确。
（2）格构式柱柱头
b)
① 柱顶构造 t
顶板、垫板、加劲肋、缀板。
a图方案。短角钢用来防止梁端发生平面外位移。
a)
b) 5～10
短角钢
梁端突缘
填板刨平
承托
承托
图37 梁和柱侧面连接的构造
② 当梁作用于承托的支反力较大时，应采用厚承托方案（a图）。厚度应比梁端凸缘板厚10～12mm，宽度也比梁端凸缘板宽10mm。
两种情况的承托都采用角焊缝与柱身焊透。考虑到梁传到承托上的支反力可能有偏心等不利情况，用 1.25倍支反力验算焊缝。梁端与柱身应留5～10mm空隙，加填板并设置构造螺栓，以便固定梁的位置又具有简支特性。
柱顶板焊缝① 短竖肋
10～20 填板
突缘
N/2 b1/2
垫圈
加劲肋 t1
h1
柱子全部
腹板焊缝②
e) 优点构造简单、柱子受力好、梁的刚度大。 f) 需要验算的焊缝加劲肋和柱子腹板间竖向角焊缝同时传递（承受）剪力和弯矩

钢结构柱头柱脚设计

第五节柱头和柱脚的设计
一.柱头的定义及作用柱头是指柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分。其作用是将梁等上部结构的荷载传到柱身。
二、柱头的连接方式（1）将梁连于柱侧面的侧面连接
（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接
（1）将梁连于柱侧面的侧面连接
（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接
N 承压垫板承压顶板承压或焊缝1 加劲肋
13．格构式轴心受压构件的设计步骤如何？进行以上计算时应有哪些注意事项？
答：格构式轴心受压构件的设计步骤：
首先选择分肢截面和缀材的形式，中小型柱可采用缀板或缀条柱，大型柱宜用缀条柱。
（1）按对实轴（y－y轴）的整体稳定选择柱的截面，方法与实腹式构件的计算相同。
（4）计缀条或缀板（包括连接）。进行以上计算时应注意：
（1）对实轴的长细比 y和对虚轴的换算长细比 0x均不得超过容许长细比[]；
（2）缀条构件的分肢长细比 1 l1 / i1不得超过构件两方向长细比（对虚轴为换算长细比）较大值的0.7倍，否则分肢可能先于整体失稳；
（3）缀板构件的分肢长细比 1 l01 / i1不应大于40，并不应大于构件较大长细比ma的x 0.5倍（当ma<x 50时，取ma＝x 50），亦是为了保证分肢不先于整体构件失去承载能力。
焊缝2 腹板
实腹式
格构式
N 承压垫板承压顶板承压或焊缝1加劲肋
焊缝2 柱端缀板焊缝3 柱身
三.柱脚的定义及作用
柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。
三.柱脚的定义Leabharlann 作用柱下端与基础相连的部分称为柱脚。柱脚的作用是将柱身所受的力传递和分布到基础，并将柱固定于基础。

钢结构辅导知识分

钢结构辅导资料十一主题：第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚学习时间：2010年12月27日－2011年1月2日内容：这周我们将学习本门课的第四章轴心受力构件。

第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下：1、格构式轴心受压构件的整体稳定、缀材设计；2、柱头设计。

基本概念：局部稳定，整体稳定。

知识点：格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比及其整体稳定验算，缀条和缀板的受力、设计与计算；柱头设计。

本周内容共包含两大部分：第一部分是知识点讲解，第二部分是本周练习题，包含了本周学习的知识点，题型以考试卷型为主。

第一部分本周主要内容讲解及补充一、格构式轴心受压构件1、截面形式常用的格构式构件截面形式有两个槽钢或工字钢组成的双肢截面，此外，当轴心压力较小但长度大时，还可以采用以钢管、角钢组成的三肢、四肢截面，如下图所示。

2、组成格构式构件是将肢件用缀材连成一体的一种构件。

缀材分缀条和缀板两种，故格构式构件以分为缀条式和缀板式两种。

缀条常采用单角钢，用斜杆组成，一般斜杆与构件轴线成α(40～70)度夹角。

缀条也可由斜杆和横杆组成。

缀板常采用钢板，必要时也可采用型钢，每隔一定距离在每个缀板平面内设置一个。

在格构式构件截面上，垂直于肢件腹板平面的主轴叫做实轴，图中的x-x轴，垂直于缀材平面的主轴叫做虚轴，图中的y-y轴。

当构件截面尺寸较大。

构件较长时，为了节约钢材，宜采用格构式。

3、格构式构件截面设计的特点（1）通过调整肢件之间距离较易实现等稳定性。

（2）格构式构件绕实轴的稳定计算与实腹式构件相同，而绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹式构件小，因为，格构式构件的肢件是每隔一定距离用缀材联系起来的，当构件绕虚轴屈曲时，引起的变形比实腹式构件大，此变形是由弯曲和剪力两个因素共同引起的。

对实腹式构件，由剪力产生的变形很小，一般可忽略不计，但对格构式构件绕虚轴屈曲时，就必须考虑剪力所产生的变形及其对临界力的影响。

钢结构原理-第4章轴心受力构件

柱子曲线：由于各种缺陷同时
存在，且都是变量，再加上材料的弹塑性，轴压构件属于极值点失稳，其极限承载力Nu很难用解析法计算，只能借助计算机采用数值法求解。
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
缺陷通常只考虑影响最大的残余应力和初弯曲（l/1000）。采用数值法可以计算出轴压构件在某个方向（绕 x 或 y 轴）的柱子曲线，如下图，纵坐标为截面平均应力与屈服强度的比值，横坐标为正则化长细比。
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
4.1 概述
4.1.1 定义：构件只承受轴心力的作用。承受轴心压力时称为轴心受压构件。承受轴心拉力时称为轴心受拉构件。
N
N
N
N
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
4.1.2 轴心受力构件的应用平面及空间桁架（钢屋架、管桁架、塔桅、网架等）；工业及民用建筑结构中的一些柱；支撑系统；等等。
(a) N
(b) N
Hale Waihona Puke (c) NNN
N
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
4.4.3 理想轴心受压构件的弯曲屈曲 4.4.3.1 弹性弯曲屈曲
取隔离体，建立平衡微分方程
EyIN y0
用数学方法解得：N 的最小值即分岔屈曲荷载 Ncr，又称为欧拉荷载 NE 。
Ncr2EI/l2
对应的临界应力为：
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
4.4 轴心受压构件的整体稳定
概念：在压力作用下，构件的外力必须和内力相平衡。平衡有稳定、不稳定之分。当为不稳定平衡时，轻微的扰动就会使构件产生很大的变形而最后丧失承载能力，这种现象称为丧失稳定性，简称失稳，也称屈曲。特点：与强度破坏不同，构件整体失稳时会导致完全丧失承载能力，甚至整体结构倒塌。失稳属于承载能力极限状态。与混凝土构件相比，钢构件截面尺寸小、构件细长，稳定问题非常突出。只有受压才有稳定问题。

轴心受压柱柱脚设计

轴心受压柱柱脚设计一、基本设计原理柱脚的构造应使柱身的内力可靠地传给基础，并和基础有牢固的连接。

轴心受压柱的柱脚主要传递轴心压力，与基础的连接一般采用铰接（图1）。

图1 平板式铰接柱脚图1是几种常用的平板式铰接柱脚。

由于基础混凝土强度远比钢材低，所以必须把柱的底部放大，以增加其与基础顶部的接触面积。

图1(a)是一种最简单的柱脚构造形式，在柱子下端仅焊一块底板，柱中压力由焊缝传递至底板，在传给基础。

这种柱脚只能用于小型柱，如果用于大型柱，底板会太厚。

一般的铰接柱脚常采用图1(b)、(c)、(d)的形式，在柱端部与底板之间增设一些中间传力零件，如靴梁、隔板和肋板等，以增加柱子与底板之间的连接焊缝长度，并且将底板分隔成几个区格，使底板的弯矩减小，厚度减薄。

图1(b)中，靴梁焊于柱的两侧，在靴梁之间用隔板加强，以减小底板的弯矩，并提高靴梁的稳定性。

图1(c)是格构柱的柱脚构造。

图1(d)中，在靴梁外侧设置肋板，底板做成正方形或接近正方形。

布置柱脚中的连接焊缝时，应考虑施焊的方便与可能。

例如图1(b)隔板的里侧，图1(c)、(d)中靴梁中央部分的里侧，都不宜布置焊缝。

柱脚是利用预埋在基础中的锚栓来固定其位置的。

铰接柱脚只沿着一条轴线设立两个连接于底板上的锚拴，见图1。

底板的抗弯刚度较小，锚栓受拉时，底板会产生弯曲变形，阻止柱端转动的抗力不大，因而此种柱脚仍视为铰接。

如果用完全符合力学模型的铰，如图3，将给安装工作带来很大困难，而且构造复杂，一般情况没有此种必要。

图2 柱脚的抗剪键图3铰接柱脚不承担弯矩，只承受轴向压力和剪力。

剪力通常由底板与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，即时，应设置抗剪板(或抗剪链)。

应在柱脚底板下设置抗剪键（图2），抗剪键由方钢、短T 字钢或H 型钢做成。

N V 4.0>铰接柱脚通常仅按承受轴向压力计算，轴向压力N 一部分由柱身传给靴梁、肋板等，再传给底板，最后传给基础，另一部分是经柱身与底板间的连接焊缝传给底板，再传给基础。

轴心受压柱的计算长度

轴心受压柱的计算长度轴心受压柱是一种常见的结构元素，广泛应用于建筑和工程领域。

它承受着竖向压力，通过轴向抗压能力来保证结构的稳定性和安全性。

计算轴心受压柱的长度是设计师和工程师在进行结构设计时必须要考虑的重要问题之一。

在计算轴心受压柱的长度时，需要考虑到以下几个关键因素：1. 材料的强度：轴心受压柱的材料通常是混凝土或钢材。

混凝土的强度与其配比、固化时间和强度等级有关；钢材的强度与其抗拉强度和屈服强度有关。

根据不同的材料特性，可以采用不同的计算方法。

2. 轴心受压柱的几何形状：轴心受压柱的形状通常为圆形、方形或矩形。

不同形状的轴心受压柱在受力时的承载能力不同。

因此，在计算长度时需要考虑柱子的截面形状。

3. 荷载特征和安全系数：轴心受压柱承受的荷载特征包括荷载的大小、作用方向和作用时间等。

根据工程的要求，需要确定合适的安全系数来考虑不同荷载条件下的轴心受压柱长度。

根据以上因素，可以采用不同的计算方法来确定轴心受压柱的长度。

其中，常用的计算方法有以下几种：1. 欧拉公式：欧拉公式是一种经典的计算轴心受压柱长度的方法。

它基于材料的强度和柱子的截面形状，通过考虑柱子的稳定性和屈服能力来确定柱子的长度。

2. 弯曲弹性理论：弯曲弹性理论将轴心受压柱看作是一根长梁，通过考虑柱子的形变和受力平衡来确定柱子的长度。

该方法适用于柱子截面形状复杂、受力不均匀的情况。

3. 数值模拟方法：数值模拟方法是一种较为精确的计算轴心受压柱长度的方法。

它基于有限元分析原理，将柱子划分为无数个小单元，通过求解线性或非线性方程组来确定柱子的长度。

无论采用何种方法，计算轴心受压柱的长度都需要遵循以下步骤：1. 确定轴心受压柱的材料和截面形状。

2. 根据工程的要求和荷载特征，选择合适的计算方法。

3. 根据选定的计算方法，确定柱子的屈服强度和稳定性要求。

4. 进行计算，得出轴心受压柱的长度。

5. 验证计算结果的合理性，对计算结果进行评估和调整。

轴心受压柱的稳定性计算

轴心受压柱的稳定性计算一、轴心受压柱的基本概念二、轴心受压柱的稳定性失稳形式当轴心受压柱受到一定的压力作用时，会出现以下几种稳定性失稳形式：1.弯曲失稳：柱长较大、截面尺寸较小或截面形状不均匀时，柱易发生弯曲失稳形式；2.扭转失稳：柱长较小、截面尺寸较大或截面形状不规则时，柱易发生扭转失稳形式；3.局部失稳：柱截面上出现弯曲或剪切破坏，称为局部失稳。

局部失稳的发生与柱的截面形状、尺寸以及材料性能等因素有关。

三、轴心受压柱的稳定性计算方法1.欧拉公式法欧拉公式法是根据轴心受压柱的材料和几何尺寸，通过应变能和应力能的平衡关系来推导出的稳定性计算方法。

欧拉公式为：Pcr = (π^2 * E * I) / (L^2)其中，Pcr为柱的临界压力，E为材料的弹性模量，I为柱截面的惯性矩，L为柱的长度。

步骤如下：1)根据柱的截面形状和尺寸计算出惯性矩I；2) 根据柱的弹性模量E和长度L计算出临界压力Pcr。

2.龙柯壳方程法龙柯壳方程法是通过将柱分为若干薄壳元来近似求解柱的稳定性问题，这种方法适用于复杂的截面形状和尺寸的计算。

步骤如下：1)将柱分为若干薄壳元，每个薄壳元的高度为h，宽度为b；2)计算薄壳元的截面特性参数，如截面面积A、惯性矩I、截面模量Z等；3) 根据柱的弹性模量E和长度L，计算薄壳元的临界压力Pcr；4) 将所有薄壳元的临界压力Pcr相加，得到柱的总临界压力。

四、注意事项在进行轴心受压柱的稳定性计算时，需要注意以下几点：1)材料性能的选择要与实际情况匹配，考虑材料的弹性模量、屈服强度等参数；2)柱截面的形状和尺寸要符合设计要求，避免出现局部失稳的情况；3)柱的边界条件要明确，计算时要考虑支撑方式和约束条件。

五、结论轴心受压柱的稳定性计算是确保结构安全性的重要环节。

本文介绍了欧拉公式法和龙柯壳方程法这两种常用的稳定性计算方法，并对其步骤进行了详细解析。

在进行计算时，需根据实际情况选择合适的方法，并注意材料性能、柱截面形状和尺寸的选择，以及边界条件的考虑。

4.7轴心受压柱的柱头和柱脚的构造设计与计算

承受的弯矩和剪力计算确定，一般宜大于柱翼缘厚度。
隔板可视为两端简支于靴梁的简支梁。其承受荷载按受荷面积计算弯矩和剪力。由剪力可计算得隔板与靴梁间的连接竖焊缝
高度，此即隔板的高度；由弯矩可计算得隔板厚度。按构造要求，隔板厚度一般不小于 b 50 （b为隔板高度）。
肋板可按支承于靴梁上的悬臂梁计算。
缝传给水平焊缝，最后传给底板。计算水平焊缝时，
一般不考虑柱与底板间的水平焊缝，其原因是加工的
误差或施工时要调整柱垂直度等因素的影响，使得柱与底板难源自完全接触，其间的焊缝质量也难以保证。
4.7
轴心受压柱的柱头和柱脚的构造与计算
⑷ 靴梁、隔板、肋板的设计
靴梁可视为支承于柱身的双悬臂梁，承受连接竖焊缝传来的反力作用，其高度由传递N力所需的竖焊缝高度确定，其厚度由其
4
pa
2
悬挑板： M
2 三边支承及两邻边支承：M 2( 3) p a1 N 上式中： p －作用于底板净反力； a －四边支承的短边长； A A0 a －三边支承时的自由边长或二邻边支承时的对角线长度；
1 p c2 2
1
Ｃ－悬挑长度；
－三边或二邻边支承系数，由 b1 a 查表。 1
N A L B A0 fc
f c －基础砼抗压强度设计值
A0 －安装地锚栓时的底板开孔面积
在根据柱的截面尺寸调整底板长和板宽时，应尽量做成正方
L 形或 2 的长方形，不宜做成狭长形。 B
4.7
轴心受压柱的柱头和柱脚的构造与计算
②底板厚度
底板的厚度由底板承受的反力弯矩确定。按例梁法将底板净反力Ｐ作为作用于底板的外荷载，将柱端、靴梁、隔板和肋板作为底板的支承。根据底板划分情况分别按下式计算。四边支承板： M

结构设计原理：轴心受压柱构造规定

《结构设计原理》课件059、轴心受压柱构造规定构造要求1、混凝土的强度等级一般采用C20~C30混凝土，或采用更高强度等级的混凝土。

因为轴心受压柱的承载力主要是由混凝土来提供的。

2、截面尺寸轴心受压柱截面形状为正方形、矩形等。

构件截面尺寸（矩形截面以短边计）不宜小于250mm。

通常按50mm一级增加，在800mm以上时，则采用100mm为一级。

3、纵向钢筋设置纵向钢筋的目的：协助混凝土承受压力，可减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构件的突然脆性破坏。

纵向受力钢筋一般多采用HRB335、HRB400等热轧钢筋。

纵向受力钢筋的直径应不小于12mm。

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。

纵向受力钢筋的净距不应小于50mm且不大于350mm ；纵向钢筋与混凝土截面边缘的净距不宜小于25mm；普通钢筋的最小混凝土保护层厚度(钢筋外缘或管道外缘至混凝土表面的距离)不应小于钢筋公称直径。

在设计的轴心受压构件中，受压钢筋的最大配筋率不宜超过5％；当纵向钢筋配筋率很小时，纵筋对构件承载力的影响很小，此时受压构件接近素混凝土柱，徐变使混凝土的应力降低的很小，纵筋将起不到防止脆性破坏的缓冲作用。

同时为了承受可能存在的较小弯矩，以及混凝土收缩、温度变化引起的拉应力，《桥规》(JTGD62—2004)规定轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.5％，当混凝土强度等级C50及以上时不应小于0.6％；同时一侧钢筋的配筋率不应小于0.2％。

计算构件的配筋率应按构件的全截面面积计算。

水平浇筑的预制作的纵向钢筋的最小净距首先应满足施工要求，使振捣器可以顺利插入。

并且此净距不小于30mm，并不小于钢筋直径。

构件内纵向受力钢筋应设置于离角筋(即位于箍筋的角处的钢筋)中心距离s不大于150mm或15倍箍筋直径(取较大者)范围内，如超出此范围设置纵向受力钢筋，应设复合箍(附加箍筋)。

钢结构柱头柱脚设计.

14．哪些因素影响轴心受压构件的稳定承载力？答：构件的初弯曲、荷载的初偏心、残余应力的分布以及构件的约束情况等。
15．计算格构式轴心受压构件绕虚轴的整体稳定时，为什么采用换算长细比？答：格构式轴心受压构件，当绕虚轴失稳时，因肢件之间并不是连续的板而只是每隔一定距离用缀条或缀板联系起来，构件的剪切变形较大，剪力造成的附加影响不能忽略。因此，采用换算长细比来考虑缀材剪切变形对格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定承载力的影响。
对缀条式构件应预先确定斜缀条的截面 A1 ；对缀板式构件应先假定分肢长细比 1 。计算出 x 后，即可得到对虚轴的回转半径： i x l0 x / x 可得构件在缀材方向的宽度b i x / 1 ，亦可由已知截面的几何量直接算出构件的宽度b。（3）验算构件对虚轴的整体稳定性，不合适时应修改构件宽b再进行验算。（4）计缀条或缀板（包括连接）。进行以上计算时应注意：（1）对实轴的长细比 y和对虚轴的换算长细比 0 x均不得超过容许长细比[]；（2）缀条构件的分肢长细比 1 l1 / i1不得超过构件两方向长细比（对虚轴为换算长细比）较大值的 0.7 倍，否则分肢可能先于整体失稳；（ 3）缀板构件的分肢长细比 1 l01 / i1不应大于 40，并不应大于构件较大长细比 max 的0.5倍（当max <50时，取max ＝50），亦是为了保证分肢不先于整体构件失去承载能力。
第五节
一.柱头的定义及作用
柱头和柱脚的设计
柱头是指柱的顶部与梁（或桁架）连接的部分。其作用是将梁等上部结构的荷载传到柱身。二、柱头的连接方式（1）将梁连于柱侧面的侧面连接（2）将梁直接放在柱顶上的顶面连接
（1）将梁连于柱侧面的侧面连接

浅析轴心受压旋筋柱的构造与计算

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第３卷第３期３ｌ２７年１１月００
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｌ．３ＮＯ３１０３．ＩＮｏ２０ｖ．０７
文章编号：０９６２（０７３．０２０１０．８５２０）１０９．２
Ｑ３Ｉ５９ｌ６４ｌ７０ｌ７８ｌ８７１００ｌ１．ｌ３８ｌ２５．．．．．１．１８１．ｌ７４
ＨＲ３Ｉ．Ｉ．ｆ０．１．１．１．１８１．ｌ２．Ｂ３５８４９１０ｆ１２Ｉ２４ｌ４３Ｉ６．ｆ９７４８１
注：钢筋计算强度：２５Ｑ３钢筋采用２５ＭＰ；ＩＢ３３ａＩ３５钢筋采用３５ＭＰ－Ｒ３ａ
其中，为混凝土的计算压应力；为计算轴向压力；ＮＡ＾为２旋筋柱的构造与计算构件横截面的混凝土面积；为受压纵筋的截面积；为受压Ａｍ２１旋筋柱的构造．纵筋标准强度与混凝土抗压极限强度之比，表１按采用；］［为１截面形式：筋柱的截面通常为正多边形，时也用圆形，）旋有混凝土中心受压时的容许应力。后者模板制作复杂。当未超过［］，明构件的承载能力足够，时说纵筋应力
而
≤［允］
（）２
构设计规范（以下简称《桥规》中，）把按破坏阶段法的计算公式换
算成按容许应力法计算的表达形式。
其中，为构件不同长细比的纵向弯曲系数。

《金属结构设计》第三章轴心受力构件

215 6000 ix ≥ = = 17.1mm [λ ] 350 f l0 x
iy ≥
[λ ]
l0 y
=
12000 = 34.3mm 350
因需要的i ≈2i 拟选用两个不等边角钢，长边外伸如图3 所示。因需要的iy≈2ix，拟选用两个不等边角钢，长边外伸如图3-4所示。查型钢选用2∠100 63×10， 2∠100× 表。选用2∠100×63×10，几何特性为
3. 轴心受力构件
图3-1 轴心受力构件的截面形式
3. 轴心受力构件
§3.2轴心受力构件的强度和刚度 3.2轴心受力构件的强度和刚度
3.2.1轴心受力构件的强度计算 §3.2.1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点为承载能力极限状态。对于有孔洞削弱的轴心受力构件，限状态。对于有孔洞削弱的轴心受力构件，仍以其净截面的平均应力达到屈服点作为设计的控制值。点作为设计的控制值。
3. 轴心受力构件
3.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力 §3.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力理想轴心受压构件就是假设构件完全挺直，荷载沿构件形心轴作用，理想轴心受压构件就是假设构件完全挺直，荷载沿构件形心轴作用，在受荷之前构件无初始应力、初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿构件是均匀的。荷之前构件无初始应力、初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿构件是均匀的。当压力达到某临界值时，理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定。力达到某临界值时，理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定。 ⑴弯曲屈曲构件的截面只绕一个主轴旋转，构件的纵轴由直线变为曲线，构件的截面只绕一个主轴旋转，构件的纵轴由直线变为曲线，这是双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。 5(a)就是两端铰接工字形截面构件发生的称截面构件最常见的屈曲形式。图3-5(a)就是两端铰接工字形截面构件发生的绕弱轴的弯曲屈曲。绕弱轴的弯曲屈曲。 ⑵扭转屈曲失稳时构件除支承端外的各截面均绕纵轴扭转， 5(b)为长度较小的十失稳时构件除支承端外的各截面均绕纵轴扭转，图3-5(b)为长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。字形截面构件可能发生的扭转屈曲。 ⑶弯扭屈曲单轴对称截面构件绕对称轴屈曲时，单轴对称截面构件绕对称轴屈曲时，在发生弯曲变形的同时必然伴随着扭 5(c)即形截面构件发生的弯扭屈曲形截面构件发生的弯扭屈曲。转。图3-5(c)即T形截面构件发生的弯扭屈曲。下面讨论理想轴心受压构件的屈曲临界力的计算。下面讨论理想轴心受压构件的屈曲临界力的计算。

轴心受压构件的构造要求及计算

第二节螺旋箍筋柱
螺旋箍筋的直径应不小于纵向受力钢筋直径的１／４，且不小于８ｍｍ。为保证螺旋箍筋能起到限制核心混凝土横向变形的作用，必须对箍筋的间距（即螺距）加以限制。《桥规》规定，螺旋箍筋的间距应不大于核心混凝土直径的１／５，亦不应大于８０ｍｍ，也不应小于４０ｍｍ，以利于混凝土浇筑。
螺旋箍筋的数量，一般以换算截面面积Aｓ０表示。所谓换算截面面积，是将螺旋箍筋按体积相等折算成相当的纵向钢筋的截面面积，即一圈螺旋箍筋的体积除以螺旋箍筋的间距：
表示，将式（７.５）改写成下列形式：
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轴心受压构件的构造要求及计算
第二节螺旋箍筋柱
强度复核
当截面的钢筋与尺寸均为已知的情况下，只要构件的长细比满足相关规范要求，Aｓ０＞０．２５A′ｓ时，代入式（７.５）进行计算，并且要按式（７.６）校核，即可求得。
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图７.１两种钢筋混凝土轴心受压构件
个截面的应变是均匀分布的。最初在荷载较小时，混凝土和钢筋都处于弹性工作阶段，钢筋和混凝土的应力基本上按其弹性模量的比值来分配。随着荷载逐渐加大，混凝土的塑性变形开始发展，弹性模量降低，受压柱的变形的增加越来越大，混凝土应力的增加则越来越慢，而钢筋的应力基本上与其应变成正比增加。上述破坏情况是针对比较矮粗的短柱而言的。当柱子比较细长时，其破坏是由丧失稳定所造成的。破坏时柱子侧向挠度增大，一侧混凝土被压碎，另一侧出现横向裂缝。
纵向受力主筋
纵向受力钢筋沿圆周均匀分布，其截面面积应不小于螺旋形或焊接环形箍筋圈内混凝土核心截面面积的０．５％，构件核心混凝土截面面积应不小于整个截面面积的２／３。纵向受力钢筋应伸入与受压构件连接的上下构件内，其长度不应小于受压构件的直径且不应小于纵向受力钢筋的锚固长度。