混凝土结构设计原理(轴心受力)
混凝土机构与设计原理(第二版)李乔习题答案教学总结
习题第四章轴心受力4.1 某现浇钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为b×h400mm×400mm，计算高度l0 4.2m，承受永久荷载产生的轴向压力标准值N Gk1600 kN，可变荷载产生的轴向压力标准值N Qk1000kN。
采用C35 混凝土，HRB335级钢筋。
结构重要性系数为 1.0。
求截面配筋。
（A s'＝3929 mm2）4.2 已知圆形截面轴心受压柱，直径d=500mm，柱计算长度l0=3.5m。
采用C30 混凝土，沿周围均匀布置 6 根ф20的HRB400纵向钢筋，采用HRB335等级螺旋箍筋，直径为10mm，间距为s=50mm。
纵筋外层至截面边缘的混凝土保护层厚度为c=30mm。
求：此柱所能承受的最大轴力设计值。
（N u ＝3736.1kN）第五章正截面抗弯5.1已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×450mm，安全等级为二级，环境类别为一类,混凝土强度等级为C40，配置HRB335级纵向受拉钢筋4ф16( A S 804mm2)， a s 35 mm。
要求:该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu。
（M u ＝94kN-m）5.2已知某钢筋混凝土单跨简支板, 计算跨度为 2.18m, 承受匀布荷载设计值g q6.4kN/m2筋(包括自重),安全等级为二级，混凝土强度等级为C20，配置HPB235级纵向受拉钢筋,环境类别为一类。
要求:试确定现浇板的厚度及所需受拉钢筋面积并配筋。
（板厚80mm，A s＝321 mm2）5.3 已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×500mm，安全等级为二级，环境类别为一类,混凝土强度等级为C20，配置HRB335级纵向受拉钢筋，承受荷载弯矩设计值M=150kN-m。
要求:计算受拉钢筋截面面积。
（A s＝1451 mm2）5.4 已知某钢筋混凝土简支梁,计算跨度5.7m，承受匀布荷载，其中:永久荷载标准值为10kN/m，不包括梁自重),可变荷载标准值为10kN/m,安全等级为二级，混凝土强度等级为C30，配置HRB335级纵向受拉钢筋。
混凝土结构设计原理_课后习题答案
第三章 轴心受力构件承载力1． 某多层现浇框架结构的底层内柱，轴向力设计值N=2650kN ，计算长度m H l 6.30==，混凝土强度等级为C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB400级（2'/360mm N f y =），环境类别为一类。
确定柱截面积尺寸及纵筋面积。
解：根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm 由9400/3600/0==b l ，查表得99.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A23''1906)4004003.1499.09.0102650(3601)9.0(1mm A f N f A c y s=⨯⨯-⨯⨯=-=ϕ%6.0%2.14004001906'min ''=>=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。
选 ，2'1964mm A s = 设计面积与计算面积误差%0.3190619061964=-<5%，满足要求。
2．某多层现浇框架厂房结构标准层中柱,轴向压力设计值N=2100kN,楼层高H=5.60m ，计算长度l 0=1.25H ，混凝土用C30（f c =14.3N/mm 2），钢筋用HRB335级（2'/300mm N f y =），环境类别为一类。
确定该柱截面尺寸及纵筋面积。
[解] 根据构造要求，先假定柱截面尺寸为400mm ×400mm长细比5.17400560025.10=⨯=b l ，查表825.0=ϕ 根据轴心受压承载力公式确定's A2''1801)4004003.14825.09.02100000(3001)9.0(1mm A f N f A c y s =⨯⨯-⨯=-=ϕ%6.0%1.14004001801'min ''=〉=⨯==ρρA A s ，对称配筋截面每一侧配筋率也满足0.2%的构造要求。
混凝土结构设计原理轴心受力构件-精选文档
104
111 118 125 132 139 146 153 160 167
0.52
0.48 0.44 0.4 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21
28
24
97
0.56
50
43
174
0.19
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
4 普通箍筋柱受压承载力的计算
N
计算简图
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
轴心受压长柱稳定系数φ 主要与柱的长细比 l0 / b 有关， 稳定系数的定义如下：
N ul N us 《规范》给出的稳定系数与长细比的关系
l0/b l0/d l0/i φ l0/b l0/d l0/i φ
≤8
10 12 14 16 18 20 22 24 26
压碎。
柱子发生破坏时， 混凝土的应变达到 其抗压极限应变， 而钢筋的应力一般 小于其屈服强度。
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件 什么是长柱（Slender Columns） 我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。在实 际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱 与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳 破坏在长柱计算中必须考虑。
钢筋应力增 长
随着荷载的增加，混凝 土应力的增加愈来愈慢，而 钢筋的应力基本上与其应变 成正比增加，柱子变形增加 的速度就快于外荷增加的速 度。随着荷载的继续增加， 柱中开始出现微小的纵向裂 缝。
应 力
混凝土的 应力增长
轴力
3.1
轴心受压构件承载力计算
《混凝土结构设计原理》课后习题答案
第一章1-1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。
1-2 试解释一下名词：混凝土立方体抗压强度；混凝土轴心抗压强度；混凝土抗拉强度；混凝土劈裂抗拉强度。
答：混凝土立方体抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以每边边长为150mm 的立方体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号cu f 表示。
混凝土轴心抗压强度：我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定以150mm ×150mm ×300mm 的棱柱体为标准试件，在20℃±2℃的温度和相对湿度在95%以上的潮湿空气中养护28d ，依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以MPa 为单位）称为混凝土轴心抗压强度，用符号c f 表示。
混凝土劈裂抗拉强度：我国交通部部颁标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ 053-94）规定，采用150mm 立方体作为标准试件进行混凝土劈裂抗拉强度测定，按照规定的试验方法操作，则混凝土劈裂抗拉强度ts f 按下式计算：20.637ts F F f A ==πA 。
混凝土抗拉强度：采用100×100×500mm 混凝土棱柱体轴心受拉试验，破坏时试件在没有钢筋的中部截面被拉断，其平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度，目前国内外常采用立方体或圆柱体的劈裂试验测得的混凝土劈裂抗拉强度值换算成轴心抗拉强度，换算时应乘以换算系数0.9，即0.9t ts f f =。
混凝土结构设计基本原理第6章讲义
h 2 as e0
大偏拉：N在 As与As一 侧时。截面部分受压， 部分受拉。
混凝土结构设计基本原理
第六章
二、小偏心受拉构件正截面承载力 e0 h 2 as
N
a's
e'
e as
e0
A' s
As
f A' ' ys
a's
h0
力设计值
•受剪计算公式
V
1.75
1
ftbh0
f yv
Asv s
h0
0.2N
(6 16)
计算截面 的剪跨比
当式(6 16)右边的计算值小于fyv
Asv s
h0时，
应取等于fyv
Asv s
h0，且f yv
Asv s
h0值不得
小于0.36 ftbh0。
混凝土结构设计基本原理
第六章
第一节 概 述
理想的轴拉构件不存在。
近似按轴拉构件计算的构件类型 偏拉构件类型
轴拉构件
1、屋架下弦杆 2、圆形水池池壁
偏拉构件
1、承受节间荷载的 悬臂桁架上弦； 2、矩形水池池壁 3、双肢柱受拉肢杆
混凝土结构设计基本原理
第二节 轴心受拉构件
1 受力过程及破坏特征
N
N
N
第六章 钢筋混凝土受拉构件 承载力计算
混凝土结构设计基本原理
本章重点
第六章
➢ 了解轴心受拉构件的受力全过程； ➢ 掌握轴心受拉构件正截面承载力的计算方法； ➢ 了解偏心受拉构件的受力工作特性； ➢ 掌握两类偏心受拉构件正截面承载力的计算方法; ➢ 掌握偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算; ➢ 熟悉构造要求。
混凝土结构设计原理~习题+答案-第六章受压构件正截面承截力
两种偏心受压破坏形态的界限与受弯构件两种破坏的界限相同，即 在破坏进纵向钢筋应力达到屈服强度，同时受压区混凝土亦达到极限压 应变εcu值，此时其相对受压区高度称为界限相对受压区高度ξb。 当：时，属于大偏心受压破坏；
η-lo法 原规范在偏心受压构件的截面设计计算中，采用由标准偏心受压柱 （两端铰支，作用有等偏心距轴压力的压杆）求得的偏心距增大系数η 与柱段计算长度lo相结合的方法，来估算附加弯矩。这种方法也称为η-lo 法，属于近似方法之一。GB50010—2002仍保留了此种方法。
考虑二阶效应的弹性分析法 假定材料性质是弹性的，各构件的刚度则采用折减后的弹性刚度。 但它考虑了结构变形的非线性，也就是考虑了二阶效应的影响。由它算 得的各构件控制截面的最不利内力可以直接用于截面的承载力设计，而 不再需要像原规范那样通过偏心距增大系数η来增大相应截面的初始偏 心距。考虑二阶效应的弹性分析法的关键是如何对构件的弹性刚度加以 折减， 新规范规定：当按考虑二阶效应的弹性分析方法时，可在结构分析 中对构件的弹性抗弯刚度EсI（I为不计钢筋的混凝土毛截面的惯性矩）
设该构件为大偏心构件，则令
求得： 故该构件属于大偏心受压构件 则： ，则 因： 则：
3. 某方形截面柱，截面尺寸为600×600mm。柱子的计算长度为3m。轴 向压力设计值为N＝3500kN，弯矩设计值为。混凝土强度等级为 C30（fc=14.3N/mm2），纵向受力钢筋采用HRB335级钢 （=300N/mm2），若设计成对称配筋，求所需的钢筋面积。 3、解：设，则
计算温度系数，因 查表得，＝0.875。 则：
，因此， 因此符合配筋率要求。
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混凝土结构设计原理
第3 章
2. 构造要求
❖ 不得采用绑扎的搭接接头。
❖ 纵筋一侧配筋率 0.2%，且 45ft fy。
（ f t为混凝土轴心抗拉强度设计值）
❖ 纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先 采用直径较小的钢筋。
❖ 箍筋直径 d≥6mm, 间距s ≤200mm (腹杆中 s ≤150mm)。
混凝土结构设计原理
第3 章
§3.1 概 述
轴线
N
(轴拉) 轴线
N
(轴压)
主页
N
目录
理想的轴心受力构
件不存在。
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N
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混凝土结构设计原理
第3 章
§3.2 轴心受拉构件
3.2.1 受力过程及破坏特征
N
N
N
Nu Ncr
o
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4. 构造要求
❖ 材料：混凝土宜高一些，钢筋宜用HRB400级。 ❖ 截面： b≥250mm, l0 /b≤30 。
❖ 纵筋： d≥12mm, 圆柱中根数 ≥6， ≤ 5％；
50mm ≤ @ ≤ 350mm, c≥25mm。
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混凝土结构设计原理
第3 章
3.2.2 桥梁工程中的轴拉构件
0 Nd
} fsd As
X0
oNd fsdAs
…3－2
混凝土结构设计原理判断题解答
判断题1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。
（）2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。
（）3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。
（）4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。
（）5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最2大取为。
（）/400 mmN6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。
（）第三章轴心受力构件承载力判断题参考答案1．错；2．对；3．对；4．错；5．错；6．错；判断题混凝土保护层厚度越大越好。
（ ） 对于X h ；的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为 b f'的矩形截面梁，所以其配筋率应按 来计算。
（ ）b f h o板中的分布钢筋布置在受力钢筋的下面。
（ ）在截面的受压区配置一定数量的钢筋对于改善梁截面的延性是有作用的。
（ ）双筋截面比单筋截面更经济适用。
（ ）截面复核中，如果 b ，说明梁发生破坏，承载力为 o 。
（ ）适筋破坏的特征是破坏始自于受拉钢筋的屈服，然后混凝土受压破坏。
（ ）正常使用条件下的钢筋混凝土梁处于梁工作的第川阶段。
（ ）适筋破坏与超筋破坏的界限相对受压区高度 b 的确定依据是平截面假定。
（）第四章受弯构件正截面承载力判断题参考答案错;错;错;对;错;错;对;1.2. 3. 4. 5. 6. 7. & 9. 1.2. 3. 4. 5. 6. 7. & 9.错; 对;判断题1．梁侧边缘的纵向受拉钢筋是不可以弯起的。
（）2．梁剪弯段区段内，如果剪力的作用比较明显，将会出现弯剪斜裂缝。
（）3．截面尺寸对于无腹筋梁和有腹筋梁的影响都很大。
（）4．在集中荷载作用下，连续梁的抗剪承载力略高于相同条件下简支梁的抗剪承载力。
（）5．钢筋混凝土梁中纵筋的截断位置，在钢筋的理论不需要点处截断。
（）第五章受弯构件斜截面承载力判断题参考答案1．对；2．错；3．错；4．错；5．错；判断题1．小偏心受压破坏的的特点是，混凝土先被压碎，远端钢筋没有屈服。
混凝土结构设计原理第四版课后答案
混凝土结构设计原理第四版课后答案【篇一：混凝土结构设计原理(第五版)课后习题答案】>2003年8月第4章受弯构件的正截面受弯承载力习题4.1 查表知，环境类别为一类，混凝土强度等级为c30时梁的混凝土保护层最小厚度为25mm。
故设as＝35mm，则h0＝h－as＝500－35＝465mm 由混凝土和钢筋等级，查表得：fc＝14.3n/mm2，ft＝1.43 n/mm2，fy＝300n/mm2，1＝1.0，?1＝0.8，?b＝0.55求计算系数m90?106s0.116221fcbh01.014.3250465m1＝?0(?gmgkq1mq1k?qi?cimqik)i?2n＝?0[?g11(gkgk)l2qqkl2] 8811(9.52.25)5.221.485.22] 88n＝85.514kn〃mm2＝?0(?gmgkqi?cimqik)i?111(gkgk)l2qciqkl2] 88112288＝?0[?g＝80.114 kn〃mm＝max｛m1，m2｝＝85.514 kn〃m查表知，环境类别为二类，混凝土强度等级为c40，梁的混凝土保护层最小厚度为30mm，故设as＝40mm，则h0＝h－as＝450－40＝410mm 由混凝土和钢筋等级，查表得：fc＝19.1 n/mm2，ft＝1.71 n/mm2，fy＝360n/mm2，1＝1.0，?1＝0.8，?b＝0.518（1）计算最大弯矩设计值m 方法一：11(2.80.5x)dx1xx(2.80.5x)dx1.23kn〃m0nm1＝?0(?gmgkq1mq1k?qi?cimqik)i?2m2＝?0(?gmgkqi?cimqik)i?1n（2）查表知，环境类别为二类，混凝土强度等级为c25时，板的混凝土保护层最小厚度为25mm，故设as＝30mm，则h0＝h－as＝80－30＝50mm 由砼和钢筋的强度等级，查表得：fc＝11.9 n/mm2，ft＝1.27 n/mm2，fy＝300 n/mm21＝1.0，?b＝0.550m2.876?1060.097 则 ?s?1fcbh021.011.9100050212?s?0.102b?0.518，可以。
混凝土结构设计原理(第五版)课后习题答案
0.55 0.45 f tk 0.88 0.395 f cu, 2 。⑥轴心抗压强度标准值 fck 与立方体抗压强度 k (1 1.645 )
标准值 fcu,k 之间的关系为： f ck 0.881 2 f cu,k 。 2.2 混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的。我国新《规范》规定的混凝土强度 等级有 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75 和 C80， 共 14 个等级。 2.3 根据约束原理，要提高混凝土的抗压强度，就要对混凝土的横向变形加以约束，从而限制混凝 土内部微裂缝的发展。 因此， 工程上通常采用沿方形钢筋混凝土短柱高度方向环向设置密排矩 形箍筋的方法来约束混凝土，然后沿柱四周支模板，浇筑混凝土保护层，以此改善钢筋混凝土 短柱的受力性能，达到提高混凝土的抗压强度和延性的目的。 2.4 单向受力状态下，混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性质、混凝土 的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期也不同程度地影响混凝土的强 度。混凝土轴心受压应力—应变曲线包括上升段和下降段两个部分。上升段可分为三段，从 加载至比例极限点 A 为第 1 阶段，此时，混凝土的变形主要是弹性变形，应力—应变关系 接近直线；超过 A 点进入第 2 阶段，至临界点 B，此阶段为混凝土裂缝稳定扩展阶段；此 后直至峰点 C 为第 3 阶段，此阶段为裂缝快速发展的不稳定阶段，峰点 C 相应的峰值应力 通常作为混凝土棱柱体的抗压强度 fc，相应的峰值应变 0 一般在 0.0015～0.0025 之间波动， 通常取 0.002。下降段亦可分为三段，在峰点 C 以后，裂缝迅速发展，内部结构的整体受到 愈来愈严重的破坏，应力—应变曲线向下弯曲，直到凹向发生改变，曲线出现拐点 D；超过 “拐点” ，随着变形的增加，曲线逐渐凸向应变轴方向发展，此段曲线中曲率最大的一点称 为收敛点 E； 从 “收敛点” 开始以后直至 F 点的曲线称为收敛段， 这时贯通的主裂缝已很宽， 混凝土最终被破坏。 常用的表示混凝土单轴向受压应力—应变曲线的数学模型有两种， 第一 种为美国 E.Hognestad 建议的模型：上升段为二次抛物线，下降段为斜直线；第二种为德国 Rusch 建议的模型：上升段采用二次抛物线，下降段采用水平直线。 2.5 连接混凝土受压应力—应变曲线的原点至曲线任一点处割线的斜率，即为混凝土的变形模
《混凝土结构设计原理》第六章-课堂笔记
《混凝土结构设计原理》第六章受压构件正截面承载力计算课堂笔记♦主要内容受压构件的构造要求轴心受压构件承载力的计算偏心受压构件正截面的两种破坏形态及英判别偏心受压构件的N厂血关系曲线偏心受压构件正截面受压承载力的计算偏心受压构件斜截面受剪承载力的汁算♦学习要求1.深入理解轴心受压短柱在受力过程中，截而应力重分布的概念以及螺旋箍筋柱间接配筋的概念。
2.深入理解偏心受压构件正截而的两种破坏形式并熟练掌握其判别方法。
3.深入理解偏心受压构件的Nu-Mu关系曲线。
4.熟练掌握对称配筋和不对称配筋矩形截而偏心受压构件受压承载力的计算方法。
5.掌握受压构件的主要构造要求和规定。
♦重点难点偏心受压构件正截而的破坏形态及其判别；偏心受压构件正截面承载力的计算理论：对称配筋和不对称配筋矩形截面偏心受压构件受压承载力的计算方法：偏心受压构件的Nu-Mu关系曲线；偏心受压构件斜截面抗剪承载力的计算。
6.1受压构件的一般构造要求结构中常用的柱子是典型的受压构件。
6.1.1材料强度混凝上：受压构件的承载力主要取决于混凝丄强度，一般应采用强度等级较髙的混凝上，目前我国一般结构中柱的混凝土强度等级常用C30-C40,在髙层建筑中，C50-C60级混凝上也经常使用。
6.1.2截面形状和尺寸柱常见截面形式有圆形、环形和方形和矩形。
单层工业厂房的预制柱常采用工字形截面。
圆形截面主要用于桥墩、桩和公共建筑中的柱。
柱的截面尺寸不宜过小,一般应控制在lo/b^30及l°/hW25°当柱截面的边长在800mm以下时，一般以50mm为模数，边长在800mm以上时，以100mm为模数。
6.1.3纵向钢筋构造纵向钢筋配筋率过小时，纵筋对柱的承载力影响很小，接近于素混凝土柱，纵筋不能起到防止混凝上受压脆性破坏的缓冲作用。
同时考虑到实际结构中存在偶然附加弯矩的作用（垂直于弯矩作用平面），以及收缩和温度变化产生的拉应力，规定了受压钢筋的最小配筋率。
混凝土结构设计原理习题答案(第五章)
第五章习题参考答案习题1. 已知柱截面尺寸b ×h =350mm×350mm ，柱的计算长度m 50=l ，轴向力设计值N ＝1600kN 。
混凝土，纵向受力钢筋为HRB400级，试计算其配筋。
解：由题意知：2c N/mm 9.11=f ，2y y N/mm 360='=f f3.14350/5000/0==b l ，查表得：913.0=ϕ23y c s mm 5.13953603503509.11913.09.01016009.0=⨯⨯-⨯⨯='-='f A f N A ϕ选配纵筋8C 16，实配纵筋面积A s ′=1608mm 2ρ′= %31.13503501608'=⨯=A A s >ρ′min =0.6%， 满足配筋率要求。
按构造要求，选配箍筋A 8@200。
习题2. 现浇圆形截面柱，其计算长度m 3.40=l ，承受设计轴向力N =2100kN ，混凝土采用C20，纵筋采用6根直径为20mm 的HRB335钢筋，螺旋箍筋用HPB300级，若柱截面直径为400mm 时，试求柱螺旋箍筋用量。
解：由题意知，该柱需配螺旋箍筋。
基本参数：2c N/mm 6.9=f ，HRB335，2y y N/mm 300='=f f ，HPB300,2y y N/mm 270='=f f ，75.10400/4300/0==d l ，查表得：945.0=ϕ纵筋6B 20，实际A s ′＝1884mm 2一类环境，c =25mm ，混凝土核心截面直径为mm 330102252400cor =⨯-⨯-=d混凝土核心截面面积为222corcor mm 5.85486433014.34=⨯==d A π23ys y cor c ss0mm 56.17542701218843005.854866.99.01021002)(9.0=⨯⨯⨯-⨯-⨯=''+-=f A f A f NA α因A ss0＞0.25 A s ′=0.25×1884=471mm 2，满足构造要求。
混凝土结构设计原理第3章钢筋混凝土轴心受压构件
混凝土结构设计原理第3章钢筋混凝土轴心受压构件钢筋混凝土轴心受压构件是混凝土结构中常见的一种构件形式，主要用于承受垂直于构件轴线方向的压力。
钢筋混凝土轴心受压构件的设计原理分为两部分：构件的轴心受压行为和构件的承载能力计算。
构件的轴心受压行为主要包括构件的受压区域、受压区域的应力分布和受压区域的破坏机制。
钢筋混凝土轴心受压构件的典型截面形态为矩形或圆形，受压区域的形态可能是均匀分布的，也可能是不均匀分布的。
构件的轴心受压行为需要满足构件内力平衡条件和满足构件受压后的变形和破坏要求。
构件的承载能力计算是根据轴心受压构件的截面尺寸、材料强度和受力状态等因素，通过确定构件的抗压能力来判断构件是否满足设计要求。
钢筋混凝土轴心受压构件的承载能力主要由混凝土和钢筋的受压能力共同决定，混凝土的受压承载能力取决于混凝土的抗压强度和受压区域的形态，钢筋的受压承载能力取决于钢筋的抗压强度和受压区域的钢筋配筋率。
在设计钢筋混凝土轴心受压构件时，需要确定合适的截面尺寸和配筋率，并满足以下设计原则：1.受压区域的尺寸要满足受力要求和受变形要求。
受压区域的尺寸过小可能导致构件的承载能力不足，受压区域的尺寸过大可能造成材料的浪费。
2.配筋率要满足受力要求和受变形要求。
钢筋的配筋率过小可能导致构件的抗压能力不足，钢筋的配筋率过大可能造成材料的浪费。
3.构件的抗压能力要大于受力要求。
构件的抗压能力应该满足构件在设计使用寿命内的受力要求，包括弯曲强度、剪切强度和承载力等。
4.考虑构件的极限状态和使用状态。
在设计过程中，需要考虑构件的极限状态和使用状态，确保构件在使用过程中的安全可靠性。
(完整版)《混凝土结构设计原理》知识点
混凝土结构原理知识点汇总1、混凝土结构根本概念1、掌握混凝土结构种类，了解各类混凝土结构的适用范围。
素混凝土结构:适用于承载力低的结构钢筋混凝土结构:适用于一般结构预应力混凝土结构:适用于变形裂缝控制较高的结构2、混凝土构件中配置钢筋的作用:①承载力提高②受力性能得到改善③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。
3、钢筋和混凝土两种不同材料共同工作的原因:①存在粘结力②线性膨胀系数相近③混凝土可以保护钢筋不发生锈蚀。
4、钢筋混凝土结构的优缺点。
混凝土结构的优点:①就地取材②节约钢材③耐久、耐火④可模性好⑤现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好、刚度大、变形小混凝土结构的缺点:①自重大②抗裂性差③性质较脆2、混凝土结构用材料的性能2.1钢筋1、热轧钢筋种类及符号：HPB300-HRB335(HRBF335)-HRB400(HRBF400)-HRB500(HRBF500)-2、热轧钢筋外表与强度的关系:强度越高的钢筋要求与混凝土的粘结强度越高，提高粘结强度的方法是将钢筋外表轧成有规律的突出花纹，也即带肋钢筋〔我国为月牙纹〕。
HPB300级钢筋强度低，外表做成光面即可。
3、热轧钢筋受拉应力-应变曲线的特点，理解其抗拉强度设计值的取值依据。
热轧钢筋应力-应变特点: 有明显的屈服点和屈服台阶，屈服后尚有较大的强度储藏。
全过程分弹性→屈服→强化→破坏四个阶段。
抗拉强度设计值依据:钢筋下屈服点强度4、衡量热轧钢筋塑性性能的两个指标:①伸长率伸长率越大，塑性越好。
混凝土结构对钢筋在最大力下的总伸长率有明确要求。
②冷弯性能:在规定弯心直径D和冷弯角度α下冷弯后钢筋无裂纹、磷落或断裂现象。
5、常见的预应力筋:预应力钢绞线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。
6、中强钢丝、钢绞线的受拉应力-应变曲线特点:均无明显屈服点和屈服台阶、抗拉强度高。
7、条件屈服强度σ为对应于剩余应变为0.2%的应力称为无明显屈服点的条件屈服点。
8、混凝土对钢筋性能要求:①强度高 ②塑性好 ③可焊性好 ④与混凝土的粘结锚固性能好。
混凝土机构与设计原理(第二版)李乔习题答案
习题第四章轴心受力4.1 某现浇钢筋混凝土轴心受压柱，截面尺寸为b×h=400mm×400mm，计算高度l0= 4.2m，承受永久荷载产生的轴向压力标准值N G k=1600 kN，可变荷载产生的轴向压力标准值N Q k= 1000kN。
采用C35 混凝土，HRB335级钢筋。
结构重要性系数为1.0。
求截面配筋。
（A s'＝3929 mm2）4.2 已知圆形截面轴心受压柱，直径d=500mm，柱计算长度l0=3.5m。
采用C30 混凝土，沿周围均匀布置6 根ф20的HRB400纵向钢筋，采用HRB335等级螺旋箍筋，直径为10mm，间距为s=50mm。
纵筋外层至截面边缘的混凝土保护层厚度为c=30mm。
求：此柱所能承受的最大轴力设计值。
（N u ＝3736.1kN）第五章正截面抗弯5.1已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×450mm，安全等级为二级，环境类别为一类,混凝土强度等级为C40，配置HRB335级纵向受拉钢筋4ф16( A S=804mm2 )，a s = 35 mm。
要求:该梁所能承受的极限弯矩设计值Mu。
（M u ＝94kN-m）5.2已知某钢筋混凝土单跨简支板, 计算跨度为2.18m, 承受匀布荷载设计值g + q= 6.4kN/m2筋(包括自重),安全等级为二级，混凝土强度等级为C20，配置HPB235级纵向受拉钢筋,环境类别为一类。
要求:试确定现浇板的厚度及所需受拉钢筋面积并配筋。
（板厚80mm，A s＝321 mm2）5.3 已知某钢筋混凝土单筋矩形截面梁截面尺寸为b×h=250mm×500mm，安全等级为二级，环境类别为一类,混凝土强度等级为C20，配置HRB335级纵向受拉钢筋，承受荷载弯矩设计值M=150kN-m。
要求:计算受拉钢筋截面面积。
（A s＝1451 mm2）5.4 已知某钢筋混凝土简支梁,计算跨度5.7m，承受匀布荷载，其中:永久荷载标准值为10kN/m，不包括梁自重),可变荷载标准值为10kN/m,安全等级为二级，混凝土强度等级为C30，配置HRB335级纵向受拉钢筋。
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钢筋应力增 长
随着荷载的增加，混凝 土应力的增加愈来愈慢，而 钢筋的应力基本上与其应变 成正比增加，柱子变形增加 的速度就快于外荷增加的速 度。随着荷载的继续增加， 柱中开始出现微小的纵向裂 缝。
应 力
混凝土的 应力增长
轴力
3.1
轴心受压构件承载力计算
第四章 受弯构件
在临近破坏荷载 时，柱身出现很多 明显的纵向裂缝， 混凝土保护层剥落， 箍筋间的纵筋被压 曲向外鼓出，混凝土
N Nu 0.9( fc Acor 2 f y Ass0 f yAs)
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件 《混凝土结构设计规范》有关螺旋箍的规定： 螺旋箍筋计算的承载力不应大于按普通箍筋柱受压承载力的 50%。 对长细比l0/d大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。
桩基础 (Pile Foundation) 3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
2 普通箍筋柱与螺旋箍筋柱
实际工程结构中，一般把承受轴向压力的钢筋混凝土柱按照 箍筋的作用及配置方式分为两种： 普通箍筋柱（Tied Columns）
配有纵向钢筋和普通箍筋的柱
螺旋箍筋柱（Spiral Columns） 配有纵向钢筋和螺旋箍筋的柱 纵筋的作用：
短柱（Short Columns）是如何形成 的？ 我们通常将柱的截面尺寸与柱长之比较小的柱，称为短柱。在实 际结构中，带窗间墙的柱、高层建筑地下车库的柱子，以及楼梯 间处的柱都容易形成短柱。
窗间墙的短柱
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
受压短柱的破坏过程
在开始加载时，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 按弹性模量的比值来分配。
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
框架结构中的柱 (Columns of Frame Structure) 3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
屋架结构中的上弦杆 (Top Chord of Roof Truss Structure) 3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
104
111 118 125 132 139 146 153 160 167
0.52
0.48 0.44 0.4 0.36 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21
28
24
97
0.56
50
43
174
0.19
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
4 普通箍筋柱受压承载力的计算
N
计算简图
压碎。
柱子发生破坏时， 混凝土的应变达到 其抗压极限应变， 而钢筋的应力一般 小于其屈服强度。
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件 什么是长柱（Slender Columns） 我们通常将截面尺寸与柱长之比较大的柱定义为长柱。在实 际结构中，一般的框架柱、门厅柱等都属于长柱。轴心受压长柱 与短柱的主要受力区别在于：由于偏心所产生的附加弯矩和失稳 破坏在长柱计算中必须考虑。
在螺旋钢箍轴心受压构件中，由于螺旋箍筋对核心混
凝土的约束作用，提高了核心混凝土的抗压强度，从而使 构件的承载力有所增加。 轴心受拉构件的特点是裂缝贯通整个截面，裂缝截
面的纵向拉力全部由纵向钢筋负担。
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
轴心受压长柱稳定系数φ 主要与柱的长细比 l0 / b 有关， 稳定系数的定义如下： l Nu s Nu
《规范》给出的稳定系数与长细比的关系
l0/b l0/d l0/i φ l0/b l0/d l0/i φ
≤8
10 12 14 16 18 20 22 24 26
螺旋箍筋的换算面积Ass0不得小于全部纵筋A‘s 面积的25%
螺旋箍筋的间距s不应大于80mm 及dcor/5，也不应小于40mm。
3.2
轴心受拉构件承载力计算
第3章 轴心受力构件 工程实际中的轴心受拉构件包括桁架式屋架的受拉杆、拱的 拉杆以及水池的池壁等。 轴心受拉构件从加载到破坏，其受力过程分为三个阶段：从 加载到砼受拉开裂前，为弹性阶段；砼开裂后到钢筋即将屈服， 为第二阶段；受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服，为第 三阶段，此时混凝土裂缝开展很大，可以认为构件达到了破坏状 态。 破坏特征：轴心受拉构件破坏时，混凝土不承受拉力，全部 拉力由钢筋来承受。
混凝土结构设计原理
第 3 章 轴心受力构件
教材作者：陈 平
课件制作：马乐为
课件审查：李晓文
第3章 轴心受力构件
主要内容：
轴心受压构件承载力计算 轴心受拉构件承载力计算
重点：
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
1 轴心受压构件的实际应用
多高层建筑中的框架柱，单层工业厂房中屋架的上弦杆，桥 梁结构中的桥墩，拱、桩等均属于受压构件。
3.1
轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
轴心受压长柱的破坏过程
由于初始偏心距的存在，构件受荷 后产生附加弯矩，伴之发生横向挠度。 构件破坏时，首先在靠近凹边出现 大致平行于纵轴方向的纵向裂缝，同时 在凸边出现水平的横向裂缝，随后受压 区混凝土被压溃，纵筋向外鼓出，横向 挠度迅速发展，构件失去平衡，最后将 凸边的混凝土拉断。 《混凝土结构设计规范》采用稳定系 数来表示长柱承载力的降低程度。
提高承载力，减小截面尺寸
提高混凝土的变形能力
抵抗构件的偶然偏心
减小混凝土的收缩与徐
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
2/2
普通钢箍柱 Tied Columns
螺旋钢箍柱 Spiral Columns 3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
3 短柱与长柱
轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通，纵向拉钢筋达到其受拉屈 服强度，正截面承载力公式如下：
N Nu f y A s
f y——纵向钢筋抗拉强度设计值；
N ——轴心受拉承载力设计值。
3.2 轴心受拉构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
小结
普通钢箍轴心受压构件在计算上分为长柱和短柱。 对于轴心受压构件的受压承截力，短柱和长柱均采用统一 的公式计算，其中采用稳定系数来表达纵向弯曲变形对受 压承截力的影响。
≤7
8.5 10.5 12 14 15.5 17 19 21 22.5
28
35 42 48 55 62 69 76 83 90
≤1.0
0.98 0.95 0.92 0.87 0.81 0.75 0.7 0.65 0.6
30
32 34 36 38 40 42 44 46 48
26
28 29.5 31 33 34.5 36.5 38 40 41.5
A’s
fc f’yA’s
f’yA’s
计算公式
) N Nu 0.9 ( fc A f y As
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件
5 轴心受压螺旋式箍筋柱正截面承载力计算
核心区混凝土三轴受压状态的产生
S
S
dcor
fyAss1
fyAss1
3.1 轴心受压构件承载力计算
第3章 轴心受力构件 混凝土受到的径向压应力值 的计算方法
f fc τ
τ
2 f y Ass1 s d cor4
d cor
4
2
f y Ass0 2 Acor
s
f ——为被约束后混凝土的轴心抗压强度;
β——为系数。
螺旋式或焊接环式间接钢筋柱的承载力计算公式
利用混凝土构件承受以轴向压力为主的内力，可以充分发挥
混凝土材料的强度优势，因而在工程结构中混凝土受压构件 应用比较普遍。 建筑实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的，这 是因为： 通常施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、 混凝土质量的不均匀性等，使得上述构件存在一定的初始偏 心距。