钢筋混凝土受压构件承载力
钢筋混凝土柱的受压承载力分析与设计
钢筋混凝土柱的受压承载力分析与设计一、引言钢筋混凝土柱是建筑结构中常见的构件之一，其受力性能直接影响建筑物的安全性能。
钢筋混凝土柱的设计需要考虑多个因素，其中包括柱截面形状、钢筋配筋、混凝土等级等。
本文将从受压承载力方面对钢筋混凝土柱的设计进行分析。
二、受压承载力的计算1. 受压构件的失稳形式受压构件的失稳形式可以分为局部稳定失稳和整体稳定失稳两种情况。
局部稳定失稳是指受压构件在局部区域发生失稳，例如出现鞍形破坏、侧向屈曲等情况；整体稳定失稳是指受压构件整体失稳，例如整根柱子出现屈曲破坏。
2. 受压构件的稳定系数受压构件的稳定系数是指构件在承受压力时的稳定性能。
稳定系数越低，构件越容易失稳。
稳定系数的计算需要考虑构件的几何形状、材料特性等因素。
常见的受压构件稳定系数计算方法包括欧拉公式、弯曲弹性理论、板材理论等。
3. 钢筋混凝土柱的受压承载力钢筋混凝土柱的受压承载力计算需要考虑柱截面的几何形状、钢筋配筋、混凝土等级等因素。
常见的计算方法包括杆件理论、弹性稳定理论、极限平衡法等。
杆件理论的计算方法是将钢筋混凝土柱看作一个长杆，在受压状态下计算柱的稳定系数。
稳定系数的计算公式为：λ = kL / r其中，λ为稳定系数；k为系数，与材料特性和截面形状有关；L为柱的长度；r为截面半径，即柱截面面积除以周长。
稳定系数越小，柱的稳定性能越好。
弹性稳定理论的计算方法是将钢筋混凝土柱看作一个弹性杆，在受压状态下计算柱的稳定系数。
稳定系数的计算公式为：λ = Pcr / Pe其中，Pcr为临界压力，即柱失稳前承受的最大压力；Pe为弹性临界压力，即柱失稳前的弹性压力。
稳定系数越小，柱的稳定性能越好。
极限平衡法的计算方法是将钢筋混凝土柱看作一个极限平衡状态下的结构，在受压状态下计算柱的承载力。
计算过程中需要考虑柱的几何形状、材料特性、受力形式等因素。
极限平衡法的计算精度较高，但计算过程较为复杂。
三、钢筋混凝土柱的设计1. 柱截面形状的选择钢筋混凝土柱的截面形状有多种选择，常见的形状包括矩形、圆形、多边形等。
4钢筋混凝土受压构件承载力计算
4钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土受压构件的承载力计算是建筑结构设计中非常重要的一个步骤。
本文将围绕钢筋混凝土受压构件的承载力计算进行详细介绍。
首先，我们需要了解一些与承载力计算相关的基本概念。
1.构件尺寸和几何性质：构件的尺寸和几何性质，如截面面积、高度、宽度等，是计算承载力的基础。
这些参数可以通过结构设计的过程或者实际测量获得。
2.受力分析：在进行承载力计算之前，我们需要对受力分析进行准确的估计。
受力分析包括水平力、垂直力、弯矩和剪力等。
3.材料性能：钢筋混凝土由钢筋和混凝土组成，每种材料都具有其特定的力学性能。
钢筋的弹性模量、屈服强度和抗压强度是承载力计算的关键参数。
混凝土的抗压强度也是一个重要的参数。
计算步骤如下：1.根据结构设计图，确定所需计算的受压构件的几何尺寸。
通常情况下，我们可以使用截面面积来计算构件的承载力。
2.判定构件的计算长度。
构件的计算长度取决于构件的支撑条件和构件的几何形状。
常见的计算长度包括等于构件高度的长度、2倍构件高度的长度和4倍构件高度的长度等。
$$R_c = \phi \cdot A_c \cdot f_{cd}$$其中，$R_c$为构件的抗压承载力（kN），$\phi$为构件的抗压承载力系数（通常为0.65），$A_c$为构件的截面面积（m²），$f_{cd}$为混凝土的抗压强度（MPa）。
4.计算钢筋的抗拉强度。
根据人民共和国行业标准GB1499.2-2024《钢筋机械连接的技术规定》，钢筋的抗拉强度可以通过以下公式计算：$$R_s = A_s \cdot f_{yd}$$其中，$R_s$为钢筋的抗拉承载力（kN），$A_s$为钢筋的截面面积（m²），$f_{yd}$为钢筋的屈服强度（MPa）。
5.比较构件的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
如果构件的抗压强度大于钢筋的抗拉强度，则构件的承载力为钢筋的抗拉强度；如果构件的抗压强度小于钢筋的抗拉强度，则构件的承载力为构件的抗压强度。
第十章_钢筋混凝土受压构件承载力计算
（一） 大小偏压分类 1. 大偏心受压破坏（受拉破坏）
当偏心距较大且受拉区钢筋配置得不太多时，在荷载 作用下，柱截面靠近纵向力一侧受压，另一侧受拉。随着 荷载的增加，首先在受拉边产生横向裂缝。随着荷载不断 增加，受拉区的裂缝不断发展和加宽，受拉区的纵向钢筋 首先屈服，裂缝开展比较明显，受压区不断减小，受压边 缘混凝土达到极限压应变εcu而被压碎，构件宣告破坏。 特征：这种破坏始于受拉钢筋先达到屈服强度，最后 由混凝土（受压区）被压碎而引起的，受压钢筋受压屈服， 属于塑性破坏。图10.10为大偏心受压破坏。
（四）箍筋
（6） 柱内纵向钢筋搭接长度范围内的箍筋应加 密，其直径不应小于搭接钢筋较大直径的0.25倍。当 搭接钢筋受压时，箍筋间距不应大于10d，且不应大 于200mm；当搭接钢筋受拉时，箍筋间距不应大于5d， 且不应大于100mm，d为纵向钢筋的最小直径。当受 压钢筋直径d＞25mm时，尚应在搭接接头两个端面外 100mm范围内各设置两个箍筋。 （7）对截面形状复杂的柱，不允许采用有内折角 的箍筋，因内折角箍筋受力后有拉直趋势，其合力将 使内折角处混凝土崩裂。应采用图10.2所示的叠套箍 筋形式。
（三） 纵向钢筋
纵向受力钢筋应根据计算确定，同时应符合下列规定： 1. 直径、间距、混凝土保护层 纵向钢筋直径不宜小于12mm，优先选择较大直径的钢筋。 纵向钢筋中距不宜大于300mm，净距不应小于50mm。 混凝土保护层最小厚度根据环境类别按附表10采用，对一类 环境为30mm。 2. 钢筋布置 轴心受压构件的纵向钢筋沿截面周边均匀对称布置；偏 心受压构件的受力钢筋按计算要求设置在弯矩作用方向的两 对边，且当截面高度h≥600mm时，在侧面应设置直径10～ 16mm、间距不大于300mm的构造钢筋。
钢筋混凝土受压构件承载力计算知识详解
5.2.4 箍筋
（1）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。
（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为纵向钢筋的最小直径
（3）柱及其他受压构件中的周边箍筋应做成封闭式； 对圆柱中的箍筋，搭接长度不应小于《混凝土规范》规定 的锚固长度，且末端应做成135°弯钩，弯钩末端平直段 长度不应小于5d，d为箍筋直径。
Nu fc A f y As
2.轴心受压长柱的破坏形态及稳定系数
破坏形态：
《混凝土规范》采用一个降低 系数来反映这种承载力随长细比增 大而降低的现象，称为稳定系数。
稳定系数的大小主要与构件的长细比有关，而混凝土 强度等级及配筋率对其影响较小。
柱的计算长度l0
3.正截面承载力计算公式
（1）计算公式 普通箍筋柱的正截面承载力计算公式为
（6）在配有螺旋式或焊接环式箍筋的柱中，如在正 截面受压承载力计算中考虑间接钢筋的作用时，箍筋间距 不应大于80mm及dcor/5，且不宜小于40mm，dcor为按5.3 轴心受压构件承载力计算
5.3.1 普通箍筋轴心受压构件 1.轴心受压短柱的受力特点及破坏形态 柱的承载力由混凝土和钢筋两部分 组成，轴心受压短柱的承载力计算公式 可写为
（1）纵向受力钢筋直径不宜小于12mm，且宜采用大 直径的钢筋。全部纵向钢筋的配筋率不宜大于5%。
（2）柱中纵向钢筋的净间距不应小于50mm，且不宜 大于300mm。对水平浇筑的预制柱，纵向钢筋的最小净间 距可按梁的有关规定取用。
（3）偏心受压柱的截面高度不小于600mm时，在柱的 侧面上设置直径不小于10mm的纵向构造钢筋，并相应设置 复合箍筋或拉筋。
（1）大偏心受压破坏（受拉破坏）
钢筋混凝土受压构件承载力计算
钢筋混凝土受压构件承载力计算首先，我们需要了解一些基本的概念和符号。
在计算中，常用的符号有：-$f_c$：混凝土的抗压强度；-$f_s$：钢筋的抗拉强度；-$A_c$：构件的混凝土截面面积；-$A_s$：构件的受拉钢筋截面面积；-$N_d$：构件所受到的设计轴向力；-$M_d$：构件所受到的设计弯矩；-$h$：构件的高度；-$b$：构件的宽度；-$d$：构件的有效高度。
接下来，我们将介绍两种常用的承载力计算方法：受压钢筋混凝土柱的承载力计算和板梁的承载力计算。
受压钢筋混凝土柱的承载力可以通过弯矩轴心法进行计算。
承载力的计算可以分为以下几个步骤：-第一步，计算混凝土在压力作用下的承载力。
可以使用以下公式：$$N_c = \gamma_c f_c A_c$$-第二步，计算钢筋的抗拉强度。
根据构件的横截面形状和受力状态，可以计算钢筋的受拉面积。
-第三步，计算钢筋的受压承载力。
可以使用以下公式：$$N_s = \eta \gamma_s f_s A_s$$其中，$\eta$为钢筋受压构件的局部稳定系数，$\gamma_s$为钢筋的材料抗拉强度。
-第四步，计算构件的总承载力。
可以使用以下公式：$$N=N_c+N_s$$板梁的承载力计算可以分为以下几个步骤：-第一步，计算构件的混凝土承载力。
可以使用以下公式：$$N_c = \gamma_c f_c A_c$$-第二步，计算构件的钢筋承载力，可以使用以下公式：$$N_s = \gamma_s f_s A_s$$-第三步，计算板梁的破坏模式，根据不同的破坏模式选择合适的计算方法。
-第四步，计算构件的总承载力。
可以使用以下公式：$$N=N_c+N_s$$总结：钢筋混凝土受压构件承载力的计算方法主要有弯矩轴心法和板梁承载力计算法。
在计算过程中需要明确构件的几何形状、材料强度以及荷载的大小等因素，并按照一定的计算步骤进行计算。
在实际设计过程中，还需要考虑其他因素如构件的构造形式、构造材料的可靠性等，以确保构件的安全性和经济性。
第10节钢筋混凝土受压构件承载力计算
第10节钢筋混凝土受压构件承载力计算钢筋混凝土结构中，钢筋混凝土受压构件（如柱和墙）的承载力计算是结构设计中的重要内容之一、本文将从受压构件承载力计算的基本原理、假设条件和计算方法等方面进行详细介绍。
1.基本原理：钢筋混凝土受压构件的承载力计算是基于构件在受压状态下的稳定性和极限强度理论进行的。
根据弹性力学理论，构件在受外载荷作用下会发生弹性变形，当荷载增大到一定程度时，构件进入非弹性变形阶段，到达极限承载力。
因此，承载力计算涉及到弹性极限状态和极限承载力的确定。
2.假设条件：在承载力计算中，一般采用以下假设条件：(1)材料的弹性线性：混凝土和钢筋的应力-应变关系符合弹性线性假设，线性弹性模量E为常数；(2)平面截面假定：构件截面平面仍是平面在载荷作用下仍处于平面；(3)材料的强度：混凝土和钢筋的强度符合破坏准则，常用的有混凝土的抗压强度、钢筋的屈服强度和附加应力等。
3.计算方法：(1)弹性计算：首先进行弹性计算，即通过材料特性和几何性质，计算出构件在设计荷载下的应力和应变，进行稳定性分析，检查是否满足弹性稳定性和承载力要求；(2)极限强度计算：当弹性计算不满足要求时，需要进行极限强度计算。
根据材料的破坏准则，分别计算混凝土的抗压强度和钢筋的屈服强度，并根据材料的强度进行构件抗弯承载力和轴向承载力的计算；(3)受限状态计算：在受压构件中，由于受到压力作用，有可能出现多种破坏状态，如混凝土挤压破坏、钢筋屈服、钢筋断裂等，需要确定受限构件状态下的承载力。
4.常用计算方法：(1)弹性计算：可使用弹性理论方法，如戴森公式、沃弗公式等进行计算；(2)极限强度计算：可使用极限强度理论方法，如塑性区方法、破坏准则方法进行计算；(3)受限状态计算：通常使用零应变截面方法、等效矩形应力块法、等效矩形应力块-受压钢筋法等进行计算。
总之，钢筋混凝土受压构件承载力计算是结构设计中的重要环节，需要根据构件的几何形状、受力情况和所用材料的特性等进行合理的计算。
钢筋混凝土受压构件承载力计算—轴心受压承载力计算
箍筋的作用
1
固定纵筋，形成钢筋骨架；
2
承担剪力；
3
约束混凝土，改善混凝土的性能；
4
给纵筋提供侧向支承，防止纵筋压屈。
钢筋砼柱
轴心受压承载力计算
1、轴心受压短柱的受力性能
（1）短柱的概念： l 0 / b ≤ 8 、 l 0 / i ≤ 2 8
（2）短柱的受力性能
（a）受力时，全截面应变相等，即 es =ec =e 。
N
（1）计算简图
A s
fc
（2）计算公式
f y A s
N 0.9( f A f A)
u
c
ys
—— 当 A s > 0.03A 时，公式中的 A 改用 A- A s 。
—— 0.9是考虑与偏心受压构件具有相同的可靠度。
截面设计
已知轴向设计力N，构件的计算长度，材料强度等级。 设计构件的截面尺寸和配筋。
1.5H
1.0H
1.2H
1.25H
1.0H
1.2H
2.0Hu 1.0HL 2.0HL
1.25Hu 0.8HL 1.0HL
1.5Hu 1.0HL -----
Hu HL H
柱的计算长度 —— l0
（b）一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构柱
楼盖类别 现浇楼盖 装配式楼盖
柱的类别 底层柱 其余各层柱 底层柱 其余各层柱
l0 1.0H 1.25H 1.25H 1. 5H
楼盖顶面 H
楼盖顶面
H 基础顶面
轴心受压构件承载力 计算
钢筋砼柱
(a) 轴心受压
(b) 单向偏心受压 (c) 双向偏心受压
钢筋砼柱，按箍筋作用及配置方式分为：普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。
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
钢筋混凝土柱的纵向受压承载能力规程
钢筋混凝土柱的纵向受压承载能力规程一、前言钢筋混凝土柱是建筑结构中常见的承重构件，其主要受力方式为纵向受压。
为确保钢筋混凝土柱在受压作用下的稳定性和安全性，需要制定相应的纵向受压承载能力规程。
本文将详细介绍钢筋混凝土柱的纵向受压承载能力规程。
二、规范引用1. GB50010-2010《混凝土结构设计规范》；2. GB50017-2017《钢筋混凝土设计规范》；3. GB50005-2017《建筑结构荷载规范》；4. JGJ3-2010《建筑钢筋混凝土结构工程验收规程》。
三、承载能力计算1. 计算基本公式钢筋混凝土柱的承载能力计算公式为：Nc = φPn - Pu其中，Nc为柱的承载能力，Pn为柱的轴向承载力，Pu为柱的轴向抗压极限承载力，φ为承载能力折减系数。
2. 承载能力折减系数根据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》的规定，钢筋混凝土柱的承载能力折减系数φ应满足以下条件：φ = φ1 × φ2 × φ3其中，φ1为材料强度折减系数，φ2为截面形状系数，φ3为稳定性系数。
(1) 材料强度折减系数φ1材料强度折减系数φ1的计算公式为：φ1 = α × β × γ其中，α为混凝土抗压强度折减系数，β为钢筋抗拉强度折减系数，γ为钢筋抗压强度折减系数。
混凝土抗压强度折减系数α的计算公式为：α = (fck / fck0) ^ 0.18其中，fck为混凝土标准立方体抗压强度设计值，fck0为20MPa。
钢筋抗拉强度折减系数β的计算公式为：β = 0.87 - 0.0025fyk其中，fyk为钢筋抗拉强度设计值。
钢筋抗压强度折减系数γ的计算公式为：γ = 1 - 0.25(fyk / fck) ^ 0.5(2) 截面形状系数φ2截面形状系数φ2的计算公式为：φ2 = 1 - αs / h × (fyd / fcd)其中，αs为钢筋截面积占柱截面积的比例，h为柱截面高度，fyd为钢筋的设计抗拉强度，fcd为混凝土轴心抗压强度设计值。
钢筋混凝土受压构件承载力计算
ei+ f = ei(1+ f / ei) = ei
=1 +f / ei
…7－6
N
––– 偏心距增大系数
图7-9
l 20 1 f 10
cu y
h0
1
规范采用了的界限状态为 依据，然后再加以修正
…7－7
l0 2 1 ( ) 1 2 ei h 1400 h0
(e)
(f)
偏心受拉(拉弯构件)
单向偏心受力构件
偏心受压(压弯构件)
工程应用
双向偏心受力构件
偏心受压构件：受到非节点荷载的屋架上弦杆， 厂房边柱，多层房屋边柱。 偏拉构件：矩形水池壁。
混凝土
第 七 章
2
轴心受压构件承载力
1）概 述 截面形式：
正方形、矩形、圆形、多边形、环形等
配筋形式： 普通配箍 密布螺旋式或 焊接环式箍筋
混凝土
第 七 章
短柱承载力： 条件： c s 混凝土： 当 c,max 0 0.002时， c f ck
s f yk 钢 筋： 当 y c,max，则钢筋先屈服，
当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服 纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。 's=0.002Es=0.002×2.0×105=400N/mm2
长细比过大，可能发生失稳破坏。
2 = 1.15 – 0.01l0 / h 1.0
当l0 / h 15时 2 = 1.0
• 当构件长细比l0 / h 8，即视为短柱。取 = 1.0
混凝土
第 七 章
5
矩形截面偏压构件 正截面承载力计算
e
N e
钢筋混凝土受压构件承载力
1.3 纵筋的作用
● 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dcor/5，且不大于80mm，同 时为方便施工，s也不应小于40mm。
【例11.3】某商住楼底层门厅采用现浇钢筋混凝土柱，承受轴向压 力设计值4800kN ，计算长度l0=5m ，混凝土强度等级为C30，纵筋 采用HRB400级，箍筋采用HPB335级。建筑要求柱截面为圆形，直径 为 d=450mm。要求进行柱的受压承载力计算。 解：先按普通箍筋柱计算。
产生受压破坏的条件有两种情况：
⑴当相对偏心距e0/h0较小。
As
⑵或虽然相对偏心距e0/h0较大， 太
问题 为什么砼轴心受压构件要配钢筋？
◆稳定系数
● 计算长度l0
2EI
Ncrl2 ,
l0 l
● 与的关系
普通箍矩形截面柱
b
l0b ib
l0 12l0 与l0的关系
hb3
b
b
12bh
矩形截面柱
l0 b
8短柱 1.0 8长柱 1.0
非矩形截面 l0 12 l0
i
b
12 8 27.713 28 短柱 1.0
1 受压构件一般构造要求
1.1 材料强度要求
混凝土：受压构件的承载力主要取决于混凝土强度，一般 应采用强度等级较高的混凝土。目前我国一般结构中柱的 混凝土强度等级常用C25~C40，在高层建筑中，C50~C60级 混凝土也经常使用。 钢筋：通常采用Ⅱ级和Ⅲ级钢筋，不宜过高。
钢筋混凝土受压构件—T形截面承载力计算
fA 0.813 1.5 0.3106 365 .85 103 N 365 .85kN
（3）轴向力作用于截面A点时的承载力
e=y1－0.1=0.169－0.1=0.069m<
0.6y1=0.6×0.169=0.101m
e 0.069 0.164 ，β=12.38，查表，得： = 0.477
12
12
=0.00434m4
i I 0.00434 0.12m
A
0.3
T形截面折算厚度hT=3.5i=3.5×0.12=0.42m （2）轴向力作用于截面重心O点时的承载力
பைடு நூலகம்
H0 hT
1.0 5.2 0.42
12.38
查表，得： = 0.813
查表得砌体抗压强度设计值f=1.5Mpa，则承载力为
hT 0.42
则承载力为
fA 0.477 1.5 0.3106 214 .65 103 N 214 .65kN
提示：本例是T形截面受压构件的计算。 1、截面折算厚度hT的计算，关键是截面几何特征值
的计算；
2、当轴向力偏心距为69mm时，承载力降低41.33%。
条件：如图所示带壁柱窗间墙，采用MU10烧结多孔砖和M5 混合砂浆砌筑，施工质量控制等级为B级，计算高度 H0=5.2m。 计算：当轴向力分别作用于该墙截面重心O点及A点时的承 载力。
带壁柱砖墙截面图
解：（1）截面几何特征值计算 截面面积A=1×0.24+0.24×0.25=0.3m2，取γa=1.0 截面重心位置
1 0.24 0.12 0.24 0.25 0.24 0.25
y1
0.3
2 0.169m
y2=0.49－0.169=0.321m
钢筋混凝土受压构件承载力计算
第5章 偏心受压构件的正截面承载力
（一）偏心受压构件的破坏类型
1）短柱 l0 / h 8 ：不考虑二
N
阶弯矩的影响，各截面的
弯矩均等于Ne0 ，弯矩与 轴力呈线性关系。（材料 破坏）
2）长柱 8 l0 / h 30 ：需考 虑二阶弯矩的影响。当
N0
Nus Num
Nusei Numei
Nul Nul ei
B(Nb，Mb)
C(0，M0) Mu
CB段（N≤Nb）为受拉破坏(大偏心受压)； M u 随N
的增加而增加（CB段）；
AB段（N >Nb）为受压破坏(小偏心受压)， Mu随N 的
增加而减小（AB段）。 。
第5章 偏心受压构件的正截面承载力
Nu
⑸如截面尺寸和材料 N0
强度保持不变，NuMu相关曲线随配筋
率的增加而向外侧
增大。
A(N0，0)
B(Nb，Mb)
C(0，M0) Mu
⑹对于对称配筋截面，如果截面形状和尺寸相同，
砼强度等级和钢筋级别也相同，但配筋率不同，
达到界限破坏时的轴力Nb是一致的。
第5章 偏心受压构件的正截面承载力
三、偏心受压构件 的纵向弯曲影响
第5章 偏心受压构件的正截面承载力
◆ 由于侧向挠曲变形，轴向力将产生二阶效应， 引起附加弯矩。
第5章 偏心受压构件的正截面承载力
关于公式的有关说明：
（1）受拉钢筋的应力 s s ：
当 x / h0 b 时为大偏心受压构件，
取 s s fsd ；
当 x / h0 b 时为小偏心受压构件：
s si
cu
Es
(
h0i
x
1)
（5—2—3）
混凝土结构设计原理 第六章 钢筋混凝土受压构件承载力计算
6.1 轴心受压构件的承载力计算
第六章 受压构件的截面承载力
采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 采用螺旋箍筋可有效提高柱的轴心受压承载力。 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大， ◆ 如螺旋箍筋配置过多，极限承载力提高过大，则会在远未 达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 达到极限承载力之前保护层产生剥落，从而影响正常使用。 规范》规定： 《规范》规定： ● 按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%。 力的 。 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大， ◆ 对长细比过大柱，由于纵向弯曲变形较大，截面不是全部 受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。 规范》规定： 受压，螺旋箍筋的约束作用得不到有效发挥。《规范》规定： 对长细比l 大于 的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 大于12的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用 ● 对长细比 0/d大于 的柱不考虑螺旋箍筋的约束作用。 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积A 和间距s有关 有关， ◆ 螺旋箍筋的约束效果与其截面面积 ss1和间距 有关，为保证 有一定约束效果， 规范》规定： 有一定约束效果，《规范》规定： 螺旋箍筋的换算面积A 不得小于全部纵筋A' 面积的25% ● 螺旋箍筋的换算面积 ss0不得小于全部纵筋 s 面积的 螺旋箍筋的间距s不应大于 不应大于d ● 螺旋箍筋的间距 不应大于 cor/5，且不大于 ，且不大于80mm，同时 ， 为方便施工， 也不应小于 也不应小于40mm。 为方便施工，s也不应小于 。
普通钢箍柱 螺旋钢箍柱
6.1 轴心受压构件的承载力计算
钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力计算
2、受压破坏(小偏心受压) As受压不屈服
As受拉不屈服
As受压屈服
As受压屈服时 As受压屈服判断条件
大小偏心近似判据 真实判据
不对称配筋
大偏心受压不对称配筋 小偏心受压不对称配筋
实际工程中，受压构件常承受变号弯矩作用，所以采用对 称配筋 对称配筋不会在施工中产生差错，为方便施工通常采用对 称配筋
随l 0/h的增加而减小，通过乘一个修正系数ζ2（称为偏
心受压构件长细比对截面曲率的影响系数）
实际考虑是在初始偏心距ei 的基础上×η
上节课总结
一、初始偏心距
e0=M/N
附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值， h是指偏心方向的截面尺寸。
二、两类偏心受压破坏的界限
ξ ≤ξb, 受拉钢筋先屈服，然后混凝土压碎-
1、大偏心受压 x=N/a1 fcb
若x=N /a1 fcb<2a"，可近似取x=2a"，对受压钢筋合力点取矩可
e" = hei - 0.5h + a"
2、小偏心受压 x=N /a1 fcb>
对称配筋截面设计
对称配筋截面校核 例5-9、5-10及5-11 构造要求（配筋率问题讲解） 作业：5.4、5.5、5.6、5.7、5.8
对称配筋
大偏心受压对称配筋 小偏心受压对称配筋
非对称配筋矩形截面
截面设计
按e i ≤ 0.3h0按小偏心受压计算
若ei ＞ 0.3h0先按大偏心受压计算， (ξ≤ξb确定 为大偏心受压构件。若求得的ξ>ξb时，按小
偏心受压计算。) 强度复核
一s 不对称配筋截面设计 1 s 大偏心受压（受拉破坏）
受压构件正截面承载力计算
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1 轴心受压短柱在短期荷载作用下的应力分布及破坏形态
加载初期 整个截面的应变是均匀分布的
荷载增加 整个截面的应变迅速增加
加载末期 混凝土达到极限应变，柱子出现纵向裂缝
保护层剥落，纵筋向外凸，砼被压碎而破坏
轴心受压构件正截面承载力计算
纵向钢筋配筋率大于3％时，式中A应改用Ac：Ac= A- A’
注意要满足最小配筋率的要求，全部为0.6％，每侧为0.2％。
3 受压构件的构造要求 一、截面形式和尺寸 ❖采用方形或矩形截面，截面长边布在弯矩作用方向，
长短边比值1.5～2.5。也可采用T形、工字形截面。桩常用圆 形截面。
❖截面尺寸不宜过小，水工建筑现浇立柱边长300mm。 ❖截面边长 800mm，50mm为模数，边长800mm，以
1.4
1.2
1.0
1.177 0.021l0
b
0.8
0.87 0.012 l0
b
0.6
0.4
0.2
按“规范”取值
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
值的试验结果及规范取值
• 稳度定，系b数为与柱构截件面的短长边细）比l有0/b关（ l0 为柱的计算长
长细比l0/b 越大，值越小。 l0/b8时，=1；考 虑混凝土强度等级，钢筋种类及配筋率得出以下统计关系：
ss sc
500
100
400
80
300
60
200
40
100
20
ss
sc
钢筋混凝土之间的应力重分布：
初期（荷载小），钢筋与混凝土 应力之比等于弹模之比。
后期（荷载增加），混凝土塑性 变形发展，弹模降低，钢筋应力 增长加快，混凝土应力增长变慢。
0
200
400
弹性阶段
600 800 1000 N(kN)
弹塑性阶段
应力－荷载曲线示意图
破坏形态
1、随着荷载的增加，混凝土的应力 增加较慢，钢筋的应力增加较快；
2、对于钢筋混凝土短柱，不论受压 钢筋在构件破坏时是否屈服，构件 的承载力都是由混凝土的压碎来控 制的；
3、钢筋混凝土短柱破坏时，压应变 在0.0025~0.0035 之间，规范取为 0.002 ，相应地，纵筋的应力为：
试验结果
试件为配有纵筋和箍筋的短柱。 柱全截面受压，压应变均匀。钢筋 与砼共同变形，压应变保持一样。
荷载较小，砼和钢筋应力比符合弹模比。
荷载加大，应力比不再符合弹模比。
荷载长期持续作用，砼徐变发生，砼与钢筋之间引起
应力重分配。
破坏时，砼的应力达到
fc ，钢筋应力达到
f
y
。
短柱的承载力设计值 Nu fc A f yAs
第
混凝土结构设计原理 六
章
§7.1 轴心受压柱正截面承载力计算
7.1.1 配有纵筋和箍筋柱承载力的计算
◆ 在实际结构中，理想的轴心受压构件几乎是不存在的。 ◆ 通常由于施工制造的误差、荷载作用位置的不确定性、 混凝土质量的不均匀性等原因，往往存在一定的初始偏心 距。 ◆ 但有些构件，如以恒载为主的等跨多层房屋的内柱、桁 架中的受压腹杆等，主要承受轴向压力，可近似按轴心受 压构件计算。
当l0 b
8 ~ 34， 1.177 0.21l0
b
当l0 b
35 ~ 50， 0.87 0.12 l0
b
计算长细比l0/b时，l0的取值
• 与构件两端支撑条件有关：
• 两端铰支 l0= l，ຫໍສະໝຸດ • 两端固支 l0=0.5 l
实际计算时可直接 查表
• 一端固支一端铰支 l0=0.7 l
• 一端固支一端自由 l0=2 l
其余各层柱 l0 = 1.5H
注：其中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面 的高度；对其余各层柱为上下层楼盖顶面之间的高度
2.承载力计算公式
N Nu 0.9 ( fc A f yAs)
N——轴向力设计值；
——稳定系数，见附表21；
fc——混凝土的轴心抗压强度设计值 A——构件截面面积； fy——纵向钢筋的抗压强度设计值； A’s——全部纵向钢筋的截面面积。 0.9——可靠度调整系数
截面形式：
正方形、矩形、圆形、多边形、环形等
配筋形式：
纵向钢筋+箍筋
箍筋种类: 普通配箍 密布螺旋式 环形配箍
(a) 普通箍筋的柱
(b) 螺旋式箍筋柱
(c) 焊接环式箍筋柱
图6-2 轴心受压柱
纵向钢筋作用: 帮助混凝土承担压力防止混凝土
出现突然的脆性破坏，并承受由 于荷载的偏心而引起的弯矩。 箍 筋 作 用:
第七章 钢筋混凝土受压构件承载力
概述
轴心受压构件：
轴向力的作用线与构件截面重心轴线相重合时。
偏心受压构件：
当弯矩和轴力共同作用于构件上，可看成具有偏心的轴向压 力的作用或当轴向力作用线与构件截面重心轴线不重合时。
单向偏心受压构件：
当轴向力作用线与构件截面重心轴线平行且沿某主轴偏 离重心时。
双向偏心受压构件：
当轴向力作用线与构件截面重心轴线平行且沿偏离两个 主轴时。
N
eA N
er N
exey
(a) 轴心受压
(b) 单向偏心受压 (c) 双向偏心受压
受压构件（柱）往往在结构中具有重要作用，一旦产生破 坏，往往导致整个结构的损坏，甚至倒塌。
概
述
偏心受 压构件
工业和民用建筑 中的单层厂房和 多层框架柱
l0 l
l0 0.7l
l0 0.5l
l0 2l
(a) 两端铰支承 (b)端铰支承，一端固定 (c)两端固定 (d)一端固定，一端自由
图 6.8 柱的计算长度
如：一般多层房屋的钢筋混凝土框架柱：
现浇楼盖：
底层柱 其余各层柱
l0 = 1.0H l0 = 1.25H
装配式楼盖： 底层柱
l0 = 1.25H
s
' s
0.002 2 10 5
400 N
mm 2
不同箍筋短柱的荷载—应变图
A——不配筋的素砼短柱；
普通钢箍柱
B——配置普通箍筋的钢筋砼短柱；
C——配置螺旋箍筋的钢筋砼短柱。
螺旋钢箍柱
矩形截面轴心受压长柱
前述是短柱的受力分析和破坏 特征。对于长细比较大的长柱，试 验表明，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。 加载后由于有初始偏心距将产生附 加弯距，这样相互影响的结果使长 柱最终在弯矩及轴力共同作用下发 生破坏。对于长细比很大的长柱， 还有可能发生“失稳破坏”的现象 ，长柱的破坏荷载低于其他条件相 同的短柱破坏荷载。
100mm为模数。
二、砼
❖受压构件承载力主要取决于砼强度，应采用强