水工钢筋混凝土结构轴心受压柱的概念及破坏形态.pptx

轴心受压柱的概念及破坏形态水工钢筋混凝土结构主讲人：陈亮亮

CONTENT01轴心受压柱的概念02轴心受压柱的破坏形态

WRITESOMETHINGHERE轴心受压柱的概念01

一、轴心受压柱的概念柱是以承受轴向压力为主的受压构件。在建筑结构中，柱支承水平结构构成空间，并逐层传递上部结构荷载至基础。柱在水工混凝土结构中应用非常广泛，如水闸工作桥立柱、渡槽的支承刚架立柱、水电站厂房立柱等。

一、轴心受压柱的概念根据轴向压力作用位置不同，受压柱可以分为轴心受压柱和偏心受压柱两种类型。当轴向压力通过柱截面重心时，称为轴心受压柱。

轴心受压柱的破坏形态02

二、轴心受压柱的破坏形态1、试验分析轴心受压柱按照箍筋配置方式不同，可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱。本次课只介绍普通箍筋柱。试验表明:构件的长细比对构件承载力的影响较大。轴心受压柱的长细比是指柱计算长度l0与截面最小回转半径i或矩形截面的短边尺寸b之比。当l0/i≤28或l0/b≤8时，为短柱；当l0/i28或l0/b8时，为长柱。轴心受压柱的破坏可分为以下两种类型：（1）短柱破坏试验（2）长柱破坏试验

二、轴心受压柱的破坏形态l0—柱的计算长度，与柱的两端支承条件有关，可由下表查得。构件及两端约束情况计算长度l0直杆两端固定0.5l一端固定，一端为不移动的铰0.7l两端均为不移动的铰1.0l一端固定，一端自由2.0l注：l—构件支点间长度。

二、轴心受压柱的破坏形态2、短柱破坏试验弹性阶段：混凝土与钢筋始终保持共同变形，整个截面的应变是均匀分布的，两种材料的压应变保持一致，应力的比值基本上等于两者弹性模量之比。弹塑性阶段：随着荷载逐渐增大，混凝土塑性变形开始发展，随着柱子变形的增大，混凝土应力增加得越来越慢，钢筋应力增加得越来越快，两者的应力比值不再等于弹性模量之比。破坏阶段：当N→Nu90%时，柱子出现与荷载方向平行的纵向裂缝，混凝土保护层剥落，最后，箍筋间的纵向钢筋向外弯凸，混凝土被压碎而破坏。破坏时，混凝土的应力达到轴心抗压强度fc，钢筋应力也达到受压屈服强度fy。

二、轴心受压柱的破坏形态2、短柱破坏试验柱子的延性好坏取决于：箍筋的形式与数量。

二、轴心受压柱的破坏形态3、长柱破坏试验长柱在轴向压力作用下，不仅发生压缩变形同时还发生纵向弯曲。在荷载不大时，全截面受压，但内凹一侧的压应力比外凸一侧的压应力大。随着荷载增加，凸侧由受压突然变为受拉，出现受拉裂缝，凹侧砼被压碎，纵向钢筋受压向外弯曲。轴心受压长柱的破坏形态

二、轴心受压柱的破坏形态3、长柱破坏试验

实际工程中，真正的轴心受压柱是不存在的。因为实际的荷载合力对构件截面重心来说总是或多或少存在着初始偏心距。初始偏心距对短柱的影响可以忽略不计，而对长柱的影响较大。长柱在荷载作用下，初始偏心距产生附加弯矩，附加弯矩产生的横向挠度又加大偏心距，相互作用的结果使长柱最终在轴向压力和弯矩共同作用下发生破坏。很细长的长柱还有可能发生失稳破坏。因此，设计中必须考虑长细比对承载力降低的影响，常用稳定系数φ表示长柱承载力较短柱降低的程度。

二、轴心受压柱的破坏形态表3-1钢筋混凝土轴心受压柱的稳定系数φL0/b≤810121416182022242628l0/i≤2835424855626976839097φ1.00.980.950.920.870.810.750.700.650.600.56L0/b3032343638404244464850L0/i104111118125132139146153160167174φ0.520.480.440.400.360.320.290.260.230.210.19

必须指出：采用过分细长的柱子是不合理的，因为柱子越细长，受压后越容易发生纵向弯曲而导致失稳，承载力降低越多，材料强度不能充分利用。因此：对一般建筑物中的柱，常限制长细比l0/b≤30及l0/h≤25（b为截面短边尺寸，h为长边尺寸）。

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