第6章轴向受力构件承载力常见问题解答 1.何请轴心受拉构件？其工作机理如何？ 答：当构件上作用有纵向拉力，且其作用线与构件截面重心重合时，此类构件为轴心受 拉构件。 轴心受拉构件的工作机理：轴心受拉构件承载状况，随着拉力的逐渐增大而变化。首先， 构件在受较小的力时，混凝土裂缝尚未发生，混凝土与钢筋共同受力。国随着裂缝的出现， 在裂缝处混凝土抵抗拉力的能力逐渐降低，以致出工作，拉力光全由钢筋承受。这种单由 钢筋承受应力的状态是钢前混凝土轴心受拉构件的主要承载方式，也是触心受拉构件承载力 计算的禁据。 2,何谓轴心受压构件？解畅混凝土轴心受压构件按配筋方式不阿可分为哪两种形式？ 答：当荷载的合力通过构件餐面重心的受压构件即为拍心受压构件。 钢筋混减土轴心受压构件按配筋方式不同可分为两种形式： (1)配有纵向钢筋及薇筋的纯心受压构件，称为普通籀略柱 (2)配有纵向钢筋及螺旋箍筋（或焊接环形籍前的触心受压构件，称为螺旋输筋性， 也称为何接箍筋柱。 3.配普通笳筋的钢防混凝土轴心受压构件工作机理如啊？ 答：钢筋混凝士轴心受压构件的工作机理： 钢脑混凝士轴心受压构件，具有在荷载很小的情况下，应力与应变呈线性关系，随看 荷载逐渐加大，混凝土呈现愈米愈明显的厘性变形，其弹性模量逐渐减小，因而混凝土的应 力增大的意米愈慢，而钢筒的应力侧始终与其应变成正比，在长期持线的荷载作用下，由于 混凝土的徐麦特性，其塑性变形更加显著，以至混凝土应力逐渐减小，而钢脑应力逐浙增大， 这种现象称为应力重分布。钢简混凝土轴心受压构件的应力重分布现象特别显著。由于应力 重分布影响，卸载后，钢简受压而混凝土受拉，因此，当配有较多数量的纵向钢筋时，可能 导致混凝土拉应力过大而开裂。这一点学习时应引起注意。 若荷载继续增加，一般设计的构件(【一Ⅱ领钢前)是钢脑应力首先达到屈服强度R。, 此后钢筋应力保持不变，而应变逐渐增加，与此同时湿凝土的应力急剧增大，最后达到其抗 压强度R·混凝土按压碎。构件发生破坏。 对长柱。研究发现其破环是由于构件老失枫向稳定所造成。破坏时，构件产生较大的
第 6 章 轴向受力构件承载力常见问题解答 1．何谓轴心受拉构件？其工作机理如何？ 答：当构件上作用有纵向拉力，且其作用线与构件截面重心重合时，此类构件为轴心受 拉构件。 轴心受拉构件的工作机理：轴心受拉构件承载状况，随着拉力的逐渐增大而变化。首先， 构件在受较小的力时，混凝土裂缝尚未发生，混凝土与钢筋共同受力。但随着裂缝的出现， 在裂缝处混凝土抵抗拉力的能力逐渐降低，以致退出工作，拉力完全由钢筋承受。这种单由 钢筋承受应力的状态是钢筋混凝土轴心受拉构件的主要承载方式，也是轴心受拉构件承载力 计算的依据。 2．何谓轴心受压构件？钢筋混凝土轴心受压构件按配筋方式不同可分为哪两种形式？ 答：当荷载的合力通过构件截面重心的受压构件即为轴心受压构件。 钢筋混凝土轴心受压构件按配筋方式不同可分为两种形式： （1）配有纵向钢筋及箍筋的轴心受压构件，称为普通箍筋柱； （2）配有纵向钢筋及螺旋箍筋 (或焊接环形箍筋)的轴心受压构件，称为螺旋箍筋柱， 也称为间接箍筋柱。 3．配普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件工作机理如何？ 答：钢筋混凝土轴心受压构件的工作机理： 钢筋混凝土轴心受压构件，只有在荷载很小的情况下，应力与应变呈线性关系，随着 荷载逐渐加大，混凝土呈现愈来愈明显的塑性变形，其弹性模量逐渐减小，因而混凝土的应 力增大的愈来愈慢，而钢筋的应力则始终与其应变成正比。在长期持续的荷载作用下，由于 混凝土的徐变特性，其塑性变形更加显著，以至混凝土应力逐渐减小，而钢筋应力逐渐增大。 这种现象称为应力重分布。钢筋混凝土轴心受压构件的应力重分布现象特别显著。由于应力 重分布影响，卸载后，钢筋受压而混凝土受拉，因此，当配有较多数量的纵向钢筋时，可能 导致混凝土拉应力过大而开裂。这一点学习时应引起注意。 若荷载继续增加，一般设计的构件（Ⅰ～Ⅱ级钢筋）是钢筋应力首先达到屈服强度 Rg ， 此后钢筋应力保持不变，而应变逐渐增加，与此同时混凝土的应力急剧增大，最后达到其抗 压强度 Ra ，混凝土被压碎，构件发生破坏。 对长柱，研究发现其破坏是由于构件丧失纵向稳定所造成。破坏时，构件产生较大的
侧向挠曲，一侧混凝土被压醉，纵向钢筋在蔽筋之问向外湾凸，另一侧混凝土发生桃向的受 拉裂缝，这一现象说明长柱的侧向挠曲将产生附加弯矩。构件是在轴向压力和附加弯矩的共 同作用下发生破坏的。由于长柱不是全斯面达到极限应变而酸坏（稳定控制。而不是强度控 制)，因此长柱的破坏背载小于短柱。 4,为什么说在钢脑混凝士触心受压构件采用高等强度钢脑是不经济的，也是没有必要 的 答：如果在钢前混凝土轴心受压构件录用高等强度钢筋，一检是混凝土先被压碎而钢筋 尚未达到屈服强度。所以在受压构件设计中，采用高强度钢脑是不经济的，也是没有多要的。 5,普通箍醉柱有哪些构造要求？ 答：(1)量面形式 普通箍简柱的截而多采用正方形或长方形，也有工字形的情况。截面边长不宜小于 25m。为了看免矩形载面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取6b名30，角 ≤25。通常采用25、30、35m,以5m为一级，边长超过80m以上，则以10cm为 一领。 《(2)额向钢筋 对于轴心受压的普通籍筋柱，《公路桥规》规定级向钢简面积不应小于构件截面积的 0,钱，但配略率也不直大于3器。通常在0.51，阵的范围内选取比较经济。纵向钢脑通常采 用较少根数和较大直径，以得到刚劲的骨果。纵向钢筋直径不直小于12m,通常可在12m一 32范围内选用，并宜选用偶数。在构件截面上，纵向受力钢前至少应有4根并且在候面每 一角隔处必须布置1根。 (3)糖筋 柱内箍脑应做成封闭式。其最小配筋百分率，光圈钢脑为0.18，螺纹钢脑为0.125。抗 筋直径不应小于6成1/4主筋直径，间距不应大于纵向受力钢筋直径的15倍成柱藏面的最小 尺寸，且不应大于40m,在纵向钢筋接头处及纵脑配简率超过3%时，箍脑的间距不应大 于纵白钢筋直径的10倍。当柱的截面大于4Om×O时或每侧纵向钢脑多余4根时，除应上 述箍筋外，还应设置附加箍筋。附加箍蓝的直径和间距要求与主要箍脑完全相同。 (4)混凝土标号 一般多采用20号30号混凝土，或采用更高标号的混凝土. 6.什么是钢筋混凝士构件的领向弯由系数？纵向弯曲系数与哪些因素有关？ 容：例筋混凝土长柱承载力与相同条件下短桂承载力的比植称为解筋混凝土构件的枫向
侧向挠曲，一侧混凝土被压碎，纵向钢筋在箍筋之间向外弯凸，另一侧混凝土发生横向的受 拉裂缝。这一现象说明长柱的侧向挠曲将产生附加弯矩，构件是在轴向压力和附加弯矩的共 同作用下发生破坏的。由于长柱不是全断面达到极限应变而破坏（稳定控制，而不是强度控 制），因此长柱的破坏荷载小于短柱。 4．为什么说在钢筋混凝土轴心受压构件采用高等强度钢筋是不经济的，也是没有必要 的？ 答：如果在钢筋混凝土轴心受压构件采用高等强度钢筋，一般是混凝土先被压碎而钢筋 尚未达到屈服强度。所以在受压构件设计中，采用高强度钢筋是不经济的，也是没有必要的。 5．普通箍筋柱有哪些构造要求？ 答：（1）截面形式 普通箍筋柱的截面多采用正方形或长方形，也有工字形的情况。截面边长不宜小于 25 cm 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取l0/b ≤30, l0/h ≤25。通常采用25、30、35 cm ，以5 cm 为一级，边长超过80 cm 以上，则以10 cm 为 一级。 （2）纵向钢筋 对于轴心受压的普通箍筋柱，《公路桥规》规定纵向钢筋面积不应小于构件截面积的 0.4%，但配筋率也不宜大于3%，通常在0.5%~1.5%的范围内选取比较经济。纵向钢筋通常采 用较少根数和较大直径，以得到刚劲的骨架。纵向钢筋直径不宜小于12mm，通常可在12mm～ 32mm范围内选用，并宜选用偶数。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1根。 （3）箍筋 柱内箍筋应做成封闭式。其最小配筋百分率，光圆钢筋为0.18%，螺纹钢筋为0.12%。箍 筋直径不应小于6mm或1/4主筋直径，间距不应大于纵向受力钢筋直径的15倍或柱截面的最小 尺寸，且不应大于40 cm 。在纵向钢筋接头处及纵筋配筋率超过3％时，箍筋的间距不应大 于纵向钢筋直径的10倍。当柱的截面大于 40cm40cm 或每侧纵向钢筋多余4根时，除应上 述箍筋外，还应设置附加箍筋。附加箍筋的直径和间距要求与主要箍筋完全相同。 （4）混凝土标号 一般多采用20号~30号混凝土，或采用更高标号的混凝土。 6．什么是钢筋混凝土构件的纵向弯曲系数？纵向弯曲系数与哪些因素有关？ 答：钢筋混凝土长柱承载力与相同条件下短柱承载力的比值称为钢筋混凝土构件的纵向
弯曲系数。 城向弯由系数与柱的长细比、混凝士和钢筋强度儿配前率有关，与长细比关系最大。长 细比越大，城向弯曲系数越小，音。/b≤8时(1为构件的计算长度，b为矩形规面短边 尺寸)，构件的承载力没有降低，即为短柱。 7.配螺旋拾访的钢筋混凝土轴心受压构件工作机理如何？ 答：当荷载不大时，螺旋薇筋柱的工作特性和普通械筋柱基本相同，当荷载加至使混 凝士应力达到08代左右时，湿凝土保护层开始测落，但螺旋整筋所围的核心部分混凝土由 于受到螺旋脑侧向釣衷而抗压强度大大提高，螺旋筋本身的环向拉应力也随着荷载的增大 而不斯提高。如载到螺旋筋开始屈服时，不再能有效地约束核心混凝土之后，核心混凝土 横向胀大并破碎，螺旋兹筋柱发生破坏。螺旋筋本身在环向受拉，同时它对核心视凝土施 加径向压应力。这种径向压应力修提高混凝土沿构件拍线方向的抗压强度，当螺旋脑中环 向拉应力达到钢筋的屈服强度时，核心混凝土的轴向抗压强度有所提高。螺旋蔽筋柱破坏 时，与普通箍筋柱相比有更好的廷性。 8。什么情况下考虑采用螺旋稀筋桂或辉接环筋桂？为什么它在实际工程中用的较少？ 容：当柱截面的尺寸由于建筑上或使用上的原因受到限制，按普通籀筋柱设计，即使提 高了混凝土标号和加大用钢量后，仍不足以承受设计荷载时，才考虑采用螺能箍筋柱成得接 环筋柱 由于这种柱施工麻烦，用钢量多，违价偏高，故在实际工程中用的较少。 9,对于螺能箍筋柱正藏面计算公式，《公路桥规》有何规定条件？ 答：对于螺炭薇筋柱正截面计算公式的使用。《公路桥规有如下规定条件： 《])为了保证在何在作用下螺旋箍前柱的保护层不税落，按螺旋装筋柱正截面计算公 式计算的承载力植，不应比按售通箍筋柱算得的承载力值大S%: (2)凡属下列情况之一者，不再考虑螺旋薇筋的影响，按普通薇筋柱进行计算： ①当6/d>7时 区当按上式计算的强度小于按普通痛脑柱算得的影度时： 圆当Aw<0.25式时. 10。钢筋混凝土偏心受压构件根据破坏特征不羽可分为事两类？形成两类受压破坏的条 件如何？它们各有何破坏特征？如何判别两类偏心受压构件？
弯曲系数。 纵向弯曲系数与柱的长细比、混凝土和钢筋强度几配筋率有关，与长细比关系最大。长 细比越大，纵向弯曲系数越小，当 l 0 / b 8 时（ 0 l 为构件的计算长度， b 为矩形截面短边 尺寸），构件的承载力没有降低，即为短柱。 7．配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件工作机理如何？ 答：当荷载不大时，螺旋箍筋柱的工作特性和普通箍筋柱基本相同。当荷载加至使混 凝土应力达到 8Ra 0. 左右时，混凝土保护层开始剥落，但螺旋箍筋所围的核心部分混凝土由 于受到螺旋筋侧向约束而抗压强度大大提高，螺旋筋本身的环向拉应力也随着荷载的增大 而不断提高。加载到螺旋筋开始屈服时，不再能有效地约束核心混凝土之后，核心混凝土 横向胀大并破碎，螺旋箍筋柱发生破坏。螺旋筋本身在环向受拉，同时它对核心混凝土施 加径向压应力，这种径向压应力能提高混凝土沿构件轴线方向的抗压强度。当螺旋筋中环 向拉应力达到钢筋的屈服强度时，核心混凝土的轴向抗压强度有所提高。螺旋箍筋柱破坏 时，与普通箍筋柱相比有更好的延性。 8．什么情况下考虑采用螺旋箍筋柱或焊接环筋柱？为什么它在实际工程中用的较少？ 答：当柱截面的尺寸由于建筑上或使用上的原因受到限制，按普通箍筋柱设计，即使提 高了混凝土标号和加大用钢量后，仍不足以承受设计荷载时，才考虑采用螺旋箍筋柱或焊接 环筋柱。 由于这种柱施工麻烦，用钢量多，造价偏高，故在实际工程中用的较少。 9．对于螺旋箍筋柱正截面计算公式，《公路桥规》有何规定条件？ 答：对于螺旋箍筋柱正截面计算公式的使用，《公路桥规》有如下规定条件： （1）为了保证在何在作用下螺旋箍筋柱的保护层不脱落，按螺旋箍筋柱正截面计算公 式计算的承载力值，不应比按普通箍筋柱算得的承载力值大 50%。 （2）凡属下列情况之一者，不再考虑螺旋箍筋的影响，按普通箍筋柱进行计算： ①当 l 0 d 7 时； ②当按上式计算的强度小于按普通箍筋柱算得的强度时； ③当 Ajg Ag 0.25 时。 10．钢筋混凝土偏心受压构件根据破坏特征不同可分为哪两类？形成两类受压破坏的条 件如何？它们各有何破坏特征？如何判别两类偏心受压构件？
答：钢筋混凝土偏心受压构件根据碳坏特征不同分为大偏心受压构作和小偏心受压构 件。 形成大偏心受压破坏的条作是：相对偏心距较大，且受拉钢前配筋率较小的情况：形 成小偏心受压破坏的条件局：相对偏心距较小，或虽然相对偏心距较大，但构件配置的受拉 钢筋较多的情况。 大偏心受压构件的破坏特征是：偏心受压构件的破坏是由干受拉钢筒首先达到屈服强 度而导致受压混凝土压醉，构件路界破坏时有明显的征兆。横向裂缝开展显著，构件的承载 力取决于受拉钢筋的强度和数量。 小偏心受压构件的破坏特征一般是：首先受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变， 受压区混凝土被压碎：同一侧的钢脑压应力达到屈服强度，而另一侧的钢脑。不论受拉还是 受压，其应力均达不到屈服强度。构件破坏前，受压区高度略有增加，破坏时无明显预兆： 其正截而承载力取决于受压区混漫土强度和受压钢筋强度。 可以用受压区界限高度x:或受压区高度界限系数：来判别两种不同偏心受压的破坏 形态，即 当5≤5：时，截面为大偏心受压破坏： 当>5.时，截而为小偏心受压破坏。 11,对偏心受压构件的村料强度有何构造要求？ 答：对偏心受压构件，常用的混凝土标号为20、25或30号，并且尽可能采用高标号的 混凝土以减小截面尺寸，节省钢材，但为避免混凝士压碎而钢筋尚未达到屈服而导致钢脑浪 费，一最设计不宜果用高强度钢脑。 12,对方形或矩形偏心受压构件的裁面尺寸有何构造要求？ 答：方形或矩形的截面尺寸不直小于25Cm×25C洲，为了避免构件因长细比过大面母 致构件承载力降低过多，常取用。/bs30,/h≤25(b为矩形短边，h为长边). 3,对偏心受压构作，进行载面计算时，如何判别是大偏心还是小偏心？ 答：对偏心受压构件，进行截面计算时，首先应判别是大偏心还是小偏心。对设计而 言，由于餐面参数尚未确定，因此还不能利用5与：的关系来进行判断，一粮根据经验米 初步假定，即当刀号<03h时，可假定截面为小偏心受压。刀%之0,3玖可假定为大偏心 受压
答：钢筋混凝土偏心受压构件根据破坏特征不同分为大偏心受压构件和小偏心受压构 件。 形成大偏心受压破坏的条件是：相对偏心距较大，且受拉钢筋配筋率较小的情况；形 成小偏心受压破坏的条件是：相对偏心距较小，或虽然相对偏心距较大，但构件配置的受拉 钢筋较多的情况。 大偏心受压构件的破坏特征是：偏心受压构件的破坏是由于受拉钢筋首先达到屈服强 度而导致受压混凝土压碎。构件临界破坏时有明显的征兆，横向裂缝开展显著。构件的承载 力取决于受拉钢筋的强度和数量。 小偏心受压构件的破坏特征一般是：首先受压区边缘混凝土的应变达到极限压应变， 受压区混凝土被压碎；同一侧的钢筋压应力达到屈服强度，而另一侧的钢筋，不论受拉还是 受压，其应力均达不到屈服强度。构件破坏前，受压区高度略有增加，破坏时无明显预兆。 其正截面承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。 可以用受压区界限高度 jg x 或受压区高度界限系数 jg 来判别两种不同偏心受压的破坏 形态，即： 当 jg 时，截面为大偏心受压破坏； 当 jg 时，截面为小偏心受压破坏。 11．对偏心受压构件的材料强度有何构造要求？ 答：对偏心受压构件，常用的混凝土标号为 20、25 或 30 号，并且尽可能采用高标号的 混凝土以减小截面尺寸、节省钢材，但为避免混凝土压碎而钢筋尚未达到屈服而导致钢筋浪 费，一般设计不宜采用高强度钢筋。 12．对方形或矩形偏心受压构件的截面尺寸有何构造要求？ 答：方形或矩形的截面尺寸不宜小于 25 cm 25 cm ，为了避免构件因长细比过大而导 致构件承载力降低过多，常取用 l 0 / b 30,l 0 / h 25 （ b 为 矩形短边， h 为长边）。 13．对偏心受压构件，进行截面计算时，如何判别是大偏心还是小偏心？ 答：对偏心受压构件，进行截面计算时，首先应判别是大偏心还是小偏心。对设计而 言，由于截面参数尚未确定，因此还不能利用 与 jg 的关系来进行判断，一般根据经验来 初步假定，即当 0 3 0 e 0. h 时，可假定截面为小偏心受压， 0 3 0 e 0. h 可假定为大偏心 受压
14.大偏心受压构件截面设计时，若A和A均未知，应作何假定？ 答：大偏心受压构件截面设计时，若A和龙均表知，有两个是独立的，但未知数却 有三个(A,式和x),故需要补充一个方程。一般设计中为满足省解要求，力求A+ 最小，因而定=加·由此确定x: 15.小偏心受压构件截面设计时，若A和A均未知，应作何假定？ 答：对于小偏心受压的一般情况。运离偏心压力一侧的纵向解筋无论受拉还是受压， 其应力一粮均未达到屈服应力，因此，设计中可按最小配筋半选取A·但由于设计时尚未 确定出远离偏心压力一侧的龈向钢筋是受拉还是受压，最小配筋率还需要假定确定，通常设 计中假定按受压时的最小配筋率进行设计，即取A=M=0002b从： 16.矩形偏心受压构件餐面校核时，如何判别大、小偏心受压？ 答：截面校核时，由于截面参数己知，故可通过实际的；与：：的关系来判别截面是 大偏心还是小偏心：但由于a未知，故一般假定0，=R。,由公式计算出x,进而求出5。 当≤：时为大偏心受压，当>5，时为小偏心受压。 17.轴心受压构件的截面破坏特点是什么〔分短柱和长柱)？ 答：对配有中等强度钢筋《【一Ⅱ缓》的短柱在破坏时。总是枫向钢脑先达到屈服点。 整而混凝土达到最大压力破坏。当采用高等强度钢钙时，一般是混凝士先被压而钢篇尚未 达到屈服强度。 对长柱，其蓝坏是由于构件丧失纵向稳定所造成。破环时，构件产生较大的侧向挠由。一侧 涩凝土被压醉。纵向钢高在藏筋之间向外膏凸，另一侧混凝士发生横向的受拉裂缝
14．大偏心受压构件截面设计时，若 Ag 和 Ag 均未知，应作何假定？ 答：大偏心受压构件截面设计时，若 Ag 和 Ag 均未知，有两个是独立的，但未知数却 有三个（ Ag 、Ag 和 x ），故需要补充一个方程。一般设计中为满足省钢要求，力求 Ag Ag + 最小，因而假定 = jg ，由此确定 x 。 15．小偏心受压构件截面设计时，若 Ag 和 Ag 均未知，应作何假定？ 答：对于小偏心受压的一般情况，远离偏心压力一侧的纵向钢筋无论受拉还是受压， 其应力一般均未达到屈服应力，因此，设计中可按最小配筋率选取 Ag 。但由于设计时尚未 确定出远离偏心压力一侧的纵向钢筋是受拉还是受压，最小配筋率还需要假定确定，通常设 计中假定按受压时的最小配筋率进行设计，即取 min 0 002 0 Ag = bh = 0. bh 。 16．矩形偏心受压构件截面校核时，如何判别大、小偏心受压？ 答：截面校核时，由于截面参数已知，故可通过实际的 与 jg 的关系来判别截面是 大偏心还是小偏心。但由于 g 未知，故一般假定 g = Rg ，由公式计算出 x ，进而求出 。 当 jg 时为大偏心受压，当 jg 时为小偏心受压。 17．轴心受压构件的截面破坏特点是什么（分短柱和长柱）？ 答：对配有中等强度钢筋（Ⅰ～Ⅱ级）的短柱在破坏时，总是纵向钢筋先达到屈服点， 继而混凝土达到最大压力破坏。当采用高等强度钢筋时，一般是混凝土先被压碎而钢筋尚未 达到屈服强度。 对长柱，其破坏是由于构件丧失纵向稳定所造成。破坏时，构件产生较大的侧向挠曲，一侧 混凝土被压碎，纵向钢筋在箍筋之间向外弯凸，另一侧混凝土发生横向的受拉裂缝