轴心受压构件：概述、分类及应用

当构件受到位于截面形心的轴向压力时，为轴心受压构件。钢筋混凝土轴心受压构件按箍筋的作用及配置方式可分为普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种，见图8-6。

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、荷载作用位置的偏差、混凝土的不均匀性等原因，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。

图8-6　钢筋混凝土軕心受压构件形式

1.轴心受压构件的稳定系数

配有纵筋和普通箍筋的长细比较大的柱，由于各种因素影响，会产生初始偏心距，受载后，初始偏心距导致产生附加弯矩和相应的侧向挠度，而侧向挠度又增大了荷载的偏心距。当长细比很大时，还可能发生失稳破坏现象。因此，长细比大的柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。此外，在长期荷载作用下，由于混凝土的徐变，也会使长细比大的柱的承载力降低。

《混规》中以稳定系数计入长细比对柱承载能力的降低程度，即

式中 、

—— 长柱和短柱的承载力。(www.xing528.com)

具体表达式为

规范规定，构件计算长度为，矩形截面的短边尺寸为b（或者圆形截面的半径为r，或者截面最小回转半径为i）时，稳定系数值见表8-1。

表8-1　钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数

2.短柱的试验研究

轴心压力作用下，整个截面的应变基本上是均匀分布的。加载初期，变形与外力成正比的增加；随着压力的继续增加，变形快于外力增加的速度，柱中开始出现细微裂缝，当达到极限荷载时，细微裂缝发展成明显的纵向裂缝，这些裂缝将相互贯通，箍筋间的纵筋发生压屈，混凝土被压碎而整个柱子破坏。在这个过程中，混凝土的侧向膨胀将向外挤推纵筋，使纵筋在箍筋之间呈灯笼状向外受压屈服。

试验表明，素混凝土棱柱体构件达到最大应力值时的压应变值一般在0.001 5～0.002 左右，而钢筋混凝土短柱达到应力峰值时的压应变一般在0.002 5～0.003 5 之间。其主要原因可以认为是柱中配置了纵筋，起到了调整混凝土应力的作用，能比较好地发挥混凝土的塑性性能，使构件达到应力峰值时的应变值得到增加，改善了受压破坏的脆性性质。

3.长柱的试验研究

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矩，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。

长柱轴心受压构件的承载力降低现象：初始偏心距→附加弯矩和侧向挠度→加大了原来的初始偏心距→构件承载力降低。