轴心受压柱与偏心受压柱的概念及应用探析

水工钢筋混凝土结构中，除受弯构件外，还有另一种主要的构件，就是受压构件，它常以柱的形式出现，如水闸工作桥的支柱、水电站厂房中支撑吊车梁的柱子、渡槽的支撑刚架柱、闸墩、桥墩以及拱式渡槽的支撑拱圈等都属于受压构件。图3-1所示为水闸工作桥的中墩支柱，它主要承受纵向压力，并将上部相邻两孔纵梁传来的压力及其自重传递给闸墩。图3-2所示为水电站厂房中支撑吊车梁的立柱，它主要承受屋架传来的竖向力及水平力、吊车轮压及横向制动力、风荷载、自重等外力。

柱可以分为轴心受压柱和偏心受压柱，偏心受压柱又分为单向偏心受压柱和双向偏心受压柱。如图3-3所示，当截面上只作用有轴向压力且轴向压力作用线与构件重心轴重合时，称为轴心受压柱；当轴向压力作用线与构件重心轴不重合时，称为偏心受压柱。

在实际工程中，真正的轴心受压柱是不存在的。由于施工时截面几何尺寸的误差、构件混凝土浇筑的不均匀、钢筋的不对称布置及装配式构件安装定位的不准确等，都会导致轴向力产生偏心。当偏心距小到在设计中可忽略不计时，则可当作轴心受压柱计算。如恒载较大的等跨多层房屋的中间柱、桁架的受压腹杆等构件，因为主要承受轴向压力，弯矩很小，一般可忽略弯矩的影响，近似按轴心受压柱设计。实际工程中的单层厂房边柱、一般框架柱等构件均属于偏心受压柱。

图3-1　水闸工作桥及其中墩支柱受力情况

1—闸墩；2—闸门；3—支柱；4—公路桥；5—工作桥(www.xing528.com)

图3-2　水电站厂房及其立柱受力情况

1—吊车梁；2—立柱

图3-3　柱的类型

本项目仅研究轴心受压、单向偏心受压柱承载力计算及一般构造。受拉构件在水利工程中也比较常见，其受力特征与受压柱类似，构造要求与受压柱基本相同，因此也并入该项目进行研究。