混凝土结构受力特点及破坏形态

图7-1 配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压柱

对于配有纵向钢筋（以下简称纵筋）和箍筋的短柱，在轴心荷载作用下，整个截面的应变基本上是均匀分布的。纵向钢筋压应力和混凝土压应力与轴向压力的关系如图7-2所示。当荷载较小时，纵向压应变的增加与荷载的增加成正比，钢筋和混凝土压应力增加也与荷载的增加成正比。当荷载较大时，由于混凝土的塑性变形，纵向压应变的增加速度加快，纵筋配筋率愈小，这个现象愈明显。同时，在相同荷载增量下，纵筋应力的增长加快，而混凝土应力的增长减缓。临近破坏时，纵筋屈服（当钢筋强度较高时，可能不会屈服），应力保持不变，混凝土压应力增长加快，最后，柱子出现与荷载平行的纵向裂缝，然后，箍筋间的纵筋压屈，向外鼓出，混凝土被压碎，构件即告破坏（图7-3）。

图7-2 轴心受压柱的应力-荷载曲线

素混凝土棱柱体试件的极限压应变约为0.0015～0.002，钢筋混凝土短柱达到最大承载力时的压应变一般为0.0025～0.0035。因此，若纵筋强度不太高，纵筋将首先达到屈服强度。此后，随着荷载增加，钢筋应力保持不变，而混凝土应力增长加快（在相同荷载增量时，其应力增加值比弹性阶段还要大些）。当混凝土被压碎，柱即告破坏。若纵筋强度很高，则在混凝土达到其极限压应变而被压碎时，纵筋应力将尚未达到其屈服强度（或条件屈服强度）。在实际结构中，柱子承受的荷载大部分是长期荷载，因此，混凝土将产生徐变，使混凝土应力降低，而纵筋应力增大，柱中纵向钢筋的应力将有可能达到其屈服强度。(www.xing528.com)

对于长细比较大的柱子，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响，在荷载作用下，将产生附加弯曲和相应的侧向挠度，而侧向挠度又加大了荷载的偏心距。随着荷载的增加，附加弯矩和侧向挠度将不断增大。这样相互影响的结果，使长柱在轴力和弯矩的共同作用下而破坏。破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，然后，混凝土被压碎，纵筋被压屈，向外鼓出，凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急速增大，柱子即告破坏（图7-4）。此外，当荷载长期作用时，由于混凝土的徐变，侧向挠度将增大更多，因此，长柱的承载力将比短柱的承载力降低更多。长期荷载在全部荷载中所占的比例愈大，长柱的承载力降低愈多。由于上述原因，长细比较大的柱子的承载力将低于其他条件相同的短柱。长细比越大，由于各种偶然因素造成的初始偏心距将愈大，在荷载作用下产生的附加弯曲和相应的侧向挠度也愈大，因而，其承载力降低也越多。对于长细比很大的细长柱，还可能发生失稳破坏。

图7-3 轴心受压短柱的破坏形态

图7-4 轴心受压长柱的破坏形态