轴压比的实质

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1、轴压比的实质赵清清（建研科技股份有限公司设计软件事业部）一、引言抗震设计中，轴压比是影响竖向构件破坏形态的一个重要参数。以柱为例，试验研究表明，随着轴压比增大，柱延性降低，耗能能力减小。为了保证竖向构件的延性，结构设计中往往需要限制竖向构件的轴压比。但轴压比限值是否就是大小偏心受压破坏的界限呢？作者曾经错误地认为，轴压比限值的实质是大偏心受压与小偏心受压的界限。但是在规范和条文说明中都没有找到类似的结论。本文在经过公式推导和计算后，轴压比限值和相对界限受压区高度的关系展现的非常清楚。通过本文，读者可以得到轴压比的实质。二、轴压比和相

2、对受压区高度联系到砼规6.2.17构件偏心受压公式：''NfbxfAA(1)1cysss当x满足时，属于大偏心受压，此时f，则(1)式变成：bsy''NfbxfAfA(2)1cysys'考虑到柱多为对称配筋AA，则(2)变成：ssNfbx(3)1c若令h0.9h，(3)两边同除以fbh，稍加变换得到：0c0.9(4)N1(4)式反映了大偏心受压情况下~之间的关系。N表1轴压比限值和相对界限受压区高度≤C50300MP335Mp400Mp500Mpξb0.5760.5500.5180.4

3、82[μN]0.5180.4950.4660.434表2砼规11.4.16轴压比限值由表1，在大偏心受压的情况下，最大值为0.518。再看砼规11.4.16中关于柱轴压N比限值的规定（表2），可以看到表2的轴压比限值要普遍大于表1中的[]。显然，当柱N[作者简介]赵清清，硕士研究生，工程师轴压比=0.65时，按照公式(4)，此时该柱处于小偏心受压状态了。这说明当柱轴压N比满足限值要求时，柱并不能保证一定处于大偏心受压状态。轴压比限值并不能代表大小偏心受压的界限。当x满足时，为小偏心受压，此时：bh10E(1)(

4、5)scux将(5)代入(1)，得到：''h0NfbxfAEAEA(6)11cysscusscusx'As令AA，hh0.9，，(6)式两边同除以fbh，得到：ss0cbh0'Efscu1/cfEyscu0.9()(7)N1fc同样得到小偏心受压情况下~之间的关系。综合(4)和(7)，可以得出：无论是大偏N心受压还是小偏心受压，和都是成正比的关系。增大轴压比，也就是增大受压区高度。N2不妨具体计算一下。采用C30，1.0，0.8，f14.3N/mm；采用HRB335

5、，11c'252f300N/mm，E2.010N/mm，0.0033；取经济配筋率=1%。代入(7),yscu得到：0.330.90.6(8)N将表2中框架结构的轴压比限值带入(8)，得到表3。表3小偏心受压下~NμN0.4950.650.750.850.90ξ0.550.6340.6640.760.795分析表3可以再次清楚得看到：当柱的轴压比满足限值时，仍有可能出现，即处b于小偏心受压状态。作者不禁提出疑问，为什么不再降低轴压比限值来避免小偏心受压呢？实际上，小偏心受压构件在实际设计中是客观存在

6、的，而且是很难避免的。另一方面，可以通过合理地配置横向钢筋（包括箍筋和间接钢筋）来约束混凝土，籍此来提高混凝土的变形能力和延性。砼规表11.4.17表明，轴压比大时，配箍特征值也相应增大。当柱满足轴压比限值时，即使柱处于小偏心受压状态，通过增加箍筋用量也可以弥补小偏心受压柱的延性。三、总结轴压比实际上反映了柱截面中混凝土受压区相对高度的大小。且无论是大偏心受压还是小偏心受压，和都是成正比的关系。增大轴压比，也就是增大受压区高度。但是轴压N比的限值[]却不是对应相对界限受压区高度或者说轴压比限值并不能绝对地区分大小Nb偏心受压

7、状态。抗震设计时，通过限制竖向构件的轴压比和合理配置横向钢筋这两条措施来综合保证竖向构件的延性。[参考文献][1]GB50010-2010．混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2010