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第五章 軸向受力構件的承載力計算

5.1 學習要點

本章主要介紹鋼筋混凝土、砌體及鋼結構軸向受力構件的承載力計算，包括截面強度、構件的整體穩定和局部穩定等計算內容和構造要求。

要求掌握構件長細比的大小對軸向受壓構件承載力的影響情況，以及在構件設計時如何考慮其影響。

(1)鋼筋混凝土軸向受力構件

掌握偏心受壓構件正截面的兩種破壞形態及它們發生的條件，大小偏心受壓構件正截面承載力計算公式的建立方法，以及公式應滿足的適用條件。正確使用相應的計算公式進行截面設計和承載力復核。

深入理解大小偏心分類的關鍵，及按對稱配筋和非對稱配筋設計時判別大小偏心的方法的區別。

掌握偏心受拉構件大小偏心判別的方法。能根據大小偏心受拉構件截面的受力情況建立它們的承載力計算公式，并用之進行截面設計。

掌握偏心受力構件斜截面承載力計算與受彎構件的區別。

正確理解構件的Mu-Nu相關曲線的含義。了解偏心距增大系數計算公式的建立過程。

(2)砌體軸向受力構件

掌握無筋砌體受壓構件高厚比的計算，及其承載力計算方法。掌握無筋砌體局部均勻受壓、梁端支承處砌體局部受壓、梁端下設墊塊的砌體局部受壓及柔性墊梁下砌體局部受壓承載力計算方法。掌握無筋砌體軸心受拉構件的承載力計算。

掌握網狀配筋、組合磚砌體構件的承載力計算方法及構造要求。

(3)鋼結構軸向受力構件

掌握軸心受力構件的強度計算、剛度要求、以及實腹式軸心構件整體穩定性計算和局部穩定性的保證。并根據上述各項要求，且考慮相關的構造規定，能進行軸心受力構件的截面設計。

能根據格構式軸心受壓構件的構造規定，整體穩定性要求，分肢的穩定性要求，以及綴材的強度、剛度要求設計格構式軸心受壓構件。

掌握拉彎和壓彎構件的強度計算方法。正確理解實腹式壓彎構件彎矩作用平面內的整體穩定計算和彎矩作用平面外的整體穩定計算的區別，并能驗算實腹式雙向壓彎構件的穩定性。能根據實腹式壓彎構件的各項設計要求(強度、剛度、整體穩定和局部穩定)，進行截面設計。

深入理解格構式壓彎構件的截面設計在強度、剛度、整體穩定和局部穩定等方面的計算和實腹式壓彎構件的不同之處。并熟練掌握格構式壓彎構件的截面設計方法。

5.2 思考題

5.2.1 鋼筋混凝土受壓構件

1.在實際工程中，哪些構件可按軸心受壓構件或軸心受拉構件計算?哪些應按偏心受力構件進行計算?

2.混凝土的抗壓性能較好，為什么在軸心受壓柱中還要配置一定數量的鋼筋?

3.軸心受壓普通箍筋短柱和長柱的破壞形態有何不同?構件的長細比對其破壞形態有何影響?軸心受壓長柱的穩定系數φ如何確定?

4.軸心受壓普通箍筋柱與螺旋箍筋柱的正截面受壓承載力計算有何不同?

5.如何計算軸心受壓構件和偏心受壓構件的長細比?受壓構件的計算長度如何確定?為何不直接采用其實際長度?

6.試分析軸心受壓柱在長期受力過程 ，縱向受壓鋼筋和混凝土的應力由于混凝土徐變而導致變化規律，即截面上鋼筋和混凝土間應力重分布的現象。

7.受壓柱采用高強度鋼筋是否合適?為什么?

8.按螺旋配箍柱計算時，規范規定了哪些限制條件?為什么?

9.偏心受壓構件的破壞形態有哪些?根據其破壞特點偏心受壓構件如何分類?大小偏受壓構件的根本區別是什么?

10.偏心受壓長柱正截面受壓破壞與短柱的破壞有何不同?什么是偏心受壓長柱的二階彎矩?

11.偏心距增大系數η的含義是什么，其計算公式如何建立?與軸心受壓構件的穩定系數φ有何不同?

12.附加偏心距的物理意義是什么?如何取值?

13.如何計算矩形截面大偏心受壓構件正截面的受壓承載力?不滿足適用條件時該如何進行?

14.如何計算矩形截面小偏心受壓構件斜截面的受壓承載力?

15.偏心受壓構件按對稱配筋或不對稱配筋分別如何進行設計?大小偏心受壓的判別式分別是什么?

16.在外力M、N作用下，采用對稱配筋，計算結果As=A′s<0，試從公式中分析出現負值的物理意義，此時應如何配筋?

17.試分析偏心受壓截面承載力Mu―Nu關系曲線，對于大小偏心受壓構件，隨著截面所受彎矩的增加，其抗壓承載力分別發生怎樣的變化?

18.如何設計I形截面大小偏心受壓構件?

19.在鋼筋混凝土柱中，規范對縱向受力鋼筋的直徑、根數、面積、間距以及搭接長度有何規定?為什么?為什么要規定縱向受力鋼筋的最小配筋率?對于軸心受壓構件為何還要規定其最大配筋率?

20.如何進行偏心受壓構件的斜截面抗剪承載力計算?與受彎構件抗剪承載力計算有何異同?

21.鋼筋混凝土柱中設置箍筋的目的是什么?對箍筋的直徑、間距有何規定?在什么情況下應設置附加箍筋?為什么不能采用內折角箍筋?

22.大小偏心受拉構件截面上的應力狀態有何不同?如何劃分大小偏心受拉構件?

23.怎樣建立大小偏心受拉構件的計算公式?大偏心受拉構件的計算公式與大偏心受壓構件的計算公式有何異同之處?

24.綜合鋼筋混凝土受彎構件，哪些構件的計算公式須滿足適用條件2a′≤x≤xb?

5.2.2 砌體受壓構件

1.砌體軸心受壓破壞過程和偏心受壓破壞過程分別是怎樣的?

2.何謂砌體的偏心影響系數?

3.何謂受壓構件的承載力影響系數?如何確定?

4.確定影響系數φ時，如何確定軸向力的偏心距和構件的高厚比?如何確定受壓構件的計算高度?

5.砌體規范為何規定按荷載設計值計算的軸向力的偏心距不應超過0.6y?當偏心距超過上述限值時，應采用何種措施和方法?

6.如何計算無筋砌體雙向偏心受壓構件的承載力?

7.對于矩形截面的偏心受壓構件，當軸向力所在偏心方向的邊長大于另一方向的邊長時，除按偏心受壓構件計算外，對于較小邊長方向還應按什么受力狀態驗算其強度?

8.砌體局部抗壓強度提高的原因是什么?如何確定影響砌體局部抗壓強度的計算面積A0?對于不同的局部受壓情況，按 計算得到的砌體局壓強度提高系數分別應滿足哪些要求?

9.如何確定梁端有效支承長度a0?

10.梁端支承處砌體的局部受壓承載力計算公式中為何要考慮上部荷載折減系數?

11.梁端荷載傳至下部砌體的偏心距一般如何取值?

12.梁端下設預制剛性墊塊和現澆剛性墊塊的砌體局部受壓承載力計算有何不同?上述兩種情況的梁端有效支承長度與不設墊塊時有何區別?

13.如何驗算柔性墊梁下砌體的局部受壓承載力?

14.什么情況下采用網狀配筋砌體?網狀配筋砌體提高砌體受壓承載力的基本原理是什么?規范規定哪些情況下不宜采用網狀配筋砌體?

15.網狀配筋砌體內的鋼筋應滿足哪些規定?對砂漿有何要求?

16.哪些情況可采用組合磚砌體構件?怎樣計算組合磚砌體構件的承載力?

17.組合磚砌體構件應滿足哪些構造規定?

18.如何計算磚砌體和鋼筋混凝土構造柱組合墻的受壓承載力?組合磚墻的材料和構造應滿足哪些規定?

5.2.3 鋼結構受壓構件

1.實際工程中的軸心受力構件通常有哪些?壓彎和拉彎構件呢?

2.鋼結構軸心受拉構件應滿足哪些設計要求?軸心受壓構件呢?

3.對于單面連接的單角鋼軸心受力構件，按軸心受力計算強度時，鋼材的設計強度值為何應乘以折減系數0.84?

4.摩擦型高強螺栓連接的構件應怎樣驗算其截面強度?

5.如何保證軸心受力構件的剛度?

6.如何理解軸心受壓構件的截面分類?怎樣驗算實腹式軸心受壓構件的整體穩定?

7.驗算實腹式軸心受壓構件的整體穩定時，如何確定構件的長細比?

8.何謂實腹式軸心受壓構件的局部失穩?怎樣防止受壓構件中板件的局部失穩先于構件的整體屈曲?板件的寬厚比不滿足要求時可采取哪些構造措施?

9.如何驗算格構式軸心受壓構件的整體穩定?分肢的穩定計算如何進行?

10.怎樣設計格構式構件的綴板和綴條?

11.鋼結構壓彎構件應滿足哪些設計要求?拉彎構件呢?

12.結構設計時可根據構件所受荷載的性質，截面形狀和受力特點分別采用何種截面應力狀態作為強度計算的極限狀態?

13.實腹式壓彎構件的整體穩定計算包括哪些內容?分別如何進行?

14.如何保證實腹式壓彎構件的局部穩定性?

15.格構式的計算內容包括哪些?怎樣驗算格構式壓彎構件的整體穩定?

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（責任編輯：中大編輯）

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