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1、軸壓比的實質(zhì)趙清清（建研科技股份有限公司設(shè)計軟件事業(yè)部）一、引言抗震設(shè)計中，軸壓比是影響豎向構(gòu)件破壞形態(tài)的一個重要參數(shù)。以柱為例，試驗研究表明，隨著軸壓比增大，柱延性降低，耗能能力減小。為了保證豎向構(gòu)件的延性，結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往需要限制豎向構(gòu)件的軸壓比。但軸壓比限值是否就是大小偏心受壓破壞的界限呢？作者曾經(jīng)錯誤地認為，軸壓比限值的實質(zhì)是大偏心受壓與小偏心受壓的界限。但是在規(guī)范和條文說明中都沒有找到類似的結(jié)論。本文在經(jīng)過公式推導和計算后，軸壓比限值和相對界限受壓區(qū)高度的關(guān)系展現(xiàn)的非常清楚。通過本文，讀者可以得到軸壓比的實質(zhì)。二、軸壓比和相
2、對受壓區(qū)高度聯(lián)系到砼規(guī)6.2.17構(gòu)件偏心受壓公式：''Nf????bxfA?A(1)1cysss當x滿足???時，屬于大偏心受壓，此時??f，則(1)式變成：bsy''N????fbxfAfA(2)1cysys'考慮到柱多為對稱配筋A?A，則(2)變成：ssNf??bx(3)1c若令h?0.9h，(3)兩邊同除以fbh，稍加變換得到：0c??0.9??(4)N1(4)式反映了大偏心受壓情況下?~?之間的關(guān)系。N表1軸壓比限值和相對界限受壓區(qū)高度≤C50300MP335Mp400Mp500Mpξb0.5760.5500.5180.4
3、82[μN]0.5180.4950.4660.434表2砼規(guī)11.4.16軸壓比限值由表1，在大偏心受壓的情況下，?最大值為0.518。再看砼規(guī)11.4.16中關(guān)于柱軸壓N比限值的規(guī)定（表2），可以看到表2的軸壓比限值要普遍大于表1中的[?]。顯然，當柱N[作者簡介]趙清清，碩士研究生，工程師軸壓比?=0.65時，按照公式(4)，此時該柱處于小偏心受壓狀態(tài)了。這說明當柱軸壓N比滿足限值要求時，柱并不能保證一定處于大偏心受壓狀態(tài)。軸壓比限值并不能代表大小偏心受壓的界限。當x滿足???時，為小偏心受壓，此時：b?h10????E(1)(
4、5)scux將(5)代入(1)，得到：''h0Nf????bxfAEAE????A(6)11cysscusscusx'As令A?A，hh?0.9，??，(6)式兩邊同除以fbh，得到：ss0cbh0'Efscu??1/cfEys??cu???0.9(?????)(7)N1?fc同樣得到小偏心受壓情況下?~?之間的關(guān)系。綜合(4)和(7)，可以得出：無論是大偏N心受壓還是小偏心受壓，?和?都是成正比的關(guān)系。增大軸壓比，也就是增大受壓區(qū)高度。N2不妨具體計算一下。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；取經(jīng)濟配筋率?=1%。代入(7),yscu得到：0.33?????0.90.6(8)N?將表2中框架結(jié)構(gòu)的軸壓比限值帶入(8)，得到表3。表3小偏心受壓下?~?NμN0.4950.650.750.850.90ξ0.550.6340.6640.760.795分析表3可以再次清楚得看到：當柱的軸壓比滿足限值時，仍有可能出現(xiàn)???，即處b于小偏心受壓狀態(tài)。作者不禁提出疑問，為什么不再降低軸壓比限值來避免小偏心受壓呢？實際上，小偏心受壓構(gòu)件在實際設(shè)計中是客觀存在
6、的，而且是很難避免的。另一方面，可以通過合理地配置橫向鋼筋（包括箍筋和間接鋼筋）來約束混凝土，籍此來提高混凝土的變形能力和延性。砼規(guī)表11.4.17表明，軸壓比大時，配箍特征值也相應(yīng)增大。當柱滿足軸壓比限值時，即使柱處于小偏心受壓狀態(tài)，通過增加箍筋用量也可以彌補小偏心受壓柱的延性。三、總結(jié)軸壓比實際上反映了柱截面中混凝土受壓區(qū)相對高度的大小。且無論是大偏心受壓還是小偏心受壓，?和?都是成正比的關(guān)系。增大軸壓比，也就是增大受壓區(qū)高度。但是軸壓N比的限值[?]卻不是對應(yīng)相對界限受壓區(qū)高度?或者說軸壓比限值并不能絕對地區(qū)分大小Nb偏心受壓
7、狀態(tài)?？拐鹪O(shè)計時，通過限制豎向構(gòu)件的軸壓比和合理配置橫向鋼筋這兩條措施來綜合保證豎向構(gòu)件的延性。[參考文獻][1]GB50010-2010．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010
