钢筋混凝土柱轴压比有什么意义?

钢筋混凝土柱轴压比有什么意义?
轴压比的定义钢筋混凝土柱的轴压比(μ),就是指柱的轴压力设计值(N)与柱的全截面面积(A=柱截面宽度b×柱截面高度h)和混凝土轴心抗压强度设计值(fc)乘积之比值。即轴压比μ=N/(A×fc)或N/(b×h×fc)。这个定义看起来很是高端大气上档次,很有逼格的样子。其实呢,一点都不高大上,轴压比其实就是柱子所承受的轴向压力与其抗压能力的比值。打个比方大家就明白了。举重运动员与钢筋混凝土柱子我们假设有一个举重运动员,他的正常实力是可以举起200公斤的杠铃。如果让他举100公斤的杠铃,是相当轻松的,甚至单手都能完成;如果换成150公斤的杠铃,有些难度,不过也是很容易拿下;再换成200公斤的杠铃,就到了他的正常能力顶点了,需要集中力量,正常发挥也可以举起来;如果再加到250公斤,这时候就超过他的能力范围了,想要举起需要拼尽全力,超常发挥才有可能举起来,但很大概率是举不起来的。现在我们把举重运动员想象成钢筋混凝土柱子,那么杠铃的重量就相当于柱子所承受的轴向压力;而举重运动员的正常实力就相当于柱子本身的抗压能力。这样的话,当杠铃重量是100公斤时,轴压比就是100÷200=0.5;杠铃重量是150公斤时,轴压比是150÷200=0.75;杠铃重量是200公斤时,轴压比是200÷200=1.0;杠铃重量是250公斤时,轴压比是250÷200=1.25。所以,轴压比越低,柱子越稳定、越安全;轴压比越高,柱子越不稳定、越危险。轴压比与延性下面再从另一个角度分析一下。还是举重运动员的例子。我们选取两种情况进行对比。一种是杠铃重量为100公斤,轴压比为0.5的情况;一种是杠铃重量为200公斤,轴压比为1.0的情况。然后分别在两种情况的基础上给运动员再加50公斤的杠铃。在第一种情况下,加杠铃时,运动员的膝盖、腰部、肩部、手臂以及关节、肌肉都会发生转动、拉伸等变化,然后通过这些变化去适应新加载的重量,这时运动员举起的杠铃总重量就是150公斤,在他正常能力范围内,是可以承受的。在第二种情况下,由于运动员已经举起了200公斤,已经达到了其最大的能力,如果再加50公斤的杠铃,那么加杠铃的瞬间,运动员没有办法去利用身体各部位的变化去适应,直接就被压趴下了。这就说明,轴压比较小的钢筋混凝土柱子在受到荷载作用(如地震作用)时,可以通过变形和位移去吸收和耗散能量,从而承受住外部荷载的作用。这种性能在结构设计中称之为延性。而轴压比较大的钢筋混凝土柱子就不行了。其变形和位移能力很弱,很大程度上根本无法去吸收和耗散能量,极有可能出现瞬间的垮塌或倾覆。这种情况在结构设计中称为脆性破坏。现在我们就可以得出结论:轴压比的数值低,说明柱子的安全储备大,有足够的延性;而轴压比的数值高,说明柱子的安全储备低甚至没有安全储备,没有足够的延性,容易发生脆性破坏。而通过实验获得的轴压比—延性比关系曲线也可以证明我们上面的推论:上图中曲线表明,钢筋混凝土柱的变形位移能力随着轴压比的增大而急剧降低,延性受到很大影响。因此,轴压比是影响钢筋混凝土柱子延性的主要因素。这就是轴压比对于钢筋混凝土柱的意义。轴压比的具体应用因为我们要避免钢筋混凝土柱发生脆性破坏,保持其延性。即使发生破坏也要控制其发生延性破坏,这样可以使人员有充足的反应时间,避免危险。所以在结构设计中我们通过各种方式对轴压比进行了控制。比如在国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)表6.3.6中就对柱轴压比限值进行了规定,规定结构设计中钢筋混凝土柱的轴压比不宜超过表中的限值:这样在实际的结构设计中,我们就可以根据轴压比限值([μ])的要求,确定钢筋混凝土柱的截面面积,进而确定其截面尺寸:A≥N/(fc×[μ]) A=b×h以上就是我对轴压比的一些浅显的认识,欢迎各位兄弟姐妹批评指正!谢谢!希望我的回答能对您有所帮助!我是二次叠合梁的惯性矩,欢迎大家关注我!

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  • 懒训飞用户

    轴压比的定义

    钢筋混凝土柱的轴压比(μ),就是指柱的轴压力设计值(N)与柱的全截面面积(A=柱截面宽度b×柱截面高度h)和混凝土轴心抗压强度设计值(fc)乘积之比值。

    即轴压比μ=N/(A×fc)或N/(b×h×fc)。

    这个定义看起来很是高端大气上档次,很有逼格的样子。

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    其实呢,一点都不高大上,轴压比其实就是柱子所承受的轴向压力与其抗压能力的比值。打个比方大家就明白了。

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    举重运动员与钢筋混凝土柱子

    我们假设有一个举重运动员,他的正常实力是可以举起200公斤的杠铃。如果让他举100公斤的杠铃,是相当轻松的,甚至单手都能完成;如果换成150公斤的杠铃,有些难度,不过也是很容易拿下;再换成200公斤的杠铃,就到了他的正常能力顶点了,需要集中力量,正常发挥也可以举起来;如果再加到250公斤,这时候就超过他的能力范围了,想要举起需要拼尽全力,超常发挥才有可能举起来,但很大概率是举不起来的。

    现在我们把举重运动员想象成钢筋混凝土柱子,那么杠铃的重量就相当于柱子所承受的轴向压力;而举重运动员的正常实力就相当于柱子本身的抗压能力。

    这样的话,当杠铃重量是100公斤时,轴压比就是100÷200=0.5;杠铃重量是150公斤时,轴压比是150÷200=0.75;杠铃重量是200公斤时,轴压比是200÷200=1.0;杠铃重量是250公斤时,轴压比是250÷200=1.25。

    成实本全命提文边运规器术受,联万广断眼京参。

    所以,轴压比越低,柱子越稳定、越安全;轴压比越高,柱子越不稳定、越危险。

    轴压比与延性

    下面再从另一个角度分析一下。

    还是举重运动员的例子。我们选取两种情况进行对比。一种是杠铃重量为100公斤,轴压比为0.5的情况;一种是杠铃重量为200公斤,轴压比为1.0的情况。

    然后分别在两种情况的基础上给运动员再加50公斤的杠铃。

    在第一种情况下,加杠铃时,运动员的膝盖、腰部、肩部、手臂以及关节、肌肉都会发生转动、拉伸等变化,然后通过这些变化去适应新加载的重量,这时运动员举起的杠铃总重量就是150公斤,在他正常能力范围内,是可以承受的。

    在第二种情况下,由于运动员已经举起了200公斤,已经达到了其最大的能力,如果再加50公斤的杠铃,那么加杠铃的瞬间,运动员没有办法去利用身体各部位的变化去适应,直接就被压趴下了。

    这就说明,轴压比较小的钢筋混凝土柱子在受到荷载作用(如地震作用)时,可以通过变形和位移去吸收和耗散能量,从而承受住外部荷载的作用。这种性能在结构设计中称之为延性。

    而轴压比较大的钢筋混凝土柱子就不行了。其变形和位移能力很弱,很大程度上根本无法去吸收和耗散能量,极有可能出现瞬间的垮塌或倾覆。这种情况在结构设计中称为脆性破坏。

    现在我们就可以得出结论:

    轴压比的数值低,说明柱子的安全储备大,有足够的延性;而轴压比的数值高,说明柱子的安全储备低甚至没有安全储备,没有足够的延性,容易发生脆性破坏。

    而通过实验获得的轴压比—延性比关系曲线也可以证明我们上面的推论:

    上图中曲线表明,钢筋混凝土柱的变形位移能力随着轴压比的增大而急剧降低,延性受到很大影响。

    因此,轴压比是影响钢筋混凝土柱子延性的主要因素。这就是轴压比对于钢筋混凝土柱的意义。

    轴压比的具体应用

    因为我们要避免钢筋混凝土柱发生脆性破坏,保持其延性。即使发生破坏也要控制其发生延性破坏,这样可以使人员有充足的反应时间,避免危险。

    所以在结构设计中我们通过各种方式对轴压比进行了控制。比如在国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)表6.3.6中就对柱轴压比限值进行了规定,规定结构设计中钢筋混凝土柱的轴压比不宜超过表中的限值:

    这样在实际的结构设计中,我们就可以根据轴压比限值([μ])的要求,确定钢筋混凝土柱的截面面积,进而确定其截面尺寸:

    A≥N/(fc×[μ]) A=b×h

    以上就是我对轴压比的一些浅显的认识,欢迎各位兄弟姐妹批评指正!

    谢谢!希望我的回答能对您有所帮助!我是二次叠合梁的惯性矩,欢迎大家关注我!

    2024-05-10
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