Category: Structural Engineering [结构工程]

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考，坚持创新。 题目可能好像提的不是太专业，因为通常轴压比说的是抗震的情况下的概念，所以这里加上了双引号。不过，不要在意这些细节。起因是，小伙伴在群里讨论轴压比的相关问题：混凝土柱的轴压比是不是不能大于1.0，非抗震情况下是不是不能比1.0大太多？ 先引出轴压比的公式，对于普通混凝土柱，设计轴压比的定义为 N/(fc*A)。N为设计轴力（抗规为考虑地震组合下的轴力值），fc为混凝土轴心抗压强度，A为混凝土截面面积。 这里面有两个问题： （1）轴压比是否大于1.0？ （2）轴压比如果能大于1.0，能大多少？ 在混凝土结构设计中，构件的轴压比，是抗震设计时提出的概念。在地震作用下，构件存在往复变形，限制竖向RC构件的轴压比不过大主要是为了提高构件在往复荷载作用下的延性。因为，在相同构件配筋条件下，轴压比越大，构件越倾向于小偏心受压破坏（脆性），轴压比越小，越倾向于大偏心受压破坏（延性好）。在非抗震设计情况下，因为构件不存在地震情况下的往复荷载作用，因此对延性无直接控制要求，侧重强调构件的承载力，规范对“轴压比”无直接控制。 限制轴压比，主要是控制构件延性。从轴压比的公式也可以看出，轴压比等于1.0也不是构件破坏的临界条件，因为公式没有考虑钢筋的作用，1.0仅表示压力全为混凝土承担，素混凝土情况下，构件破坏。 因此，问题1的回答是： 轴压比是可以大于1.0的，即便是抗震设计情况下，也可以大于1.0。抗震规范规定，当对柱子采取了可靠的提高延性的加强措施后（如附加芯柱、对柱的箍筋采用螺旋箍加密布置等等），可以提高柱的轴压比限值，最大不大于1.05。 对于问题2，抗震设计时，规范要求不大于1.05，对于非抗震设计的柱子，虽然不直接控制柱的轴压比，但柱的要满足承载力要求，当柱达到极限受压承载力时，也有对应的“轴压比”，此时的“轴压比”可以有多大？ 对于常规柱，当柱不受弯仅受压时，即轴心受压时，柱能承受的轴压力最大，轴压比也最大（从PM曲线可知）。 为此，以轴心受压柱为例，通过求解轴心受压柱的承载力，即可反算出非抗震情况下，柱的轴压比。 假定柱子截面尺寸为 500*500，混凝土强度等级为C35，钢筋采用HRB400，层高为3300的底层柱，则依据《混凝土结构设计规范》6.2.15节，在假定柱配筋率的情况下，可反算柱的轴心抗压承载力N，由N可计算对应的“轴压比”。具体计算过程如下： 由以上分析可见：随着配筋率的增加，轴压比线性增加，对于混凝土等级C35，常规配筋率为2~5%的柱，最大轴压比为1.270-1.825之间，最大轴压比均大于1.0，最大为1.825。 采用同样的方式，我们可以获得C35~C60的柱子随着配筋率的变化最大轴压比的变化，如下图所示： 由上图可见，相同配筋率情况下，混凝土等级越大，最大轴压比越小。 将不同混凝土等级5%配筋率情况下柱的最大轴压比数据进行整理，并绘图，结果如下： 由此可见，非抗震情况下，C60柱最大轴压比为1.444，C35柱最大轴压比1.825。由于5%配筋率是一个较大的配筋率，因此，上述5%配筋率反算的柱的最大轴压比，可以认为是一个较大值。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号