當軸桿件處於受壓狀態時，其受到的外界施加的力稱為軸壓力，方向垂直於截面並指向截面內部。
基本介紹
- 中文名：軸壓力
- 外文名：Axial pressure
- 單位：牛頓，N
- 相關：軸壓力係數
- 學科：力學
- 套用領域：土木工程
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軸壓力作用下的破壞形態
下圖(a)所示為鋼筋混凝土柱的偏心受壓破壞試驗。如下圖(b)所示，試驗通過千斤頂將壓力直接作用在鋼筋混凝土柱上，在柱兩端和中部側向表面各布置一個位移計，以測量試驗柱端部和中部的側向位移；在柱中部截面受壓區邊緣布置應變片，以測量試驗柱中部受壓區混凝土應變；在柱中部受力主筋上布置應變片，以測量受力主筋的應變；在柱中部側面，沿截面高度均勻布置若干應變片．以測量跨中混凝土的應變。荷載分級施加，記錄各測點的應變、柱的中部和端部的側向位移，觀察柱的開裂荷載和開裂後裂縫的開展情形。
試驗表明，當柱長度不同時，會發生兩種破壞，即短柱破壞和長柱破壞。通常用長細比反映短柱和長柱的力學性能，定義矩形截面柱的長細比為
，其中
為柱的計算長度，
為截面的短邊長度。當長細比
時。稱為短柱；當
時，稱為長柱。
柱的計算長度的意義是將具有端部約束的桿件等效成承載力相同而長度不同的鉸支桿，構件的計算長度與構件支承情況、荷載分布情況及自身構件尺寸有關。《混凝土結構設計規範》(GB 50010一2010)對此作了以下簡化規定：一般多層房屋中樑柱為剛接的框架結構，各層柱的計算長度取值如下：現澆式樓蓋中底層柱
，其餘各層柱
；裝配式樓蓋的底層柱，其餘各層柱
。
鋼筋混凝土偏心受壓破壞試驗其中，對底層柱H取基礎面頂面到一層樓蓋頂面之間的距離，對其餘各層柱，H取上、下兩層樓蓋頂面之間的距離，即層高。
短柱破壞
配有縱筋和箍筋的短柱，在軸心荷載作用下，整個截面的應變基本上是均勻分布的。當荷載較小時，混凝土和鋼筋都處於彈性階段。隨著荷載的繼續增加，混凝土側向變形增大，截面邊緣纖維應力首先達到混凝土的抗拉強度，柱中開始出現微細裂縫。之後由於鋼筋的彈性模量，大於混凝土的彈性模量（約10倍），鋼筋的應力增長很快，柱縱筋應力首先達到鋼筋抗拉強度
而屈服，隨後混凝土應力達到抗壓強度
而被壓碎，柱中開始出現微細裂縫，在臨近破壞荷載時，柱四周出現明顯的縱向裂縫，箍筋間的縱筋發生壓屈，向外凸出，混凝土被壓碎，整個柱子破壞，如下圖所示。
發生短柱破壞時，混凝土的壓應變值取混凝土稜柱體受壓時最大極限應變0.002，相應的應力達軸心抗壓強度，而鋼筋的應力為400( N/mm)，故當鋼筋的屈服強度≥400N/mm時，鋼材的強度不能被充分利用。
短柱破壞長柱破壞
對於長細比較大的柱子，由各種偶然因素造成的初始偏心距不能忽視。隨著荷載的增大，側向撓度也加大，構件在發生壓縮變形的同時還發生彎曲變形，最後構件在軸向壓力和附加彎矩的共同作用下破壞。如下圖所示，破壞時，首先是凹面受壓混凝土被壓碎，縱向鋼筋被壓屈向外鼓出，混凝土保護層剝落；同時凸面受拉，混凝土產生水平裂縫，側向撓度急劇增大，柱子破壞。
長柱破壞軸心受壓的截面承載能力計算公式
根據上面分析，軸心受壓截面承載能力計算簡圖如下圖所示：
正截面受壓承載能力計算簡圖計算公式為：
式中，N——設計軸向壓力，N；
0.9——可靠度調整係數。
軸壓力係數限值
設計軸壓力係數
設計軸壓力係數計算公式如下：
式中，n——設計軸壓力係數；
N——考慮地震效應的軸壓力設計值；
試驗軸壓力係數
試驗軸壓力係數計算公式如下：
式中，
——試驗中施加的軸力；
