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钢筋混凝土短柱轴心压力对材料应力的影响分析 摘要：本文根据混凝土，钢筋受压的本构模型，利用构造规定等一些基本规定，推导了钢筋混凝土轴心受压普通箍短柱的混凝土和纵向钢筋应力与轴心压力的关系式。并通过EXCEL电子表格工具，比照教材图6—8，绘制了强度等级为C40的混凝土和ＨＲＢ４００纵向钢筋的应力与轴心压力关系的曲线图，对结构设计中钢筋混凝土短柱轴心压力与材料应力之间的关系有了更深的认识。 关键词:钢筋混凝土 轴心受压 本构模型 基本背景 试验表明，短柱在轴心荷载作用下整个截面的应变基本上是均匀分布的，当外力较小时，压应变的增加与外力的增加成正比。但随着外力的增大，由于混凝土塑性变形的发展，变形增加的速度快于外力增加的速度，且纵筋越少这种现象越明显。在相同荷载增量下，钢筋的压应力比混凝土的压应力增加的快，外力增加到一定程度后，柱中开始出现细微的纵向裂缝，临近破坏荷载时，短柱四周出现明显的纵向裂缝，最后混凝土保护层脱落，纵筋压屈而向外凸出，混凝土被压碎，即整个短柱被破坏。 推导过程和方法 为简化计算，根据大量的试验结果，假设混凝土应力应变关系分为两段，由幂函数曲线和水平直线组成。 在整个外力的加载过程中，由于混凝土和钢筋之间的粘结作用，两者的压应变应保持一致，利用钢筋与混凝土的本构模型关系，再考虑静力平衡可得钢筋与混凝土应力分别与轴心外力的关系。 混凝土应力与轴心压关系式推导 当时， 当时， 式中:——对于混凝土应变为时的混凝土压力； ——对于混凝土压应力刚达到时的混凝土压应变。计算时的值小于0.002时，取为0.002; ——正截面的混凝土极限压应变，当处于非均匀受压计算的值大于0.0033时，取为0.0033，当处于轴心受压时取为; ——混凝土轴心受压设计值； ——混凝土立方抗压强度标准值； n——系数，当n大于2时，取为2； 当混凝土压应力为时，其发生的压应变为，则钢筋承受的压应力为，再根据静力平衡知： 即可推出。 当时，取。 钢筋应力与轴心压关系式推导 当钢筋承受的压应力为时，则混凝土承受的压应力为，由静力平衡推出： ，即推出 当时，取 式中：v——混凝土受压过程中考虑混凝土变形模量数值降低的系数，称为弹性系数； Es,——纵筋的弹性模量； EC——混凝土原点弹性模量； AS——分别为和纵向钢筋； A——受压混凝土截面面积； ——纵向受压钢筋的受压应力值； ——混凝土受压应力值； ③混凝土强度等级C40， HRB400的纵向钢筋与轴心应力的关系曲线图 查表得： 假设截面面积为350×350mm，A＝122300mm2，配置 8根直径为22mm的ＨＲＢ４００的钢筋，Ａｓ＝３０４１ｍｍ2 配筋率且 （当时，v=1。当应力接近fc时，取v=0.5）