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柱

2023-04-18 20:59自然百科人已围观

[拼音]：zhu

[外文]：column

工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向杆件。柱是结构中极为重要的部分，柱的破坏将导致整个结构的损坏与倒塌。柱广泛用于各种工程结构中的框架、排架、塔架、管道支架、设备构架、露天栈桥、操作平台以及桥面、贮仓、楼盖和顶盖的支柱。

分类

柱按截面形式分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、T形柱、 L形柱、十字形柱、双肢柱（图1）、格构柱（图2）；按所用材料分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱；按柱的破坏特征或长细比分为短柱、长柱及中长柱。

受力特点

作用于柱上的竖向荷载有两种情况：一种是荷载的合力作用线通过柱截面的重心时，称为轴心荷载；另一种是荷载的合力作用线偏离柱截面的重心或同时作用有轴心荷载及弯矩时，称为偏心荷载。短柱在轴心荷载作用下的破坏特征是材料强度破坏，即柱截面的材料达到极限强度；长柱在同样荷载下的破坏特征是屈曲(失稳)，即柱最后由于弯曲和横向变位而破坏，并不是由于材料达到极限强度；中长柱的破坏特征界于上述两者之间，即在挠曲附加弯矩影响较大的情况下达到材料的极限强度。

瑞士学者L.欧拉在1744年提出的公式称为欧拉公式，可用以确定一根理想的细长柱（指一根极其平直的、匀质的、而且没有初始应力的柱）在不屈曲的情况下，能够承受的最大轴心荷载，即临界荷载(见柱的基本理论)。

计算要点

由于工程结构中的柱一般都属于中长柱的范畴，而且不可能具有理想柱的情况，因此用欧拉公式所得到的理论解答在实际上很少能直接应用。而在工程结构中柱的承载能力可采用以试验数据为基础，考虑材料弹塑性性能的计算方法或用极限荷载法进行计算。计算时应注意以下几点：

（1）根据荷载的性质和最不利的荷载组合进行计算。对一般振动或冲击作用可化为乘以动力系数的等效静荷载进行计算；但对于承受较大振动作用的柱则需按动态作用进行动力计算。对于塔架、桅杆等高耸构筑物的柱，除进行动力计算外，还应考虑风振的影响（见高耸结构）。

（2）各种材料的柱均应按轴心或偏心受压的情况进行强度及稳定性计算(见结构稳定)，并应考虑构件在弯矩作用平面内的挠度对纵向力偏心矩的影响。

（3）对于受力复杂的结构，应考虑各种荷载组合情况下弯矩、纵向力和剪力的最不利组合进行截面设计。

参考文章