工程結構中主要承受壓力,有時也同時承受彎矩的豎向桿件。柱是結構中極為重要的部分,柱的破壞將導致整個結構的損壞與倒塌。柱廣泛用於各種工程結構中的框架、排架、塔架、管道支架、設備構架、露天棧橋、操作平臺以及橋面、貯倉、樓蓋和頂蓋的支柱。

  分類 柱按截面形式分為方柱、圓柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、T形柱、L形柱、十字形柱、雙肢柱(圖1)、格構柱(圖2);按所用材料分為石柱、磚柱柱、砌塊柱、木柱、鋼柱、鋼筋混凝土柱、勁性鋼筋混凝土柱、鋼管混凝土柱和各種組合柱;按柱的破壞特征或長細比分為短柱、長柱及中長柱。

  受力特點 作用於柱上的豎向荷載有兩種情況:一種是荷載的合力作用線通過柱截面的重心時,稱為軸心荷載;另一種是荷載的合力作用線偏離柱截面的重心或同時作用有軸心荷載及彎矩時,稱為偏心荷載。短柱在軸心荷載作用下的破壞特征是材料強度破壞,即柱截面的材料達到極限強度;長柱在同樣荷載下的破壞特征是屈曲(失穩),即柱最後由於彎曲和橫向變位而破壞,並不是由於材料達到極限強度;中長柱的破壞特征界於上述兩者之間,即在撓曲附加彎矩影響較大的情況下達到材料的極限強度。

  瑞士學者L.歐拉在1744年提出的公式稱為歐拉公式,可用以確定一根理想的細長柱(指一根極其平直的、勻質的、而且沒有初始應力的柱)在不屈曲的情況下,能夠承受的最大軸心荷載,即臨界荷載(見柱的基本理論)。

  計算要點 由於工程結構中的柱一般都屬於中長柱的范疇,而且不可能具有理想柱的情況,因此用歐拉公式所得到的理論解答在實際上很少能直接應用。而在工程結構中柱的承載能力可采用以試驗數據為基礎,考慮材料彈塑性性能的計算方法或用極限荷載法進行計算。計算時應註意以下幾點:①根據荷載的性質和最不利的荷載組合進行計算。對一般振動或沖擊作用可化為乘以動力系數的等效靜荷載進行計算;但對於承受較大振動作用的柱則需按動態作用進行動力計算。對於塔架、桅桿等高聳構築物的柱,除進行動力計算外,還應考慮風振的影響(見高聳結構)。②各種材料的柱均應按軸心或偏心受壓的情況進行強度及穩定性計算(見結構穩定),並應考慮構件在彎矩作用平面內的撓度對縱向力偏心矩的影響。③對於受力復雜的結構,應考慮各種荷載組合情況下彎矩、縱向力和剪力的最不利組合進行截面設計。