第6章受拉構(gòu)件正截面的性能與設(shè)計(jì)

1、n 軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 n 大偏心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算n 小偏心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算6 6 受拉構(gòu)件正截面的性能與設(shè)計(jì)受拉構(gòu)件正截面的性能與設(shè)計(jì)6.1 6.1 概述概述 受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件( (通常不用鋼筋混凝土做受拉構(gòu)件）分類：通常不用鋼筋混凝土做受拉構(gòu)件）分類： 軸心受拉構(gòu)件：縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線重合。軸心受拉構(gòu)件：縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線重合。 偏心受拉構(gòu)件：縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線不重合。它介于偏心受拉構(gòu)件：縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線不重合。它介于軸拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件之間。軸拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件之間。 工程上，理想的軸拉構(gòu)件實(shí)際上是不存在的，但對(duì)于屋架的受拉弦

2、桿工程上，理想的軸拉構(gòu)件實(shí)際上是不存在的，但對(duì)于屋架的受拉弦桿以及拱的拉桿和鋼筋混凝土圓形倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等，可近似按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。以及拱的拉桿和鋼筋混凝土圓形倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)等，可近似按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。n 軸心受拉構(gòu)件的受力特點(diǎn)軸心受拉構(gòu)件的受力特點(diǎn)00.10.20.3 0.40.50.60.720406080100120/mm伸長(zhǎng)量伸長(zhǎng)量拉力拉力(kN)NNNN第一階段第一階段 抗裂驗(yàn)算的依據(jù)抗裂驗(yàn)算的依據(jù) 第二階段第二階段 裂縫寬裂縫寬度驗(yàn)算的依據(jù)度驗(yàn)算的依據(jù) 第三階段第三階段 承載力承載力計(jì)算的依據(jù)計(jì)算的依據(jù) 6.2 6.2 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算6.2 6.2

3、 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算(1) (1) 混凝土開裂前混凝土開裂前 開始加載時(shí)，軸心拉力很小，混凝土和鋼筋都處于彈性受力狀態(tài)。開始加載時(shí)，軸心拉力很小，混凝土和鋼筋都處于彈性受力狀態(tài)。如果荷載繼續(xù)增加，混凝土和鋼筋的應(yīng)力仍將繼續(xù)加大，當(dāng)混凝土的如果荷載繼續(xù)增加，混凝土和鋼筋的應(yīng)力仍將繼續(xù)加大，當(dāng)混凝土的應(yīng)變達(dá)到其極限拉應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件即將開裂。應(yīng)變達(dá)到其極限拉應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件即將開裂。(2) (2) 混凝土開裂后混凝土開裂后 構(gòu)件開裂后，裂縫截面與構(gòu)件軸線垂直，并且貫穿于整個(gè)截面構(gòu)件開裂后，裂縫截面與構(gòu)件軸線垂直，并且貫穿于整個(gè)截面（截面全部裂通）。在裂縫截面上，混凝土

4、退出工作，即不能承擔(dān)拉（截面全部裂通）。在裂縫截面上，混凝土退出工作，即不能承擔(dān)拉力，所有外力全部由鋼筋承受。在開裂前和開裂后的瞬間，裂縫截面力，所有外力全部由鋼筋承受。在開裂前和開裂后的瞬間，裂縫截面處的鋼筋應(yīng)力發(fā)生突變。由于鋼筋的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于混凝土的抗拉強(qiáng)處的鋼筋應(yīng)力發(fā)生突變。由于鋼筋的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于混凝土的抗拉強(qiáng)度，所以構(gòu)件開裂一般并不意味著喪失承載力，因而荷載還可以繼續(xù)度，所以構(gòu)件開裂一般并不意味著喪失承載力，因而荷載還可以繼續(xù)增加，新的裂縫也將產(chǎn)生，原有的裂縫將隨荷載的增加不斷加寬。到增加，新的裂縫也將產(chǎn)生，原有的裂縫將隨荷載的增加不斷加寬。到一定程度時(shí)，裂縫會(huì)出齊，新的裂縫不會(huì)再

5、出現(xiàn)。一定程度時(shí)，裂縫會(huì)出齊，新的裂縫不會(huì)再出現(xiàn)。(3) (3) 破壞階段破壞階段 當(dāng)鋼筋屈服時(shí)，構(gòu)件進(jìn)入破壞階段。當(dāng)鋼筋屈服時(shí)，構(gòu)件進(jìn)入破壞階段。n 承載力計(jì)算公式及應(yīng)用承載力計(jì)算公式及應(yīng)用p軸心受拉構(gòu)件破壞時(shí)，全部拉力軸心受拉構(gòu)件破壞時(shí)，全部拉力由鋼筋來(lái)承受；由鋼筋來(lái)承受；p正截面受拉承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式為正截面受拉承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式為：uysNNf ANfyAsAsn N 軸心拉力設(shè)計(jì)值；軸心拉力設(shè)計(jì)值；n Nu 軸心受拉承載力設(shè)計(jì)值；軸心受拉承載力設(shè)計(jì)值；n fy 鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；n As 受拉鋼筋的全部截面面積。受拉鋼筋的全部截面面積。p計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖6.2 6.

6、2 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算6.2 6.2 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算n 小偏心受拉破壞小偏心受拉破壞p當(dāng)縱向拉力當(dāng)縱向拉力N 作用于拉壓縱筋合力點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，作用于拉壓縱筋合力點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，發(fā)生小偏心受拉破壞。發(fā)生小偏心受拉破壞。p初始偏心矩的范圍初始偏心矩的范圍p破壞特點(diǎn)破壞特點(diǎn)n當(dāng)采用非對(duì)稱配筋時(shí)，只有當(dāng)縱向拉力作用于鋼筋當(dāng)采用非對(duì)稱配筋時(shí)，只有當(dāng)縱向拉力作用于鋼筋截面面積的截面面積的“塑性中心塑性中心”時(shí)，兩側(cè)縱向鋼筋才會(huì)同時(shí)，兩側(cè)縱向鋼筋才會(huì)同時(shí)達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)達(dá)到屈服強(qiáng)度n如果采用對(duì)稱配筋方式，則構(gòu)件破壞時(shí)，只有縱向如果采用對(duì)稱配

7、筋方式，則構(gòu)件破壞時(shí)，只有縱向拉力近側(cè)鋼筋拉力近側(cè)鋼筋A(yù)S達(dá)到屈服強(qiáng)度，另一側(cè)鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，另一側(cè)鋼筋A(yù)S達(dá)達(dá)不到屈服強(qiáng)度。不到屈服強(qiáng)度。sANue0TT sA 0s2hea6.3 6.3 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算n 大偏心受拉破壞大偏心受拉破壞p當(dāng)縱向拉力當(dāng)縱向拉力N 作用于拉壓縱筋合力點(diǎn)以外時(shí)，作用于拉壓縱筋合力點(diǎn)以外時(shí)，發(fā)生大偏心受拉破壞。發(fā)生大偏心受拉破壞。p初始偏心矩的范圍初始偏心矩的范圍p破壞特點(diǎn)破壞特點(diǎn)n破壞特征與配筋數(shù)量多少有關(guān)破壞特征與配筋數(shù)量多少有關(guān); ;n當(dāng)當(dāng)AS數(shù)量適當(dāng)時(shí)，受拉鋼筋首先屈服，然后數(shù)量適當(dāng)時(shí)，受拉鋼筋首先屈服，然后受壓鋼

8、筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，受壓邊緣砼達(dá)到極受壓鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，受壓邊緣砼達(dá)到極限壓應(yīng)變，與大偏心受壓破壞特征類似。設(shè)限壓應(yīng)變，與大偏心受壓破壞特征類似。設(shè)計(jì)時(shí)以這種破壞形式為依據(jù)；計(jì)時(shí)以這種破壞形式為依據(jù)；n當(dāng)當(dāng)A AS S數(shù)量過(guò)多時(shí)，首先受壓區(qū)混凝土被壓壞數(shù)量過(guò)多時(shí)，首先受壓區(qū)混凝土被壓壞，受壓鋼筋應(yīng)力能夠達(dá)到屈服強(qiáng)度，但受拉，受壓鋼筋應(yīng)力能夠達(dá)到屈服強(qiáng)度，但受拉鋼筋不屈服，這種破壞形式具有脆性性質(zhì)，鋼筋不屈服，這種破壞形式具有脆性性質(zhì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以避免。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以避免。0s2heasANue0TT sA 6.3 6.3 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算n 小偏心受拉構(gòu)件的

9、計(jì)算簡(jiǎn)圖小偏心受拉構(gòu)件的計(jì)算簡(jiǎn)圖p基本設(shè)計(jì)假定基本設(shè)計(jì)假定n為使鋼筋能夠達(dá)到屈服，應(yīng)使縱向拉力為使鋼筋能夠達(dá)到屈服，應(yīng)使縱向拉力 N 與與鋼筋截面面積的鋼筋截面面積的“塑性中心塑性中心”重合。重合。n于是，小偏心受拉構(gòu)件截面應(yīng)力計(jì)算圖形中于是，小偏心受拉構(gòu)件截面應(yīng)力計(jì)算圖形中兩側(cè)鋼筋的應(yīng)力均取為兩側(cè)鋼筋的應(yīng)力均取為 fy 。sANue0ysf Aysf A sA bhassae euys0suys0ss0s022 N ef AhaN ef Ahaheaeheaen 基本計(jì)算公式基本計(jì)算公式6.3 6.3 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算n 大偏心受拉構(gòu)件的計(jì)算簡(jiǎn)圖大偏心

10、受拉構(gòu)件的計(jì)算簡(jiǎn)圖esANue0ysf Aysf A sA bhassa e xa a1fcn 基本計(jì)算公式基本計(jì)算公式uysys1cu1c0ys0suysys1c02u1cs0ys0s()2 NNf Af Af bxxNeN ef bx hf AhaNNf Af Af bhNeN efbhf Ahaa aa aa a a aa an 公式適用條件公式適用條件sb02 axh n x 2as 的處理方法的處理方法uys0s()N ef A ha6.3 6.3 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算0s0s22heeaheea截面設(shè)計(jì)截面設(shè)計(jì)對(duì)稱配筋對(duì)稱配筋非對(duì)稱配筋非對(duì)稱配筋ssy0s NeAAfha0s,2小偏拉h(huán)ea0s,2大偏拉h(huán)easy0ssy0s N eAfhaN eAfhas與均未知ssAAs已知求sAAb 2 sxasy0s()NeAfhays0ss21c0() Nef A haf bha aa ass0211 2 bah a a 1c0yssy f bhf ANAfaa( +) =m i n=ssbAA 21bbc0sy0s(1 0.5)() Nef bhAfhaa a minminsAbh 6.3 6.3 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算受力類型最小配筋百分率受壓構(gòu)件全部縱向鋼筋強(qiáng)度等級(jí)500MPa0.50