受拉構(gòu)件承載力計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教學(xué)

第七章受拉構(gòu)件承載力計(jì)算受拉構(gòu)件

第1頁，共21頁。本章重點(diǎn)掌握偏心受拉構(gòu)件的受力特性及正截面承載力計(jì)算方法；掌握偏心受力構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算方法；第2頁，共21頁。軸心受拉構(gòu)件--屋架弦桿第3頁，共21頁。第4頁，共21頁。7.1軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算

鋼筋混凝土桁架或拱拉桿、受內(nèi)壓力作用的環(huán)形截面管壁及圓形貯液池的筒壁等，通常按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。

一、受力過程和破壞特征軸心受拉構(gòu)件從加載開始到破壞為止，其受力過程可分為三個(gè)不同階段。

受拉構(gòu)件

第5頁，共21頁?；炷灵_裂后至鋼筋屈服前，屬于第Ⅱ階段。首先在截面最薄弱處產(chǎn)生第一條裂縫，隨著荷載的增加，先后在一些截面上出現(xiàn)裂縫。此時(shí)，在裂縫處的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由鋼筋來承擔(dān)。在相同的拉力增量作用下，平均拉應(yīng)變增量加大從加載到混凝土開裂前，屬于第I階段。此時(shí)，鋼筋和混凝土共同承受拉力。應(yīng)力與應(yīng)變大致成正比。拉力荷載值和截面平均拉應(yīng)變之間基本上呈線性關(guān)系，0→Ncr0→NcrnAAsN>NcrN>NcrNyNy受拉構(gòu)件

第6頁，共21頁。當(dāng)拉力值接近屈服荷載Ny時(shí)，受拉鋼筋開始屈服。在此過程中，荷載稍有增加，裂縫迅速擴(kuò)展。當(dāng)鋼筋全部達(dá)到屈服時(shí)，(即荷載達(dá)到屈服荷載Ny時(shí))裂縫開展很大，可認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了破壞狀態(tài)Nu。受拉構(gòu)件

第7頁，共21頁。軸心受拉構(gòu)件破壞時(shí)，混凝土早巳被拉裂，全部外力由鋼筋來承受。軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算公式如下：二、承載力計(jì)算公式受拉構(gòu)件

第8頁，共21頁。7.2偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計(jì)算

矩形水池的池壁、矩形剖面料倉或煤斗的壁板、受地震作用的框架邊柱，以及雙肢柱的受拉肢，屬于偏心受拉構(gòu)件。受拉構(gòu)件除軸向拉力外，還同時(shí)受彎矩和剪力作用。受拉構(gòu)件

第9頁，共21頁。偏心受拉構(gòu)件的計(jì)算，按縱向力N的位置不同，可分為兩種情況：1.當(dāng)縱向力N作用在鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)及A’s的合力點(diǎn)范圍以外時(shí)，屬于大偏心受拉；2.當(dāng)縱向力作用在鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)及A’s的合力點(diǎn)范圍以內(nèi)時(shí)，屬于小偏心受拉；受拉構(gòu)件

第10頁，共21頁。e0N

fyAs

fyA's小偏心受拉構(gòu)件e'eN

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fy'A'se0e大偏心受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件

第11頁，共21頁。小偏心受拉破壞：軸向拉力N在As與A's之間，全截面均受拉應(yīng)力，但As一側(cè)拉應(yīng)力較大，A's一側(cè)拉應(yīng)力較小。隨著拉力的增加，As一側(cè)首先開裂，但裂縫很快貫通整個(gè)截面，As和A's縱筋均受拉，最后As和A's均屈服而達(dá)到極限承載力。小偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計(jì)算

根據(jù)內(nèi)外力分別對(duì)鋼筋A(yù)s，A’s的合力點(diǎn)取矩的平衡條件，可得出下式：e0N

fyAs

fyA's小偏心受拉構(gòu)件e'e受拉構(gòu)件

第12頁，共21頁。當(dāng)對(duì)稱配筋時(shí)，為了達(dá)到內(nèi)外力平衡，遠(yuǎn)離偏心一側(cè)的鋼筋A(yù)’s達(dá)不到屈服，在設(shè)計(jì)時(shí)可?。菏芾瓨?gòu)件

第13頁，共21頁。7.2.1大偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計(jì)算當(dāng)軸力N作用在As合力點(diǎn)及A’s的合力點(diǎn)范圍以外時(shí)，截面雖開裂，但必然還保留有壓區(qū)存在，否則軸力N得不到平衡。既然還有壓區(qū)，截面不會(huì)裂通。稱為大偏心受拉。α大偏心受拉破壞：軸向拉力N在As外側(cè)，As一側(cè)受拉，A's一側(cè)受壓，混凝土開裂后不會(huì)形成貫通整個(gè)截面的裂縫。最后，與大偏心受壓情況類似，As達(dá)到受拉屈服，受壓側(cè)混凝土受壓破壞。受拉構(gòu)件

第14頁，共21頁?；居?jì)算公式適用條件：x≤xbx≥2a'αN

fyAs

fy'A'se0e大偏心受拉構(gòu)件受拉構(gòu)件

第15頁，共21頁。設(shè)計(jì)時(shí)為了使鋼筋總用量(As+A’s)最少，同偏心受壓構(gòu)件一樣，應(yīng)取x=h0b，則得：受拉構(gòu)件

第16頁，共21頁。當(dāng)對(duì)稱配筋時(shí)，由于As=A’s

，代入基本公式后，，必然會(huì)求得x為負(fù)值，即屬于x<2a’的情況。這時(shí)候，可按偏心受壓的相應(yīng)情況類似處理，即取x＝2a’，并對(duì)A’s合力點(diǎn)取矩計(jì)算。

受拉構(gòu)件

第17頁，共21頁。7.3偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算軸向拉力N的存在，斜裂縫將提前出現(xiàn)，在小偏心受拉情況下甚至形成貫通全截面的斜裂縫，使斜截面受剪承載力降低。受剪承載力的降低與軸向拉力N近乎成正比?！兑?guī)范》對(duì)矩形截面偏心受拉構(gòu)件受剪承載力受拉構(gòu)件

第18頁，共21頁。為防止斜拉破壞，此時(shí)的不得小于0.36ftbh0當(dāng)右邊計(jì)算值小于時(shí)，即斜裂縫貫通全截面，剪力全部由箍筋承擔(dān)，受剪承載力應(yīng)取受拉構(gòu)件

第19頁，共21頁。小結(jié)偏心受拉構(gòu)件由于偏心力的作用位置不同分為大偏心受拉和小偏心受拉兩種情況。小偏心受拉構(gòu)件破壞時(shí)拉力全部由鋼筋承受，在滿足構(gòu)造要求的前提下，以采用較小的截面尺寸為宜；大偏心受拉構(gòu)件的受力特點(diǎn)類似于受彎構(gòu)件，隨著受拉鋼筋配筋率的變化，將出現(xiàn)少筋、適筋和超筋破壞。截面尺寸的加大有利于抗剪和抗彎。偏心受力構(gòu)件的斜截面抗剪承載力計(jì)算與受彎構(gòu)件類似。只是壓力的存在一般可使抗剪承載力有所提高。拉力的存在一般可使抗剪能力明顯降低。第20頁，共21頁。內(nèi)容梗概第七章受拉構(gòu)件承載力計(jì)算。7.1軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算

鋼筋混凝土桁架或拱拉桿、受內(nèi)壓力作用的環(huán)形截面管壁及圓形貯液池的筒壁等，通常按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。首先在截面最薄弱處產(chǎn)生第一條裂縫，隨著荷載的增加，先后在一些截面上出現(xiàn)裂縫。此時(shí)，在裂縫處的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由鋼筋來承擔(dān)。當(dāng)拉力值接近屈服荷載Ny時(shí)，受拉鋼筋開始屈服。在此過程中，荷載稍有增加，裂縫迅速擴(kuò)展。當(dāng)鋼筋全部達(dá)到屈服時(shí)，(即荷載達(dá)到屈服荷載Ny時(shí))裂縫開展很大，可認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了破壞狀態(tài)Nu。軸心受拉構(gòu)件破壞時(shí)，混凝土早巳被拉裂，全部外力由鋼筋來承受。7.2偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計(jì)算。矩形水池的池壁、矩形剖面料倉或煤斗的壁板、受地震作用的框架邊柱，以及雙肢柱的受拉肢，屬于偏心受拉構(gòu)件。偏心受拉構(gòu)件的計(jì)算，按縱向力N的位置不同，可分為兩種情況：。1.當(dāng)縱向