第6章 受拉构件截面性能与设计.ppt

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1、第六章受拉构件截面的性能与设计本章内容本章内容6.1 概述6.2 轴心受拉构件正截面承载力计算6.3 偏心受拉构件正截面承载力计算6.4 矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算后退前进END返回主目录 轴心受拉构件：拉力作用在截面形心。屋架的下弦、受拉腹杆、圆形水池的池壁可近似按轴心受拉构件计算。偏心受拉构件：拉力作用偏离截面形心，或截面上既有拉力又有弯矩。如承受节间荷载的屋架下弦或悬臂桁架的上弦，矩形水池的池壁等。6.16.1 概述概述6.1 概述后退前进END返回主目录6.2 6.2 轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉构件正截面承载力计算一.受拉构件的配筋形式及构造要求二、试验分析三、轴心

2、受拉构件承载力计算后退前进END返回主目录一.受拉构件的配筋形式及构造要求纵筋纵筋纵筋纵筋箍筋箍筋bh最小配筋率 为避免脆性破坏，为避免脆性破坏，其截面配筋不能太少其截面配筋不能太少。箍筋箍筋 一般不受力，它属于构造配筋：一般不受力，它属于构造配筋：直径直径：d=46mm。间距间距：屋架下弦杆：屋架下弦杆200mm；屋；屋架腹杆架腹杆150mm。6.2轴心受拉构件正截面承载力计算一、受拉构件的配筋形式及构造要求返回上级目录后退前进END返回主目录00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N(kN)平均应变 混凝土：fc=30.8MPa;ft=1.97MPa;Ec=2

3、5.1103MPa.钢筋：fy=376MPa;fsu=681MPa;Es=205103MPa;As=284mm2.152NN915152钢筋屈服混凝土开裂二、二、试验分析6.2轴心受拉构件正截面承载力计算二、试验分析返回上级目录后退前进END返回主目录NtNtNtcrNtcrNtNt二、二、试验分析6.2轴心受拉构件正截面承载力计算二、试验分析返回上级目录后退前进END返回主目录NtNt结论结论受力过程分三个工作阶段：受力过程分三个工作阶段：开裂前，线弹性；开裂前，线弹性；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展；钢筋屈服到截面破坏，钢筋屈服到截面破坏，Nt基本不增加基本不增

4、加首根裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不在增加首根裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不在增加轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通，纵向拉钢筋达到其受拉屈服强度。极轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通，纵向拉钢筋达到其受拉屈服强度。极限承载力取决于钢筋的用量和强度限承载力取决于钢筋的用量和强度二、二、试验分析6.2轴心受拉构件正截面承载力计算二、试验分析返回上级目录后退前进END返回主目录三、轴心受拉构件承载力计算正截面承载力公式：纵向钢筋抗拉强度设计值；N N 轴心受拉承载力设计值。依据依据：破坏时的受力破坏时的受力状态状态受力简图受力简图6.2轴心受拉构件正截面承载力计算三

5、、轴心受拉构件承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录6.3 偏心受拉构件正截面承载力计算一、偏心受拉构件的破坏特征一、偏心受拉构件的破坏特征二、偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算三、对称配筋的矩形截面偏心受拉构件计算三、对称配筋的矩形截面偏心受拉构件计算例题例题6.2轴心受拉构件正截面承载力计算后退前进END返回主目录2）大偏心受拉破坏大偏心受拉破坏 1）小偏心受拉破坏小偏心受拉破坏 与偏心矩e0有关。6.3 6.3 偏心受拉构件正截面承载力计算偏心受拉构件正截面承载力计算一、偏心受拉构件的破坏特征一、偏心受拉构件的破坏特征h0fyAsfyAseeN e0as

6、6.3偏心受拉构件正截面承载力计算一、偏心受拉构件的破坏特征返回上级目录后退前进END返回主目录小偏心受拉h0fyAsfyAseeN e0as和偏压不同和偏压不同N N位于位于A As s和和A As s之间时之间时，混凝土全截面受拉，混凝土全截面受拉（或开始时部分混凝土受拉，部分混凝土受（或开始时部分混凝土受拉，部分混凝土受压，随着压，随着N N的增大，混凝土全截面受拉的增大，混凝土全截面受拉）AsAs侧先开裂，但裂缝很快侧先开裂，但裂缝很快贯通整个截面。开裂后，贯通整个截面。开裂后，拉力由钢筋承担拉力由钢筋承担最终钢筋屈服，截面达最最终钢筋屈服，截面达最大承载力大承载力6.3偏心受拉构件正

7、截面承载力计算一、偏心受拉构件的破坏特征返回上级目录后退前进END返回主目录大偏心受拉N N位于位于A As s和和A As s之外时之外时，部分混凝土受拉，部，部分混凝土受拉，部分混凝土受压，分混凝土受压，开裂后，截面的受力情况开裂后，截面的受力情况和大偏压类似和大偏压类似AsAs适量，最终受拉钢筋屈服，压区混凝土压适量，最终受拉钢筋屈服，压区混凝土压碎，截面达最大承载力碎，截面达最大承载力AsAs过量，压区混凝土先压碎，过量，压区混凝土先压碎，AsAs达不到屈服，达不到屈服，破坏没有预兆，设计中应避免。破坏没有预兆，设计中应避免。eeN e0h0fyAsfyAsas1fcx6.3偏心受拉构

8、件正截面承载力计算一、偏心受拉构件的破坏特征返回上级目录后退前进END返回主目录（一）小偏拉构件 e0h/2as1、基本公式式中 eh/2e0as，eh/2e0as二、偏心受拉构件正截面承载力计算受拉构件计算时无需考虑二次弯矩的影响，也无须考虑初始偏心距，直接按偏心距e0计算。AsAsfyAsfyAsNe ee0asash/2h/26.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录2 2、小偏拉截面设计、小偏拉截面设计已知构件尺寸、材料强度等级和内力，求已知构件尺寸、材料强度等级和内力，求配筋。配筋。3 3、小偏拉承载力校核小偏拉承载力校核

9、一般一般已知已知构件尺寸、配筋、材料强度，偏心距构件尺寸、配筋、材料强度，偏心距e e0 0，由式由式（1 1）和式（）和式（2 2）都可直接求出）都可直接求出N N，并取其较小者作为设计值并取其较小者作为设计值。6.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录（二）大偏拉构件（二）大偏拉构件e0h/2as1、基本公式式中 ee0 h/2as适用条件适用条件1f cf yAsAsAsfyAsNe e0eash/2h/2在大偏心拉力作用下，临截面破坏之前虽然开裂，但没有裂通，仍然有混凝土受压区存在；离偏心力较近一侧的钢筋受拉屈服，在一般情况下

10、屈服，特殊情况下也可能不屈服。构件破坏时，如果钢筋As和As的应力都达到屈服强度，根据平衡条件则能得到计算公式6.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录采用了大偏压计算采用了大偏压计算的基本假定的基本假定后退前进END返回主目录2 2、大偏拉构件截面设计、大偏拉构件截面设计（1 1）大偏拉第一种情况：已知）大偏拉第一种情况：已知A As s求求A As s 若 ，若x2as，时，As达不到屈服强度，一种方法是取一种方法是取x x2a2as s，则则 由由NeNe，A As s f fy y（h h0 0a as s）可计算可计算A As s；另一种方法是取另

11、一种方法是取A As s =0=0，按按单筋受弯构件计算单筋受弯构件计算A As s。选两种方法的较小值选两种方法的较小值A As s。6.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录1f cf yAsAsAsfyAsNe e0eash/2h/2后退前进END返回主目录处理处理：调整截面尺寸或砼强度等级，或按调整截面尺寸或砼强度等级，或按A As s与与 A As s均未知情形计算。均未知情形计算。若若x xb bh h0 0时时说明说明：截面尺寸过小，砼强度等级过低或者已配的截面尺寸过小，砼强度等级过低或者已配的A As s过小。过小。这种情况下受压区混凝土将可

12、能先于受拉钢筋屈服而被压碎，这与超筋受弯构件的破坏形式类似，由于这种破坏是无预告的和脆性的，而受拉钢筋的强度也没有得到充分利用，这种情况应当在设计中避免6.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录由合力公式可得由合力公式可得As：（2 2）大偏拉第二种情况：）大偏拉第二种情况：A As s和和A As s均未知均未知补充条件，令：补充条件，令：由向由向As取矩公式可得取矩公式可得As ：若求得的若求得的As为负值或小于为负值或小于As，min，则应按构造要求配置则应按构造要求配置As。然然后按第一种情况（已知后按第一种情况（已知As），

13、），求求As。1f cf yAsAsAsfyAsNe e0eash/2h/26.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录（1）若若，则则满满足足大大偏偏拉拉公公式式的的应应用用条条件件，由由合力公式可求合力公式可求N N。（2）若若x2as，则则近近似似假假设设x=2as，由由向向As取取矩矩公公式式可求可求N N（3）若若xbh0，表明表明As配置过多，达不到屈服。配置过多，达不到屈服。先求受拉钢筋的应力先求受拉钢筋的应力：再对再对N取矩，重新求的取矩，重新求的x，代入合力公式可求的代入合力公式可求的N。3 3、大偏拉承载力校核、大偏

14、拉承载力校核由两基本公式消去由两基本公式消去N，解得解得x。1f cf yAsAsAsfyAsNe e0eash/2h/26.3偏心受拉构件正截面承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录三、对称配筋的矩形截面偏心受拉构件三、对称配筋的矩形截面偏心受拉构件 截面设计截面设计：对称配筋时必有：对称配筋时必有 ，因此，因此，按不对称配筋按不对称配筋 时的情形处理。时的情形处理。截面校核截面校核：6.3偏心受拉构件正截面承载力计算三、对称配筋的矩形截面偏心受拉构件返回上级目录1f cf yAsAsAsfyAsNe e0eash/2h/2按按xh/2as250/22

15、5100mm 属大偏拉。ee0h/2as280250/225180mm例6-2 已知bh1000250mm，asas，25mm，N300kN，M84kNm，砼：C20；纵HRB335。求As及As6.3偏心受拉构件正截面承载力计算例题返回上级目录后退前进END返回主目录（3）求As及As补充b，由基本公式第二式（向As取矩）1397925000则应按min0.2，As0.002bh500mm2选5根12，即12200,As实565mm2 再按As已知的情况求As。例题6.3偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录（3）已知As，求As由向As取矩公式：xh00.0423

16、2259.45mm2as，500mm有两种方法：例题6.3偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录一是取x2as，由向As取矩公式可求As：即：另一是设As=0，按单筋截面计算As。由向As取矩公式得：由合力公式：取两者较小者As=1864mm2，选16110，As实1828mm2，截面配筋如图。例题6.3偏心受拉构件正截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录6.4 6.4 矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算 偏心受拉构件，一般同时还作用有剪力V，故还应进行斜截面承载力计算。偏心受拉斜截面受力特点偏心受拉斜截面受力特点试验

17、表明：（1）在剪拉复合应力状态下，砼的抗剪强度随拉应力的增加而减小，（2）不论剪压区高度的大小或甚至无剪压区，与斜裂缝相交的箍筋抗剪能力并不受轴心拉力的影响，保持与受弯构件相似的水平。6.3矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算返回上级目录后退前进END返回主目录箍筋构造要求：直径、间距、配箍率、箍筋构造要求：直径、间距、配箍率、形式等。形式等。同受弯构件同受弯构件为防止斜拉破坏斜裂缝贯通全截面，箍筋承担的剪力值根据偏心受拉斜截面受力特点，其承载力公式如下：根据偏心受拉斜截面受力特点，其承载力公式如下：？与偏压构与偏压构件抗剪承载件抗剪承载力的比较力的比较6.3矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计

18、算 计算截面的剪跨比计算截面的剪跨比=a/h01.5 3N与剪力设计值与剪力设计值V相应的轴向拉力设计值相应的轴向拉力设计值后退前进END返回主目录N的作用点在截面两侧的钢筋之间，即e0h/2as时当e0h/6时，截面上砼全部受拉，只是靠近轴向力N一侧的拉应力要大些。如果h/6e0h/2as，则远离轴向力一侧的砼有部分受压。随着N的增大，砼的拉应力也不断增大，当拉应力较大一侧边缘的拉应力达到砼的抗拉强度时，截面开裂。对于e0h/6 的情形，开裂后裂缝将迅速贯通；对h/6h/2as。截面砼在靠近N一侧受拉，而远离N一侧受压。随N的增大，拉侧砼开裂，直到破坏截面上始终存在受压区。最终破坏取决于As的数量：As适量，则As先屈服，最后受压区砼压碎而进入极限状态；As过量，受压区砼先压碎，As达不到屈服，类似于超筋受弯构件，设计中应避免。