钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,*,第六章钢筋混凝土受拉构件承载力计算,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,轴心受拉构件正截面承载力计算,大小偏心受拉构件的界限,小偏心受拉构件正截面承载力计算,大偏心受拉构件正截面承载力计算,一,二,三,四,偏心受拉构件对称配筋的计算,五,偏心受拉构件斜截面承载力计算,六,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,一、受拉构件的类型,构件上作用有轴向拉力时称为受拉构件。,当轴向拉力作用点与截面重心,重合,时，称为,轴心受拉,构件；,当轴向拉力作用点,偏离截面重心,，或构件截面上既作用有轴心拉力又作用有弯矩时，称为,偏心受拉构件,。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,内水压力作用下管壁轴心受拉,土压力与内水压力共同作用下管壁偏心受拉,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,二、受拉构件的构造要求,1.纵向受拉钢筋,（1）为了增强钢筋与混凝土之间的粘结力并减少构件的裂缝开展宽度，受拉构件的纵向受力钢筋宜采用直径稍细的,变形钢筋,。,轴心受拉,构件的受力钢筋应沿构件周边,均匀布置,；,偏心受拉,构件的受力钢筋,布置在垂直于弯矩作用平面的两边,。,（2）轴心受拉和小偏心受拉构件（如桁架和拱的拉杆）中的受力钢筋不得采用绑扎接头；大偏心受拉构件中的受拉钢筋，当直径大于,28mm,时，也不宜采用绑扎接头。,（3）为了避免受拉钢筋配置过少引起的脆性破坏，受拉钢筋的用量不应小于最小配筋率配筋。具体规定见附表42。,（4）纵向钢筋的混凝土保护层厚度的要求与梁相同。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,二、受拉构件的构造要求,2.箍筋,在受拉构件中，箍筋的作用是与纵向钢筋形成骨架，,固定,纵向钢筋在截面中的位置；对于有剪力作用的偏心受拉构件，箍筋主要起,抗剪,作用。受拉构件中的箍筋，其构造要求与受弯构件箍筋相同。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,一、轴心受拉构件正截面承载力计算,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,钢筋混凝土轴心受拉构件，在开裂以前混凝土与钢筋共同承担拉力；混凝土开裂以后，裂缝截面与构件轴线垂直，并贯穿于整个截面。在裂缝截面上，混凝土退出工作，,全部拉力由纵向钢筋承担,。破坏时整个截面裂通，纵筋应力达到抗拉强度设计值。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,轴心受拉构件破坏时截面的应力状态如图6-2所示。按照承载力极限状态设计原则及内力平衡条件可得：,K N,f,y,A,s,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,式中,N,轴向拉力设计值；,K,承载力安全系数；,A,s,全部,纵向受拉钢筋截面面积。,受拉钢筋截面面积按式（,6-1,）计算得：,A,s,=,KN,/,f,y,（6-2）,注意：,轴心受拉构件的钢筋用量并不完全由强度要求决定，在许多情况下，裂缝宽度对纵筋用量起决定作用。,K N,f,y,A,s,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,案例,6-1,某2级水工建筑物，压力水管内半径,r,800mm,，管壁厚,120mm,，采用,C25,混凝土和,HRB335,级钢筋，水管内水压力标准值,p,k,0.2N/mm,2,，承载力安全系数,K,1.20,，试进行配筋计算。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,解：,忽略管壁自重的影响，并考虑管壁厚度远小于水管半径，则可认为水管承受沿环向的均匀拉应力，所以压力水管承受内水压力时为,轴心受拉构件,。可变荷载（内水压力）属于一般可变荷载，计算内力时应乘以系数,1.20,。钢筋强度,f,y,300 N/mm,2,。,管壁单位长度（取,b,1000mm,）内承受的轴向拉力设计值为：,N,1.20,p,k,rb,1.200.28001000,192000 N,钢筋截面面积,A,s,KN / f,y,1.20192000/300,768mm,2,管壁内外层各配置,10200,（,A,s,786mm,2,）。,配筋图见下页。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,解：,忽略管壁自重的影响，并考虑管壁厚度远小于水管半径，则可认为水管承受沿环向的均匀拉应力，所以压力水管承受内水压力时为,轴心受拉构件,。可变荷载（内水压力）属于一般可变荷载，计算内力时应乘以系数,1.20,。钢筋强度,f,y,300 N/mm,2,。,管壁单位长度（取,b,1000mm,）内承受的轴向拉力设计值为：,N,1.20,p,k,rb,1.200.28001000,192000 N,钢筋截面面积,A,s,KN / f,y,1.20192000/300,768mm,2,管壁内外层各配置,10200,（,A,s,786mm,2,）。,配筋图见下页。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,二、大小偏心受拉构件的界限,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,如图所示，距轴向拉力,N,较近一侧的纵向钢筋为,A,s,，较远一侧的纵向钢筋为,A,s,。试验表明，根据轴向力偏心距,e,0,的不同，偏心受拉构件的破坏特征可分为以下两种情况。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,（1）轴向拉力作用在钢筋,A,s,和,A,s,之外，即偏心距,e,0,h,/2-,a,s,时，称为大偏心受拉。如图,6-4（a）,所示。,（2）轴向拉力,N,作用在钢筋,A,s,与,A,s,之间，即偏心距,e,0,h,/2-,a,s,时，称为小偏心受拉。如图,6-4（b）,所示。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,因此，只要拉力,N,作用在钢筋,A,s,与,A,s,之间,，不管偏心距大小如何，构件破坏时均为,全截面受拉,，拉力由,A,s,与,A,s,共同承担，构件受拉承载力取决于钢筋的抗拉强度。,可见，轴向拉力是作用在钢筋,A,s,和,A,s,之外还是作用在,A,s,和,A,s,之间，是划分大小偏心受拉的界限。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,三、小偏心受拉构件正截面受拉承载力计算,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,小偏心受拉构件在轴向力作用下，截面达到破坏时，,全截面开裂,，拉力全部由钢筋,A,s,和,A,s,承担，其应力均达到屈服强度。根据承载力计算简图及内力平衡条件，并满足承载能力极限状态设计表达式的要求，建立公式如下：,KNe,f,y,A,s,(,h,0,-,a,s,),KNe,f,y,A,s,(,h,0,-,a,s,),钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,式中,e,轴向拉力,N,至钢筋,A,s,合力点之间的距离，,e,=,h,/2,a,s,e,0,；,e,轴向拉力,N,至钢筋,A,s,合力点之间的距离，,e,=,h,/2,a,s,e,0,；,e,0,为轴向拉力,N,对截面重心的偏心距，,e,0,=,M,/,N,。,KNe,f,y,A,s,(,h,0,-,a,s,),KNe,f,y,A,s,(,h,0,-,a,s,),钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,截面设计时，由式,（6-3）,和,（6-4）,可求得钢筋的截面面积为,A,s,及,A,s,均应满足最小配筋率的要求。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,案例 6-2,某钢筋混凝土输水涵洞为,2,级建筑物,，涵洞截面尺寸如图,6-6,示。该涵洞采用,C25,混凝土及,HRB335,级钢筋（,f,y,=300N/mm,2,），使用期间在自重、土压力及动水压力作用下，每米涵洞长度内，控制截面,A,-,A,的内力设计值,M,= 36.4kNm,，,N,=338.8kN,，,K,=1.20,，,a,s,=,a,s,=60mm,，涵洞壁厚为,550mm,，试配置A-A截面的钢筋。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,图328 输水涵洞截面与,A,A,截面配筋图,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,解：,（1）判别偏心受拉构件类型,h,0,=,h,a,s,= 550,60= 490mm,e,0,=,M,/,N,= 36.4/338.8 = 0.107m = 107mm,h,/2,a,s,= 550/2,60 = 215mm,属于小偏心受拉构件。,（2）计算纵向钢筋,A,s,和,A,s,e,=,h,/2,a,s,e,0,= 550/2,60,107=108mm,e,=,h,/2,a,s,e,0,= 550/2,60,107=322mm,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,根据式,（,6-5),和,（,6-6,）,得：,=1015mm,2,min,bh,0,=,0.2%,1000490 =980mm,2,mm,2,min,bh,0,= 0.2%1000490 =980mm,2,（3）选配钢筋并绘制配筋图,由于,A,s,及,A,s,均应满足最小配筋率的要求，所以内外侧钢筋各选配,14150,（,A,s,=,A,s,=1026mm,2,/m,），,分布钢筋选用,10200,。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,四、大偏心受拉构件正截面承载力计算,大偏心受拉构件的破坏形态与大偏心受压柱相似，即在受拉一侧混凝土发生裂缝后，钢筋承受全部拉力，而在另一侧形成受压区。随着荷载的增加，裂缝继续开展，受压区混凝土面积减小，最后受拉钢筋先达到屈服强度,f,y,，随后受压区混凝土被压碎而破坏。计算时所采用的应力图形与大偏心受压柱相似。,因此，其计算公式及步骤与大偏心受压柱也相似，但轴向力,N,的方向相反,。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,基本公式,截面设计,承载力复核,（一）,（二）,（三）,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,（一）基本公式,大偏心受拉构件正截面承载力计算简图,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,根据图(6-7）所示的大偏心受拉构件正截面承载力计算简图及内力平衡条件，并满足承载能力极限状态设计表达式的要求，可得矩形截面大偏心受拉构件正截面受拉承载力计算的基本公式：,KN,f,y,A,s,f,c,bx,f,y,A,s,（6-7）,KNe,f,c,bx,(,h,0,0.5,x,)+,f,y,A,s,(,h,0,a,s,),（,6-8,）,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,式中,e,轴向力,N,作用点到近侧受拉钢筋,A,s,合力点之间的距,离，,e,=,e,0,h,/ 2,a,s,；,基本公式的适用条件为：,x,0.85,b,h,0,；,x,2,a,s,。,KN,f,y,A,s,f,c,bx,f,y,A,s,（6-7）,KNe,f,c,bx,(,h,0,0.5,x,)+,f,y,A,s,(,h,0,a,s,),（,6-8,）,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,为了计算方便，可将基本公式改写如下：,将,x,=,h,0,代入基本公式中，并令,s,=,（1-0.5,）,，,可得：,KN,f,y,A,s,-,f,c,bh,0,-,f,y,A,s,KN,f,y,A,s,f,c,bx,f,y,A,s,(6-7),(6-8),(6-9),(6-10),钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,当,x,2,a,s,时，则上述两式不再适用。此时，可假设混凝土压力合力点与受压钢筋,A,s,合力点重合，取以,A,s,为矩心的力矩平衡方程得：,KNe,f,y,A,s,(,h,0,a,s,),（6-11）,式中,e,轴向力,N,作用点到受压钢筋,A,s,合力点之间的距,离，,e,=,e,0,h,/2,a,s,。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,（二）截面设计,当已知截面尺寸、材料强度及偏心拉力计算值,N,按非对称配筋方式进行矩形截面大偏心受拉柱截面设计时，将会遇到以下,两种情况,：,（1）,A,s,和,A,s,均未知,这种情况下，两个基本公式中有三个未知数,A,s,、,A,s,和,，需要补充一个条件才能求解。通常以钢筋总用量（,A,s,A,s,）,最省作为补充条件。应充分发挥混凝土的抗压作用，即取,x,=0.85,b,h,0,。此时,0.85,b,，,s,smax,=0.85,b,（1-0.5,0.85,b,）。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,将,s,smax,代入式（,6-10,）得：,（1）若,A,s,min,bh,0,，,则将,A,s,和,0.85,b,代入式（6-9）求,A,s,（2）若,A,s,min,bh,0,，则取,A,s,=,min,bh,0,，然后按第二种已知,A,s,的情况求,A,s,。,按式（6-13）求出的,A,s,若小于,min,bh,0,，则按,A,s,=,min,bh,0,配筋。,（6-12）,（6-13）,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,（2）已知,A,s,，求,A,s,这种情况下，基本公式中有两个未知数,和,A,s,，直接利用基本公式求出两个未知数,和,A,s,，步骤如下：,x,=, h,0,若,2,a,s,x,b,h,0,时，由实用公式（6-7）计算,A,s,。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,若,x,0.85,b,h,0,时,，说明已,配置,的受压钢筋,A,s,数量不足。,则按第一种情况重新计算,A,s,和,A,s,；,若,x,2,a,s,时,，由式（6-11）计算,A,s,。,A,s,一般可按最小配筋率并满足构造要求配置。大偏心受压柱截面设计计算步骤见图6-8。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,图6-8 大偏心受拉构件正截面受拉承载力计算流程图,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,（三）承载力复核,当截面尺寸、材料强度及配筋面积已知，要复核截面的承载力是否满足要求时，可联立式,（6-7）,及式,（6-8）,求得,x,。,若,2,a,s,x,0.85,b,h,0,时，将,x,代入式,（6-7）复核承载力,，当式,（6-7）,满足时，截面承载力满足要求，否则不满足要求。,若,x,0.85,b,h,0,时，取,x,=0.85,b,h,0,代入式,（6-8,）复核承载力，当式（6-8）满足时，截面承载力满足要求，否则不满足要求。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,若,x,2,a,s,时，由式,（6-11）,复核截面承载力。当式,（6-11）,满足时，截面承载力满足要求，否则不满足要求。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,案例 6-3,某渡槽（,3,级建筑物,）底板设计时，沿水流方向取单宽板带为计算单元（取,b,=1000mm,），取底板厚度,h,300mm,计算简图如图,6-9,所示，已知跨中截面上弯矩设计值,M,= 33.07kNm,（底板下部受拉），轴心拉力设计值,N,=17.01kN,，,K,1.20,，,a,s,=,a,s,=40mm,，采用,C25,混凝土（,f,c,=11.9N/mm,2,）及,HRB335,级钢筋,（,f,y,=,f,y,=300N/mm,2,），,配置跨中截面的钢筋并绘制配筋图。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,图,6-9,渡槽底板计算简图,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,解：,（1）判别偏心受拉构件类型,e,0,=,M,/,N,=33.07/17.01=1.944m,h,/2,a,s,=0.3/2,0.04 =0.11m,属于大偏心受拉构件。,（2）计算受压钢筋,A,s,h,0,=,h,a,s,=300,40=260mm,e,=,e,0,h,/2,a,s,=1944,300/2,40=1834mm,当,x,=0.85,b,h,0,时，,s,=,smax,=0.386,代入公式得：,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,按构造规定配置,12/14200,（,A,s,=668mm,2,min,bh,0,= 0.0021000260=520mm,2,）,此时，本题转化为已知,A,s,求,A,s,，计算方法与大偏心受压柱相似.,（3）已知,A,s,求,A,s,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,x,2,a,s,=240=80mm，,则,A,s,应按式,（6-11,）计算。,e,=,e,0,h,/2,a,s,= 1944300/240,=,2054mm,min,bh,0,= 0.0021000260=520mm,2,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,（4）,选配钢筋并绘制配筋图,受拉钢筋选用,12/14200,（实际钢筋面积,A,s,=668mm,2,）,分布钢筋选用,8200,，,配筋图如图,6-10,所示。,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,图6-10 渡槽底板截面配筋图,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,对称配筋的偏心受拉构件，不论大小偏心受拉情况，均按小偏心受拉构件的公式计算,A,s,及,A,s,，同时应满足最小配筋率的要求。,五、偏心受拉构件对称配筋的计算,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,当偏心受拉构件同时作用有剪力时，,应进行斜截面受剪承载力的计算。,轴向拉力,N,的存在会使构件更容易出现斜裂缝，使原来不贯通的裂缝有可能贯通，使剪压区面积减小。因此，与受弯构件相比，偏心受拉构件的斜截面受剪承载力要低一些。,为了与受弯构件的斜截面受剪承载力计算公式相协调，矩形、,T,形和工形截面的偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算公式为：,KV,V,c,+,V,sv,+,V,sb,-,0.2,N,（,6-14,）,六、偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,式中,N,与剪力设计值,V,相应的轴向拉力设计值。,当上式右边的设计值小于（,V,sv,+,V,sb,）时，应取为（,V,sv,+,V,sb,），且箍筋的受剪承载力,V,sv,值不得小于,0.36,f,t,bh,0,。,受拉构件斜截面受剪承载力的计算步骤与梁类似。,矩形、,T,形和工形截面,的偏心受拉构件，其截面尺寸应满足下式要求：,KV,0.25,f,c,bh,0,（6-15）,钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件,