水工钢筋砼钢筋混凝土受拉构件承载力计算

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,*,水工钢筋砼结构,Hydraulic Reinforced Concrete Structure,合肥工业大学土木与水利工程学院魏 松,第六章,钢筋混凝土受拉构件承载力计算,Calculation of Tensile Section Load-bearing Capacity,一、受拉构件分类,受拉构件分为轴心受拉,(N0,M=0),和偏心受拉,(N0,M0),。,偏心受拉可分为单向偏心受拉和双向偏心受拉。,概 述,二、实例,轴心受拉：,钢筋混凝土,桁架,或,拱拉杆,、受内压力作用的,环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁,等，通常按轴心受拉构件计算。,概 述,二、实例,偏心受拉：,矩形,水池的池壁,、矩形剖面料仓或,煤斗的壁板,、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢，属于,偏心受拉构件,。,概 述,受拉构件,除,轴向拉力,外，还同时受,弯矩,和,剪力,作用。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,一、大小偏心受拉的界限,一受拉构件分类,按受力状态分类：大、小偏心受拉构件，轴心受拉可以作为偏心受拉的特殊情况。,二受力特征,1、截面构造：As、As、N、e0,2、受力阶段：,三个受力阶段：,第阶段：从加载到As侧砼受拉开裂前；,第阶段：砼开裂后至As钢筋即将屈服；,第阶段：受拉钢筋As开始屈服到全部受拉筋或受压筋(As+As)到达屈服。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,一、大小偏心受拉的界限,二受力特征,3、破坏特征：,1N在As以外时：,轴向拉力N在As外侧，As一侧受拉，As一侧受压，混凝土开裂后不会形成贯穿整个截面的裂缝，称为大偏心受拉。,与大偏心受压情况类似，,As到达受拉屈服，受压侧混,凝土受压破坏，As到达受,压屈服。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,N,u,f,y,A,s,f,y,A,s,f,c,bx,e,0,e,a,a,h,0,-,a,e,x,一、大小偏心受拉的界限,二受力特征,3、破坏特征：,2N在AsAs之间时：,轴向拉力N在As与As之间，全截面均受拉应力，但As一侧拉应力较大，As一侧拉应力较小。随着拉力增加，As一侧首先开裂，但裂缝,很快贯穿整个截面，As和As纵筋,均受拉，最后As和As均屈服而达,到极限承载力，称为小偏心受拉。,不考虑混凝土的受拉工作。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,一、大小偏心受拉的界限,二受力特征,3、破坏特征：,3说明：,在开裂之前，小偏心时构件也有可能有一个压区。,开裂之后，拉区混凝土退出工作，拉力集中到钢筋As上,才使原来的压区转为手拉并使截面裂通。,三大小偏心受拉的界限,以轴力N作用在钢筋之外或钢筋之间，作为区分大小偏心受拉的界限。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,二、小偏心受拉构件的计算,一计算简图,在小偏心拉力作用下，破坏时截面裂通，拉力由钢筋承担。,此时，钢筋到达拉抗屈服强度。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,二、小偏心受拉构件的计算,二公式,1、根本公式：,对As、As求矩可得：,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,二、小偏心受拉构件的计算,二公式,2、截面设计钢筋计算公式：,所需As、As：,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,要求所需,As,、,As,满足最小配筋率要求,假设将e、e、M=Ne0代入上式，可得：,二、小偏心受拉构件的计算,二公式,3、理解：,1第一项代表轴向拉力N所需要的配筋,2第二项代表弯矩M的存在对配筋需用量的影响,3可见：M的存在增大了As、而降低了As的用量,4荷载组合选取：应按照Nmax、Mmax的荷载组合计算As；应按照Nmax、Mmin的荷载组合计算As；,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,+,-,5当M=0时即轴心受拉，对称配筋时a=a，那么钢筋：,二、小偏心受拉构件的计算,三受拉钢筋的连接,受拉构件的受拉钢筋必须采用焊接，并应可靠锚固与支座。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,三、大偏心受拉构件的计算,一破坏形态,大偏心受拉构件的破坏形态与受弯构件或大偏心受压构件相似，即在受拉的一侧发生裂缝，钢筋承受全部拉力，而在另一侧形成压区。随着荷载的增加，裂缝开展，压区砼面积减少，最后受拉钢筋应力到达屈服强度，压区砼被压碎而破坏。,在计算中所采用的应力图形与大偏心受压构件相类似。因此，计算公式及步骤与大偏心受压构件也相似。但注意轴向力N的方向与偏心受压构件正相反。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,h0,：截面有效高度，,x,：混凝土受压区计算高度，,a:,受拉钢筋合力点至受拉区边缘的距离。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,三、大偏心受拉构件的计算,二计算简图,采用矩形图形代替实际砼曲线压应力分布图形,压砼fc；压筋As到达fy；拉筋As到达fy,三、大偏心受拉构件的计算,三计算公式,1、根本公式：根据力和力矩平衡条件可得：,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,与大偏心受压类似。,三、大偏心受拉构件的计算,三计算公式,2、适用范围：,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,与大偏心受压类似,1 b 66,x2a 67,第一个条件是防止发生超筋情况，第二个条件是保证受压钢筋应力,能够到达抗压强度设计值。因为受压钢筋如太靠近中和轴，,将得不到足够的变形，应力就无法到达抗压强度设计值，6-4、6-5,便不能成立。只有当受压钢筋布置在混凝土压应力合力点之上，,才认为受压钢筋的应力能够到达抗压强度设计值。,三、大偏心受拉构件的计算,三计算公式,当x2a时：受压钢筋应力达不到 ，截面的破坏是由于受拉钢筋应力到达 钢筋抗拉强度设计值所引起。在计算中可近似地假定受压钢筋的压力和受压混凝土的压力，其作用点均在受压钢筋重心位置上，以受压钢筋合力点为矩心取矩。,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,与大偏心受压类似，区别是,N,的方向。,三、大偏心受拉构件的计算,四截面设计步骤,1、类型一：类似大偏心受压,截面尺寸、材料强度及偏心拉力N，求As、As、x时：,1令x=1bh0 控制拉筋As,2由65求As,3由64求As,4假设所求得As1b，那么取x=bh0，由(6-5)求N,4假设x2a，那么由(6-8)求N,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,例,6-1:,讨论,请标出钢筋形式和尺寸,6.1,偏心受拉构件正截面承载力计算,a,a,本节完,a,a,a,6.2,偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算,6.2,偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算,一、受力情况,1、M、V、N拉力共同作用,2、相当于受弯构件再施加一个轴心拉力,3、拉力的存在，增加了斜裂缝开展宽度，使得原来不贯穿的裂缝有可能贯穿，使得剪压区减小，降低受剪承载力,6.2,偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算,二、计算公式,1,、公式：,相当于砼受剪承载力降低,0.2,N,2,、参数取值：,N,-,与,V,相应的轴向拉力设计值,混凝土受剪承载力 箍筋受剪承载力 弯起钢筋受剪承载力,详见,P105-107,受弯构件斜截面承载力计算,6.2,偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算,二、计算公式,3、要求：,1由于箍筋和弯起钢筋的存在，所以至少可以承担(Vsv+Vsb)大小的剪力，上式右边的计算值小于(Vsv+Vsb)时,应取为(Vsv+Vsb)。,2为了保证箍筋占有一定数量的受剪承载力，箍筋的受剪承载力:Vsv0.36ftbh0。,三、截面尺寸要求：防止端部斜压破坏，斜裂缝开展过大，要求,四、计算步骤,参见受弯抗剪承载力计算步骤。,本章完,作业：,P64:,6,课堂练习单项选择最正确,B,C,A,B,课堂练习单项选择最正确,D,C,B,A,The End,