水工钢筋砼钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件.pptx

1、第六章第六章 钢筋混凝土受拉构件钢筋混凝土受拉构件承载力计算承载力计算Calculation of Tensile Section Load-bearing Capacity一、受拉构件分类一、受拉构件分类 受拉构件分为轴心受拉受拉构件分为轴心受拉(N0,M=0)和偏心受拉和偏心受拉(N0,M0) 。 偏心受拉可分为单向偏心受拉和双向偏心受拉偏心受拉可分为单向偏心受拉和双向偏心受拉 。概概 述述二、实例二、实例轴心受拉：轴心受拉：钢筋混凝土钢筋混凝土桁架桁架或或拱拉杆拱拉杆、受内压力作用、受内压力作用的的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心等，通常按轴心受

2、拉构件计算。受拉构件计算。概概 述述压压压压压压拉拉拉拉压压压压压压拉拉拉拉压压压压压压拉拉拉拉二、实例二、实例偏心受拉：偏心受拉：矩形矩形水池的池壁水池的池壁、矩形剖面料仓或、矩形剖面料仓或煤斗的煤斗的壁板壁板、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢，、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢，属于属于偏心受拉构件偏心受拉构件。概概 述述 受拉构件受拉构件除除轴向拉轴向拉力力外，还同时受外，还同时受弯矩弯矩和和剪力剪力作用。作用。6.1 偏心受拉构件正截面偏心受拉构件正截面承载力计算承载力计算一、大小偏心受拉的界限一、大小偏心受拉的界限（一）受拉构件分类（一）受拉构件分类按受力状态分类：按

3、受力状态分类：大、小偏心受拉构件，轴心受拉大、小偏心受拉构件，轴心受拉可以作为偏心受拉的特殊情况。可以作为偏心受拉的特殊情况。（二）受力特征（二）受力特征1、截面构造：、截面构造：As、As、N、e02、受力阶段：、受力阶段：三个受力阶段：三个受力阶段：第第阶段阶段：从加载到：从加载到A As s侧砼受拉开裂前侧砼受拉开裂前；第第阶段阶段：砼开裂后至：砼开裂后至A As s钢筋即将屈服钢筋即将屈服；第第阶段阶段：受拉钢筋：受拉钢筋A As s开始屈服开始屈服到到全部受拉筋或受压全部受拉筋或受压筋筋( (A As+s+A As)s)达到屈服达到屈服。6.1 6.1 偏心受拉构件正截面承载力计算偏

4、心受拉构件正截面承载力计算一、大小偏心受拉的界限一、大小偏心受拉的界限（二）受力特征（二）受力特征3、破坏特征：、破坏特征：（1）N在在As以外时：以外时： 轴向拉力轴向拉力N在在As外侧外侧，As一侧受拉，一侧受拉，As一侧受压，一侧受压，混凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝，混凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝，称为大称为大偏心受拉偏心受拉。 与大偏心受压情况类似，与大偏心受压情况类似，As达到受拉屈服达到受拉屈服，受，受压侧混压侧混凝土受压破坏凝土受压破坏， As达到受达到受压屈服压屈服 。 6.1 6.1 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Nu fyAs fy

5、Asfcbxe0eaah0-aex一、大小偏心受拉的界限一、大小偏心受拉的界限（二）受力特征（二）受力特征3、破坏特征：、破坏特征：（2）N在在AsAs之间时：之间时： 轴向拉力轴向拉力N在在As与与As之间，全截面均受拉应力，之间，全截面均受拉应力，但但As一侧拉应力较大，一侧拉应力较大，As一侧拉应力较小。随着拉力一侧拉应力较小。随着拉力增加，增加，As一侧首先开裂，但裂缝一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，很快贯通整个截面，As和和As纵筋纵筋均受拉，最后均受拉，最后As和和As均屈服而达均屈服而达到极限承载力，到极限承载力，称为小偏心受拉称为小偏心受拉。 不考虑混凝土的受拉工作。不考

6、虑混凝土的受拉工作。6.1 6.1 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e0NufyAsfyAseeaah0-ae0NufyAsfyAseeaah0-a一、大小偏心受拉的界限一、大小偏心受拉的界限（二）受力特征（二）受力特征3、破坏特征：、破坏特征：（3）说明：）说明： 在开裂之前，小偏心时构件也有可能有一个压区。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，拉力集中到钢筋开裂之后，拉区混凝土退出工作，拉力集中到钢筋AsAs上上, ,才使原来的压区转为手拉并使截面裂通。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（三）大小偏心受拉

7、的界限 以轴力以轴力N作用在钢筋之外或钢筋之间，作为区分大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。小偏心受拉的界限。6.1 6.1 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二、小偏心受拉构件的计算二、小偏心受拉构件的计算（一）计算简图（一）计算简图在小偏心拉力作用下，破坏时截面裂通，拉力由钢在小偏心拉力作用下，破坏时截面裂通，拉力由钢筋承担。筋承担。此时，钢筋达到拉抗屈服强度。此时，钢筋达到拉抗屈服强度。6.1 6.1 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e0NufyAsfyAseeaah0-ae0NufyAsfyAseeaah0-a二、小偏心

8、受拉构件的计算二、小偏心受拉构件的计算（二）公式（二）公式1、基本公式：、基本公式： 对对As、As求矩可得：求矩可得：6.1 6.1 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)16()()(00ahAfeNKNeahAfeNeKNsyusyue0NufyAsfyAseeaah0-ae0NufyAsfyAseeaah0-a02eahe02eahe二、小偏心受拉构件的计算二、小偏心受拉构件的计算（二）公式（二）公式2、截面设计钢筋计算公式：、截面设计钢筋计算公式： 所需所需As、As：6.1 6.1 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)26()()(00aa

9、hfKNeAahfeKNAysys要求所需要求所需As、As满足最小配筋率要求满足最小配筋率要求若将若将e、e、M=Ne0代入上式，可得：代入上式，可得：)26()()(2)2()()(2)2(0000bahfKMahfahKNAahfKMahfahKNAyysyys二、小偏心受拉构件的计算二、小偏心受拉构件的计算（二）公式（二）公式3、理解：、理解：（1）第一项代表）第一项代表轴向拉力轴向拉力N所所需要的配筋需要的配筋（2）第二项代表）第二项代表弯矩弯矩M的存在对配筋的存在对配筋需用量的影响需用量的影响（3）可见可见：M的存在增大了的存在增大了As、而降低了、而降低了As的用量的用量（4）荷

10、载组合选取荷载组合选取：应按照：应按照Nmax、Mmax的荷载组合计的荷载组合计算算As；应按照；应按照Nmax、Mmin的荷载组合计算的荷载组合计算As；6.1 6.1 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)26()()(2)2()()(2)2(0000bahfKMahfahKNAahfKMahfahKNAyysyys+ +- -（5）当）当M=0时即轴时即轴心受拉，对称配筋时心受拉，对称配筋时a=a，则钢筋：，则钢筋：) 36(2yssfKNAA二、小偏心受拉构件的计算二、小偏心受拉构件的计算（三）受拉钢筋的连接（三）受拉钢筋的连接 受拉构件的受拉钢筋受拉构件的受拉钢筋

11、必须采用焊接必须采用焊接，并应可靠锚固，并应可靠锚固与支座。与支座。6.1 6.1 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三、大偏心受拉构件的计算三、大偏心受拉构件的计算（一）破坏形态（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拉构件的破坏形态与受弯构件或大偏心受大偏心受压构件压构件相似，即在相似，即在受拉的一侧发生裂缝受拉的一侧发生裂缝，钢筋承受全钢筋承受全部拉力部拉力，而在，而在另一侧形成压区另一侧形成压区。随着荷载的增加，裂。随着荷载的增加，裂缝开展，压区砼面积减少，最后缝开展，压区砼面积减少，最后受拉钢筋应力达到屈受拉钢筋应力达到屈服强度服强度，压区砼

12、被压碎而破坏压区砼被压碎而破坏。 在计算中所采用的在计算中所采用的应力图形与大偏心受压构件相类应力图形与大偏心受压构件相类似似。因此，计算公式及步骤与大偏心受压构件也相似。因此，计算公式及步骤与大偏心受压构件也相似。但注意但注意轴向力轴向力N的方向与偏心受压构件正相反的方向与偏心受压构件正相反。6.1 6.1 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h0：截面有效高度，：截面有效高度，x：混凝土受压区计算高度，：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受拉钢筋合力点至受拉区边缘的距离。距离。6.1 6.1 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三

13、、大偏心受拉构件的计算三、大偏心受拉构件的计算（二）计算简图（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采用矩形图形代替实际砼曲线压应力分布图形压砼压砼fc；压筋；压筋As达到达到fy；拉筋；拉筋As达到达到fy三、大偏心受拉构件的计算三、大偏心受拉构件的计算（三）计算公式（三）计算公式1、基本公式：、基本公式：根据力和力矩平衡条件可得：根据力和力矩平衡条件可得：6.1 6.1 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)46( sycsyuAfbxfAfNKN)56()()2(00ahAfxhbxfeNKNesycu与大偏与大偏心受压心受压类似。类似。三、大偏心受拉构

14、件的计算三、大偏心受拉构件的计算（三）计算公式（三）计算公式2、适用范围：、适用范围：6.1 6.1 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与大偏心受压类似与大偏心受压类似1 b （66） x2a （67）第一个条件是避免发生超筋情况，第二个条件是保证受压钢筋应力第一个条件是避免发生超筋情况，第二个条件是保证受压钢筋应力能够达到抗压强度设计值。因为受压钢筋如太靠近中和轴，能够达到抗压强度设计值。因为受压钢筋如太靠近中和轴，将得不到足够的变形，应力就无法达到抗压强度设计值，（将得不到足够的变形，应力就无法达到抗压强度设计值，（6-4）、（）、（6-5）便不能成立。只有当受压钢筋

15、布置在混凝土压应力合力点之上，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达到抗压强度设计值。才认为受压钢筋的应力能够达到抗压强度设计值。三、大偏心受拉构件的计算三、大偏心受拉构件的计算（三）计算公式（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达到 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 6.1 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)(0ahAfeNeKNsyu与大偏与大偏心受压心受压类似，类似，区别

16、是区别是N的方的方向。向。yf、三、大偏心受拉构件的计算三、大偏心受拉构件的计算（四）截面设计步骤（四）截面设计步骤1、类型一：、类型一：（类似大偏心受压）（类似大偏心受压） 已知截面尺寸、材料强度及偏心拉力已知截面尺寸、材料强度及偏心拉力N，求，求As、As、x时：时：（1）令）令x=1bh0 （控制拉筋（控制拉筋As）（2）由（）由（65）求）求As （3）由（）由（64）求）求As（4）若所求得）若所求得As1b，则取，则取x= bh0，由，由(6-5)求求N（4）若）若x2a，则由，则由(6-8)求求N6.1 6.1 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例例6-1:

17、讨论讨论请标出钢筋形式和尺寸请标出钢筋形式和尺寸6.1 6.1 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aa本节完本节完aa aa a6.2 偏心受拉构件斜截面受剪偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算承载力计算6.2 6.2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算一、受力情况一、受力情况1、M、V、N（拉力）共同作用（拉力）共同作用2、相当于受弯构件再施加一个轴心拉力、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、拉力的存在，增加了斜裂缝开展宽度，使得原来不贯通的裂缝有可能贯通，使得剪压区减小，降低受剪贯通的裂缝有可能贯

18、通，使得剪压区减小，降低受剪承载力承载力6.2 6.2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算二、计算公式二、计算公式1、公式：、公式：相当于砼受剪承载力降低相当于砼受剪承载力降低0.2NNAfhsAfbhfKVssbysvyvt2 . 0)sin25. 17 . 0(002、参数取值：、参数取值： N-与与V相应的轴向拉力设计值相应的轴向拉力设计值混凝土受剪承载力混凝土受剪承载力 箍筋受剪承载力箍筋受剪承载力 弯起钢筋受剪承载力弯起钢筋受剪承载力详见详见P105-107受弯构件斜截面承载力计算受弯构件斜截面承载力计算6.2 6.2 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算偏

19、心受拉构件斜截面受剪承载力计算二、计算公式二、计算公式3、要求：、要求：（1）由于箍筋和弯起钢筋的存在，所以至少可以承担）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大小的剪力，上式右边的计算值小于(Vsv+Vsb)时时,应取为应取为(Vsv+Vsb)。（2）为了保证箍筋占有一定数量的受剪承载力，箍筋）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，斜裂三、截面尺寸要求：防止端部斜压破坏，斜裂缝开展过大，要求缝开展过大，要求025. 0bhfKVc四、计算步骤四、计算步骤参见受弯抗剪承载力计算步骤。参见受弯抗剪承载力计算步骤。本章完本章完作业：作业：P64:P64:6 6课堂练习课堂练习单选（最佳）单选（最佳）BCAB课堂练习课堂练习单选（最佳）单选（最佳）DCBAThe EndThe End