受拉构件的承载力计算.ppt

第八章 受拉构件的承载力计算 本章内容 8 1概述 8 2轴心受拉构件正截面承载力计算 8 3偏心受拉构件正截面承载力计算 8 4矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算 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 8 1概述 8 1概述 8 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 二 试验分析 三 轴心受拉构件承载力计算 一 受拉构件的配筋形式及构造要求 纵筋 纵筋 箍筋 最小配筋率为避免脆性破坏 其截面配筋不能太少 箍筋一般不受力 它属于构造配筋 直径 d 4 6mm 间距 屋架下弦杆 200mm 屋架腹杆 150mm 8 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 钢筋屈服 混凝土开裂 二 试验分析 8 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 某轴心受拉构件 结论 受力过程分三个工作阶段 开裂前 线弹性 开裂至钢筋屈服 裂缝不断发展 钢筋屈服到截面破坏 Nt基本不增加 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 极限承载力取决于钢筋的用量和强度 二 试验分析 8 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 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 轴心受拉承载力设计值 依据 破坏时的受力状态 受力简图 8 2轴心受拉构件正截面承载力计算 三 轴心受拉构件承载力计算 返回上级目录 8 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 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 例题 8 2轴心受拉构件正截面承载力计算 2 大偏心受拉破坏 1 小偏心受拉破坏 与偏心矩e0有关 8 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 8 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 e0 h 2 as e0 h 2 as 小偏心受拉 和偏压不同 N位于As和As 之间时 混凝土全截面受拉 或开始时部分混凝土受拉 部分混凝土受压 随着N的增大 混凝土全截面受拉 As侧先开裂 但裂缝很快贯通整个截面 开裂后 拉力由钢筋承担 最终钢筋屈服 截面达最大承载力 8 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 大偏心受拉 N位于As和As 之外时 部分混凝土受拉 部分混凝土受压 开裂后 截面的受力情况和大偏压类似 As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As过量 压区混凝土先压碎 As达不到屈服 破坏没有预兆 设计中应避免 8 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 一 小偏拉构件e0 h 2 as 1 基本公式 式中e h 2 e0 as e h 2 e0 as 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 fyA s fyAs 8 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 2 小偏拉截面设计已知构件尺寸 材料强度等级和内力 求配筋 3 小偏拉承载力校核一般已知构件尺寸 配筋 材料强度 偏心距e0 由式 1 和式 2 都可直接求出N 并取其较小者作为设计值 8 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 二 大偏拉构件e0 h 2 as 1 基本公式 式中e e0 h 2 as 适用条件 1fc f yA s fyAs 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 在一般情况下屈服 特殊情况下也可能不屈服 构件破坏时 如果钢筋As和A s的应力都达到屈服强度 根据平衡条件则能得到计算公式 8 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 采用了大偏压计算的基本假定 2 大偏拉构件截面设计 1 大偏拉第一种情况 已知As 求As 若 若x 2as 时 As 达不到屈服强度 一种方法是取x 2as 则由Ne Asfy h0 as 可计算As 另一种方法是取As 0 按单筋受弯构件计算As 选两种方法的较小值As 8 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 处理 调整截面尺寸或砼强度等级 或按As与As 均未知情形计算 若x bh0时 说明 截面尺寸过小 砼强度等级过低或者已配的As 过小 这种情况下受压区混凝土将可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 8 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 由合力公式可得As 2 大偏拉第二种情况 As 和As均未知 补充条件 令 由向As取矩公式可得As 若求得的As 为负值或小于As min 则应按构造要求配置As 然后按第一种情况 已知As 求As 8 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 1 若 则满足大偏拉公式的应用条件 由合力公式可求N 2 若x 2as 则近似假设x 2as 由向As 取矩公式可求N 3 若x bh0 表明As配置过多 达不到屈服 先求受拉钢筋的应力 再对N取矩 重新求的x 代入合力公式可求的N 3 大偏拉承载力校核 由两基本公式消去N 解得x 8 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 三 对称配筋的矩形截面偏心受拉构件 截面设计 对称配筋时必有 因此 按不对称配筋时的情形处理 截面校核 8 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 按x 2 s的情况 对As 取力矩中心 例题 解 1 已知条件C20 ft 1 1N mm2 fc 9 6N mm2 HRB335 fy fy 300N mm2 h0 250 25 225mm 2 判大小偏拉e0 M N 84000000 300000 280mm h 2 as 250 2 25 100mm属大偏拉 e e0 h 2 as 280 250 2 25 180mm 例6 2 已知b h 1000 250mm as as 25mm N 300kN M 84kN m 砼 C20 纵 HRB335 求As及As 8 3偏心受拉构件正截面承载力计算 例题 返回上级目录 3 求As及As 补充 b 由基本公式第二式 向As取矩 139792500 0则应按 min 0 2 As 0 002bh 500mm2选5根12 即12 200 As实 565mm2再按As 已知的情况求As 例题 8 3偏心受拉构件正截面承载力计算 返回上级目录 3 已知As 求As由向As取矩公式 x h0 0 0423 225 9 45mm 2as 500mm有两种方法 例题 8 3偏心受拉构件正截面承载力计算 返回上级目录 一是取x 2as 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16 110 As实 1828mm2 截面配筋如图 例题 8 3偏心受拉构件正截面承载力计算 返回上级目录 8 4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试验表明 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 8 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 箍筋构造要求 直径 间距 配箍率 形式等 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 与偏压构件抗剪承载力的比较 8 3矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算 N 与剪力设计值V相应的轴向拉力设计值 N的作用点在截面两侧的钢筋之间 即e0 h 2 as时当e0 h 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 6 e0 h 2 as 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e0 h 6的情形 开裂后裂缝将迅速贯通 对h 6 e0 h 2 as的情形 由于开裂后拉区砼退出工作 根据截面上的平衡条件 压区的压应力也随之消失 并且转换成拉应力 最终裂缝也会贯通 因此小偏心受拉构