4.钢筋混凝土受拉构件及受拉构件ppt课件

第4章钢筋混凝土受拉构件及受扭构件,一、钢筋混凝土受拉构件二、钢筋混凝土受扭构件,1,4.1钢筋混凝土受拉构件,钢筋混凝土受拉构件可分为轴心受拉构件和偏心受拉构件。当轴向拉力作用线与构件截面形心线重合时，为轴心受拉构件，如钢筋混凝土屋架的下弦杆、圆形水池等；当轴向拉力作用线偏离构件截面形心线或同时由轴心拉力和弯矩作用时,为偏心受拉构件,如钢筋混凝土矩形水池、双肢柱的肢杆等。,受拉构件除了需要进行正截面承载力或斜截面承载力计算外,根据不同的要求,还需进行抗裂或裂缝宽度验算。本节只介绍承载力计算方法。,2,受拉构件的截面形状一般为方形、矩形和圆形等对称截面，为方便施工，通常采用矩形截面。轴心受拉构件纵向受拉钢筋在截面中对称布置或沿截面周边均匀布置，宜选配直径小的受拉钢筋。轴心受拉构件一侧的受拉钢筋的配筋率应不小于0.2%和0.45ft/fy中的较大值。箍筋直径不宜小于6mm，间距不宜大于200mm，屋架腹杆不宜大于150mm。受拉钢筋必须采用焊接接头，仅圆形池壁或管中允许采用搭接接头；但接头应错开，搭接长度不应小于1.2la和300mm。,1、构造要求,一、钢筋混凝土轴心受拉构件,3,2、轴心受拉构件正截面承载力计算,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，正截面承载力公式如下：,纵向钢筋抗拉强度设计值；N轴心受拉承载力设计值。,轴心受拉构件从加载到破坏，其受力过程分为三个阶段：从加载到混凝土受拉开裂前，混凝土开裂后到钢筋即将屈服，受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。,4,5,偏心受拉构件按轴向拉力的作用位置不同，可分为大偏心受拉构件和小偏心受拉构件。当轴向拉力N作用在As和之间时，称为小偏心受拉构件；当轴向拉力作用在As和之外时，称为大偏心受拉构件。大、小偏心受拉构件的承载力计算公式截然不同。,1、正截面承载力计算,二、钢筋混凝土偏心受拉构件,6,（1）小偏心受拉公式：,当对称配筋时：,7,（2）大偏心受拉公式：,公式适用条件：,8,9,10,11,12,13,14,15,2、斜截面承载力计算,不等式右侧的一、二两项采用与受集中荷载的受弯构件相同的形式，第三项则考虑了轴向垃圾对抗剪强度的降低。考虑上面所说的构件内箍筋抗剪能力基本未变的特点，规范还要求上式右侧计算出的数值不得小于,计算公式：,16,6.2钢筋混凝土受扭构件,1、凡是由扭矩作用的构件统称为受扭构件。在钢筋混凝土结构中，纯扭构件是很少见的，在扭矩作用的同时往往还有弯矩、剪力作用。例如，钢筋混凝土雨篷梁、钢筋混凝土现浇框架边梁及单层工业生产厂房中的吊车梁等，都属于扭转且弯曲的构件，如图6-3所示。,17,18,2、扭转的类型：,（1）平衡扭转：,构件的扭矩是由荷载的直接作用所引起的，构件的内扭矩是用以平衡外扭矩即满足静力平衡条件所必需的，如雨篷梁、吊车梁等。,（2）协调扭转或附加扭转：,扭转由变形引起，并由变形连续条件所决定。如与次梁相连的边框架的主梁扭转。,图6-2协调扭转,本章主要讨论平衡扭转计算，协调扭转可用构造钢筋或内力重分布方法处理。,19,（3）抗扭钢筋的形式：,图6-3抗扭钢筋形式,抗弯纵向钢筋；,抗剪箍筋或箍筋+弯筋；,抗扭箍筋+沿截面周边均匀布置的纵筋，且箍筋与纵筋的比例要适当。,（4）受扭构件分类：,根据截面上存在的内力情况分为纯扭、弯扭、剪扭、弯剪扭。,土木工程中的受扭构件一般都是弯、剪、扭构件，纯扭极为少见。,20,理论分析及试验表明：矩形截面素混凝土纯扭构件在剪应力作用时，在构件截面长边的中点将产生主拉应力tp，其数值等于并与构件轴线成45。主拉应力tp使截面长边中点处混凝土首先开裂，出现一条与构件轴线成约45的斜裂缝ab，该裂缝迅速地向构件的底部和顶部及向内延伸至c和d，最后构件将形成三面受拉、一边受压的斜向空间曲面,如图6-4所示，构件随即破坏，该破坏具有突然性，属于典型的脆性破坏。,1、素混凝土纯扭构件的受力性能,6.2.2、素混凝土纯扭构件的受力性能及承载力计算,21,图6-4素混凝土纯扭构件,22,根据试验资料，素混凝土纯扭构件承载力计算公式为：,2、素混凝土纯扭构件的承载力计算,Tu=0.7ftWt,b、h分别为构件截面的短边尺寸和长边尺寸。,式中Wt受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩Wt=(3h-b),23,一般采用横向箍筋和纵向受力钢筋来承受扭矩的作用。受扭箍筋的形状必须做成封闭式的，箍筋的端部应做135弯钩，弯钩直线长度不小于箍筋直径的10倍。对受扭箍筋的直径和间距的要求与受弯构件箍筋的有关规定相同。受扭纵筋沿构件截面周边均匀、对称布置，且截面四角必须放置；其间距不应大于200mm和梁截面短边尺寸；受扭纵筋的接头和锚固均应满足受拉钢筋的有关规定。,6.2.3矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算,24,（1）适筋破坏当构件的抗扭箍筋和抗扭纵筋的数量配置适当时，随着扭矩的增加，首先是混凝土三面开裂，然后与开裂截面相交的受扭箍筋和抗扭纵筋达到屈服强度，最终受压面混凝土被压碎而导致构件破坏。构件破坏前有较大的变形和明显的外部特征，属于塑性破坏。,1、纯扭构件的受力性能和破坏形态,25,（2）少筋破坏当构件受扭箍筋和受扭纵筋的配置数量太少时，构件在扭矩的作用下，斜裂缝突然出现并迅速展开，与斜裂缝相交的受扭钢筋超过屈服强度被拉断，另一面的混凝土被压碎。这种破坏带有突然性，属于脆性破坏。（3）完全超筋或部分超筋破坏当受扭箍筋或纵筋配置过多时，在扭矩作用下，抗扭钢筋都没有达到屈服强度，而形成完全超筋；或箍筋和纵筋中相对较多的一种没有达到屈服强度形成部分超筋。不论完全超筋还是部分超筋，构件的破坏都是由于受压区混凝土被压碎所致，这种破坏也属于脆性破坏。,26,抗扭钢筋配筋率对受扭构件受力性能的影响,规范采用纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值进行控制，（0.61.7）,(6-3),受扭计算中对称布置的全部纵向钢筋截面面积；,受扭计算中沿截面周边所配置箍筋的单肢截面面积；,抗扭纵筋抗拉强度设计值；,抗扭箍筋抗拉强度设计值；,箍筋间距；,截面核芯部分周长，其中，和分别为截面核芯短边与长边长度.,27,实验表明：,当0.52.0一般两者可以发挥作用,规范规定：,0.61.7,当=1.2，纵筋和箍筋的用量比最佳。,28,规范给出钢筋混凝土纯扭构件抗扭承载力计算公式为：,2、纯扭构件承载力计算,式中ft混凝土的轴心抗拉强度设计值;Wt截面抗扭塑性抵抗矩；抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比；Acor截面核芯部分的面积，Acor=bcorhcor。,29,例题,有一钢筋混凝土矩形截面受纯扭构件，已知截面尺寸为bh=300500mm，配有4根直径为14mm的HRB335纵向钢筋。箍筋采用双肢箍，为HRB235，直径为8mm，间距为150mm。混凝土为C25，试求该截面所能承受的扭矩值。,解：,取,30,当构件同时承受剪力、弯矩和扭矩作用时，构件的抗剪、抗弯承载力将随扭矩的增加而降低；而构件的抗扭承载力将随剪力、弯矩的增加而降低。对于弯剪扭构件的计算，目前仅考虑剪扭之间的影响。规范引入系数t来反应剪扭之间相互影响程度，t称为剪扭构件的混凝土受扭承载力降低系数，其计算公式为：,6.2.4矩形截面钢筋混凝土弯剪扭构件承载力计算,0.5t1.0,31,（1）按抗剪承载力计算需要的抗剪单肢箍筋,1、剪扭构件承载力计算,抗剪承载力的计算公式为：,对于承受以集中荷载为主的矩形截面梁，其计算公式为：,改为：,32,抗扭承载力的计算公式为：,（2）按抗扭承载力计算需要的抗扭单肢箍筋,最终的单肢箍筋总用量：,抗扭纵筋的截面面积：,33,2、矩形截面弯扭构件承载力计算,图弯扭构件的钢筋叠加,34,先按受弯构件求Asm,梁底配筋As=Asm+平均分配到底边的Astl,按剪、扭构件求,2、弯剪扭构件承载力计算,35,规范规定，其纵筋截面面积由受弯承载力和受扭承载力所需的钢筋截面面积相叠加，箍筋截面面积则由受剪承载力和受扭承载力所需的箍筋截面面积相叠加，其具体计算方法如下：,弯矩按纯弯构件计算；,剪力按剪、扭构件计算；,扭矩验算是否要考虑剪、扭相关性。,分别计算，然后将钢筋面积叠加。,图弯剪扭构件的钢筋叠加,36,（1）确定截面尺寸并验算是否满足规范要求,（2）确定是