第6章受拉构件正截面的性能与设计

1、n 轴心受拉构件承载力计算 n 大偏心受拉构件承载力计算n 小偏心受拉构件承载力计算6 6 受拉构件正截面的性能与设计受拉构件正截面的性能与设计6.1 6.1 概述概述 受拉构件受拉构件( (通常不用钢筋混凝土做受拉构件）分类：通常不用钢筋混凝土做受拉构件）分类： 轴心受拉构件：纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合。轴心受拉构件：纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合。 偏心受拉构件：纵向拉力作用线与构件截面形心轴线不重合。它介于偏心受拉构件：纵向拉力作用线与构件截面形心轴线不重合。它介于轴拉构件和受弯构件之间。轴拉构件和受弯构件之间。 工程上，理想的轴拉构件实际上是不存在的，但对于屋架的受拉弦

2、杆工程上，理想的轴拉构件实际上是不存在的，但对于屋架的受拉弦杆以及拱的拉杆和钢筋混凝土圆形仓储结构等，可近似按轴心受拉构件计算。以及拱的拉杆和钢筋混凝土圆形仓储结构等，可近似按轴心受拉构件计算。n 轴心受拉构件的受力特点轴心受拉构件的受力特点00.10.20.3 0.40.50.60.720406080100120/mm伸长量伸长量拉力拉力(kN)NNNN第一阶段第一阶段 抗裂验算的依据抗裂验算的依据 第二阶段第二阶段 裂缝宽裂缝宽度验算的依据度验算的依据 第三阶段第三阶段 承载力承载力计算的依据计算的依据 6.2 6.2 轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉构件正截面承载力计算6.2 6.2

3、 轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉构件正截面承载力计算(1) (1) 混凝土开裂前混凝土开裂前 开始加载时，轴心拉力很小，混凝土和钢筋都处于弹性受力状态。开始加载时，轴心拉力很小，混凝土和钢筋都处于弹性受力状态。如果荷载继续增加，混凝土和钢筋的应力仍将继续加大，当混凝土的如果荷载继续增加，混凝土和钢筋的应力仍将继续加大，当混凝土的应变达到其极限拉应变时，构件即将开裂。应变达到其极限拉应变时，构件即将开裂。(2) (2) 混凝土开裂后混凝土开裂后 构件开裂后，裂缝截面与构件轴线垂直，并且贯穿于整个截面构件开裂后，裂缝截面与构件轴线垂直，并且贯穿于整个截面（截面全部裂通）。在裂缝截面上，混凝土

4、退出工作，即不能承担拉（截面全部裂通）。在裂缝截面上，混凝土退出工作，即不能承担拉力，所有外力全部由钢筋承受。在开裂前和开裂后的瞬间，裂缝截面力，所有外力全部由钢筋承受。在开裂前和开裂后的瞬间，裂缝截面处的钢筋应力发生突变。由于钢筋的抗拉强度远高于混凝土的抗拉强处的钢筋应力发生突变。由于钢筋的抗拉强度远高于混凝土的抗拉强度，所以构件开裂一般并不意味着丧失承载力，因而荷载还可以继续度，所以构件开裂一般并不意味着丧失承载力，因而荷载还可以继续增加，新的裂缝也将产生，原有的裂缝将随荷载的增加不断加宽。到增加，新的裂缝也将产生，原有的裂缝将随荷载的增加不断加宽。到一定程度时，裂缝会出齐，新的裂缝不会再

5、出现。一定程度时，裂缝会出齐，新的裂缝不会再出现。(3) (3) 破坏阶段破坏阶段 当钢筋屈服时，构件进入破坏阶段。当钢筋屈服时，构件进入破坏阶段。n 承载力计算公式及应用承载力计算公式及应用p轴心受拉构件破坏时，全部拉力轴心受拉构件破坏时，全部拉力由钢筋来承受；由钢筋来承受；p正截面受拉承载力设计表达式为正截面受拉承载力设计表达式为：uysNNf ANfyAsAsn N 轴心拉力设计值；轴心拉力设计值；n Nu 轴心受拉承载力设计值；轴心受拉承载力设计值；n fy 钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；n As 受拉钢筋的全部截面面积。受拉钢筋的全部截面面积。p计算简图计算简图6.2 6.

6、2 轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉构件正截面承载力计算6.2 6.2 轴心受拉构件正截面承载力计算轴心受拉构件正截面承载力计算n 小偏心受拉破坏小偏心受拉破坏p当纵向拉力当纵向拉力N 作用于拉压纵筋合力点以内时，作用于拉压纵筋合力点以内时，发生小偏心受拉破坏。发生小偏心受拉破坏。p初始偏心矩的范围初始偏心矩的范围p破坏特点破坏特点n当采用非对称配筋时，只有当纵向拉力作用于钢筋当采用非对称配筋时，只有当纵向拉力作用于钢筋截面面积的截面面积的“塑性中心塑性中心”时，两侧纵向钢筋才会同时，两侧纵向钢筋才会同时达到屈服强度时达到屈服强度n如果采用对称配筋方式，则构件破坏时，只有纵向如果采用对称配

7、筋方式，则构件破坏时，只有纵向拉力近侧钢筋拉力近侧钢筋AS达到屈服强度，另一侧钢筋达到屈服强度，另一侧钢筋AS达达不到屈服强度。不到屈服强度。sANue0TT sA 0s2hea6.3 6.3 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n 大偏心受拉破坏大偏心受拉破坏p当纵向拉力当纵向拉力N 作用于拉压纵筋合力点以外时，作用于拉压纵筋合力点以外时，发生大偏心受拉破坏。发生大偏心受拉破坏。p初始偏心矩的范围初始偏心矩的范围p破坏特点破坏特点n破坏特征与配筋数量多少有关破坏特征与配筋数量多少有关; ;n当当AS数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后受压钢

8、筋达到屈服强度，受压边缘砼达到极受压钢筋达到屈服强度，受压边缘砼达到极限压应变，与大偏心受压破坏特征类似。设限压应变，与大偏心受压破坏特征类似。设计时以这种破坏形式为依据；计时以这种破坏形式为依据；n当当A AS S数量过多时，首先受压区混凝土被压坏数量过多时，首先受压区混凝土被压坏，受压钢筋应力能够达到屈服强度，但受拉，受压钢筋应力能够达到屈服强度，但受拉钢筋不屈服，这种破坏形式具有脆性性质，钢筋不屈服，这种破坏形式具有脆性性质，设计时应予以避免。设计时应予以避免。0s2heasANue0TT sA 6.3 6.3 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n 小偏心受拉构件的

9、计算简图小偏心受拉构件的计算简图p基本设计假定基本设计假定n为使钢筋能够达到屈服，应使纵向拉力为使钢筋能够达到屈服，应使纵向拉力 N 与与钢筋截面面积的钢筋截面面积的“塑性中心塑性中心”重合。重合。n于是，小偏心受拉构件截面应力计算图形中于是，小偏心受拉构件截面应力计算图形中两侧钢筋的应力均取为两侧钢筋的应力均取为 fy 。sANue0ysf Aysf A sA bhassae euys0suys0ss0s022 N ef AhaN ef Ahaheaeheaen 基本计算公式基本计算公式6.3 6.3 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n 大偏心受拉构件的计算简图大偏心

10、受拉构件的计算简图esANue0ysf Aysf A sA bhassa e xa a1fcn 基本计算公式基本计算公式uysys1cu1c0ys0suysys1c02u1cs0ys0s()2 NNf Af Af bxxNeN ef bx hf AhaNNf Af Af bhNeN efbhf Ahaa aa aa a a aa an 公式适用条件公式适用条件sb02 axh n x 2as 的处理方法的处理方法uys0s()N ef A ha6.3 6.3 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0s0s22heeaheea截面设计截面设计对称配筋对称配筋非对称配筋非对称配筋ssy0s NeAAfha0s,2小偏拉hea0s,2大偏拉heasy0ssy0s N eAfhaN eAfhas与均未知ssAAs已知求sAAb 2 sxasy0s()NeAfhays0ss21c0() Nef A haf bha aa ass0211 2 bah a a 1c0yssy f bhf ANAfaa( +) =m i n=ssbAA 21bbc0sy0s(1 0.5)() Nef bhAfhaa a minminsAbh 6.3 6.3 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受力类型最小配筋百分率受压构件全部纵向钢筋强度等级500MPa0.50