钢筋混凝土受拉构件及受扭构件学习教案

1、会计学1钢筋(gngjn)混凝土受拉构件及受扭构件第一页，共30页。5.1 钢筋(gngjn)混凝土受拉构件 钢筋混凝土受拉构件可分为轴心(zhu xn)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(zhu xn)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(zhu xn)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。压压压拉拉第1页/共29页第二页，共30页。轴心(zhu xn)受拉构件1、 构造(guzo)要求 截面形状：受拉构件的截面形状一般为方形、矩形和圆形等对称(duchn)截面，为

2、方便施工，通常采用矩形截面。布置原则：对称均匀布置，宜细不宜粗，宜多不宜少。纵筋：s max0.2%, 0.45ft/fy 箍筋：d 6mm，s 200mm ，屋架腹杆不宜大于150 mm。 连接：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300 mm。第2页/共29页第三页，共30页。N Nu= As fy N 轴向拉力(ll)的设计值As 纵向受拉钢筋(gngjn)截面面积fy 钢筋抗拉设计(shj)强度值2、正截面承载力计算计算公式：00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N (kN)平均应变 混凝

3、土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa.钢筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.152NtNt915152钢筋屈服混凝土开裂第3页/共29页第四页，共30页。 偏心受拉构件(gujin)按轴向拉力的作用位置不同，可分为大偏心受拉构件(gujin)和小偏心受拉构件(gujin)。偏心(pinxn)受拉构件1、 分类(fn li)小偏心受拉h0fyAsfyAseeNtu e0as和偏压不同开裂前：N位于As和As之间时，混凝土全截面受拉或 （部分混凝土受拉，部分混凝土受压）；开裂后：随着N的增大，

4、混凝土全截面受拉开裂后，拉力由钢筋承担最终钢筋屈服，截面达最大承载力第4页/共29页第五页，共30页。大偏心(pinxn)受拉N位于(wiy)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(jimin)的受力情况和大偏压类似最终受拉钢筋屈服，压区混凝土压碎，截面达最大承载力eeNtu e0h0fyAsfyAsas1fcx第5页/共29页第六页，共30页。混凝土不参加(cnji)工作小偏心(pinxn)受拉构件的承载力2、大小偏心(pinxn)受拉构件的承载力当对称配筋时： 第6页/共29页第七页，共30页。习题(xt)一钢筋混凝土偏心受拉构件，截面为矩形需承受轴向拉力设计值N=4

5、50kN,弯矩设计值混凝土强度等级C25，钢筋用HRB335级。试求：纵向受力钢筋截面面积第7页/共29页第八页，共30页。设计或复核(fh)承载力计算方法方法和大偏压类似，只是N 的方向不同大偏心(pinxn)受拉构件的承载力公式适用(shyng)条件：第8页/共29页第九页，共30页。习题(xt)池壁跨中水平向每米宽度上最大弯矩设计值试求：纵向受力钢筋截面面积某矩形水池，壁厚400mm，相应承受轴向拉力设计值N=400kN,混凝土强度，钢筋强度第9页/共29页第十页，共30页。B16250hb=1m第10页/共29页第十一页，共30页。 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

6、的形式，第三项则考虑了轴向拉力对抗剪强度(qingd)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：偏心受拉构件(gujin)斜截面承载力计算第11页/共29页第十二页，共30页。 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(jigu)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。5.2 钢筋(gngjn)混凝土受扭构件第12页/共29页第十三页，共30页。 理论分析及试验表明：矩形截面素混凝土纯扭构件在剪应

7、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(shuxin)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。 受扭构件(gujin)的受力特点第13页/共29页第十四页，共30页。 （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(jimin)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

8、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(xngnng)和破坏形态 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：均匀、对称布置，且四角必须放置；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(mnz)受拉钢筋的有关规定。第14页/共29页第十五页，共30页。 （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

9、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(b fen)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(b fen)超筋。不论完全超筋还是部分(b fen)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。第15页/共29页第十六页，共30页。 为使抗扭纵筋和抗扭箍筋都能有效地发挥作用，在构件破坏时同时(tngsh)或先后达到屈服强度，应对纵筋和箍筋的配筋强度比进行控制，其计算公式为

10、 ：实验(shyn)表明：当0.5 2.0 一般(ybn)两者可以发挥作用规范规定：0.6 1.7当 = 1.2， 纵筋和箍筋的用量比最佳。第16页/共29页第十七页，共30页。规范(gufn)给出钢筋混凝土纯扭构件抗扭承载力计算公式为： 纯扭构件(gujin)承载力计算式中：ft混凝土的轴心(zhu xn)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。第17页/共29页第十八页，共30页。 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

11、矩的增加而降低。对于(duy)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：弯剪扭构件(gujin)承载力计算对于(duy)承受以集中荷载为主的矩形截面梁，其计算公式为：一般构件：第18页/共29页第十九页，共30页。受扭构件(gujin)承载力计算方法叠加法纵筋：分别(fnbi)按受弯和受扭计算所需抗弯纵筋和抗扭纵筋，然后叠加；箍筋：分别(fnbi)按受扭和受剪计算所需各自用量，然后叠加；规范规定：相关弯、剪、扭即： 先按受弯构件求 Asm梁底配筋 As = Asm + 平均分配到底边的Astl

12、按剪、扭构件求第19页/共29页第二十页，共30页。（1）确定(qudng)截面尺寸并验算是否满足要求 （2）确定是否需要(xyo)进行受扭和受剪承载力计算可不计算(j sun)，按构造要求配置箍筋和抗扭纵筋 当 T 0.175ft Wt不考虑扭矩作用，按弯剪构件计算 可忽略剪力的作用：可仅计算受弯构件正截面承载力和纯扭构件的受扭承载力当或第20页/共29页第二十一页，共30页。（3）计算(j sun)箍筋用量 验算(yn sun)箍筋的最小配箍率：总箍筋用量为抗扭箍筋和抗剪箍筋之和，即： 抗剪承载力抗扭承载力第21页/共29页第二十二页，共30页。 计算受弯纵向(zn xin)钢筋截面面积As , 并验算最小配筋率。 计算受扭纵筋数量(shling)Astl , 并验算最小配筋率。 （4）计算(j sun)纵筋用量 第22页/共29页第二十三页，共30页。（1）验算(yn sun)截面尺寸解：（2）确定是否(sh fu)需要进行受扭和受剪承载力计算第23页/共29页第二十四页，共30页