建筑结构-项目4-4.3 钢筋混凝土受拉构件

高职高专建筑工程技术专业建筑结构BuildingStructure——项目化教学配套课件——混凝土结构·砌体结构·钢结构建筑结构教材编写组

4.3钢筋混凝土受拉构件

模块二钢筋混凝土结构项目4设计钢筋混凝土基本受力构件

目录CONTENTS

4.3.1钢筋混凝土轴心受拉构件构造要求·正截面受力过程·正截面承载力计算公式（4-66）

4.3.2钢筋混凝土偏心受拉构件大小偏心判别·小偏心承载力（4-67~69）·大偏心承载力（4-70~72）·计算例题

拓展斜截面受剪承载力与小结偏心受拉构件斜截面受剪承载力（4-73）·本节知识小结·思考练习

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件学习目标

知识目标•理解受拉构件的分类及工程应用•掌握轴心受拉构件的构造要求•掌握轴心受拉正截面承载力计算•理解大小偏心受拉的判别方法•掌握偏心受拉正截面承载力计算•了解偏心受拉斜截面受剪计算

能力目标•能正确判别轴心与偏心受拉构件•能判别大偏心与小偏心受拉•能运用公式进行受拉构件配筋计算•能根据计算结果合理选配钢筋•能识读受拉构件的平法施工图•能验算受拉构件的配筋率要求

素质目标•树立结构安全第一的工程意识•培养严谨细致的计算习惯•增强规范意识和标准执行力•建立理论联系实际的学习方法•培育工匠精神和职业责任感•提升团队协作与沟通表达能力1

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件工程导入—受拉构件在工程中的应用

工业厂房钢屋架下弦杆受拉实景

轴心受拉构件—屋架下弦杆、圆形水池钢筋混凝土屋架的下弦杆在节点荷载作用下承受轴向拉力；圆形水池池壁在水压力作用下产生环向拉力，拉力作用线通过截面形心，均属于轴心受拉构件。

偏心受拉构件—矩形水池、双肢柱肢杆矩形水池池壁在水压力作用下同时承受轴向拉力和弯矩，属于偏心受拉；厂房排架结构中的双肢柱，其肢杆在水平荷载和竖向荷载共同作用下也承受偏心拉力。

思考：为什么受拉构件需要进行抗裂或裂缝宽度验算？受拉构件除需进行正截面承载力及斜截面承载力计算外，还应根据不同使用要求进行抗裂或裂缝宽度验算。混凝土抗拉强度很低，受拉构件极易开裂，裂缝过宽不仅影响结构耐久性，还可能造成水池渗漏等使用功能问题。本节重点介绍承载力计算方法。2

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件4.3.1轴心受拉构件—构造要求与受力特点

一、截面形式与钢筋布置受拉构件截面一般为方形、矩形和圆形等对称截面，为方便施工通常采用矩形截面。纵向受拉钢筋在截面中对称布置或沿截面周边均匀布置。

二、配筋率与钢筋直径要求从限制裂缝宽度角度考虑，宜选配直径较小的受拉钢筋。一侧受拉钢筋配筋率应不小于0.2%和0.45ft/fy中的较大值。

三、钢筋接头要求轴心受拉构件及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎接头，应采用焊接或机械连接。

受力特点：轴向拉力N作用线与构件截面形心线重合，截面上拉应力均匀分布，混凝土开裂后拉力全部由钢筋承担。3

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件4.3.1轴心受拉构件—正截面承载力计算

受力过程三阶段第一阶段（开裂前）：拉力由混凝土和钢筋共同承担第二阶段（开裂后）：裂缝截面混凝土退出工作，拉力全部由钢筋承担第三阶段（破坏时）：钢筋应力达到屈服强度，构件达到极限承载力

正截面承载力计算公式N—轴向拉力设计值（N）fy—纵向受拉钢筋抗拉强度设计值（N/mm²）As—纵向受拉钢筋截面面积（mm²）

关键结论：轴心受拉构件破坏时，混凝土早已开裂退出工作，极限承载力完全由纵向受拉钢筋控制，与混凝土强度等级无关。因此，提高受拉钢筋强度是提高轴心受拉构件承载力的最有效途径。4

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件4.3.2偏心受拉构件—分类与大小偏心判别

偏心受拉构件按轴向拉力的作用位置不同，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A's之间时，为小偏心受拉；当轴向拉力作用在As和A's之外时，为大偏心受拉。

小偏心受拉判别条件：e0≤h/2-as受力特点：截面混凝土贯通开裂，拉力由两侧钢筋承担，As和A's均受拉屈服教材图：图4-71

大偏心受拉判别条件：e0>h/2-as受力特点：截面部分受拉、部分受压，与大偏心受压相似，As受拉、A's受压教材图：图4-72

判别步骤：先计算偏心距e0=M/N，再与h/2-as比较。e0≤h/2-as为小偏心受拉，e0>h/2-as为大偏心受拉。两者承载力计算公式截然不同，判别是计算的前提。5

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件4.3.2小偏心受拉构件—承载力计算与例题

受力特点：截面混凝土贯通开裂，拉力由两侧钢筋承担，破坏时As和A's拉应力均达到屈服强度。图4-71小偏心受拉

承载力计算公式（4-67、4-68）

对称配筋时（4-69）

公式说明：e=h/2-e0-as，e'=h/2+e0-a's。小偏心受拉时，离拉力较远一侧的钢筋A's也受拉，这是与大偏心受拉最本质的区别。对称配筋时直接用式（4-69）计算，非对称配筋需联立（4-67）（4-68）分别求解As和A's。6

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件4.3.2大偏心受拉构件—正截面承载力计算

受力特征：与大偏心受压相似，截面一部分受拉、另一部分受压。破坏时As和A's均达到屈服，受压区混凝土达到抗压强度设计值。图4-72大偏心受拉

基本公式（4-70、4-71）

x<2a's时的简化公式（4-72）

大小偏心受拉对比：小偏心受拉时全截面受拉，混凝土贯通开裂，两侧钢筋均受拉屈服，公式不含混凝土项；大偏心受拉时截面有受压区，混凝土参与受压，公式形式与大偏心受压类似，含α1fcbx项。判别条件e0与h/2-as的大小关系是选择公式的关键。7

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件斜截面受剪承载力

偏心受拉构件斜截面受剪承载力（4-73）轴向拉力的存在使受剪承载力明显降低，公式中减去0.2N项。剪跨比λ=a/h0，λ<1.5取1.5，λ>3取3。计算值小于箍筋项时取箍筋项，且不小于0.36ftbh0。8

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件本节小结

本节知识小结•受拉构件分轴心受拉和偏心受拉两类•轴心受拉：N≤fyAs，承载力由钢筋控制•偏心受拉：e0≤h/2-as为小偏心，e0>h/2-as为大偏心•小偏心：全截面受拉，两侧钢筋均屈服•大偏心：部分受压，公式类似大偏心受压•斜截面受剪需考虑轴向拉力的降低作用9

建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件思考练习

1.轴心受拉构件为什么要限制裂缝宽度？构造上采取哪些措施？2.大小偏心受拉的判别条件是什么？两者受力特征有何本质区别？3.小偏心受拉构件对称配筋时，As和A's如何计算？4.轴向拉力为什么会降低构件的斜截面受剪承载力？5.完成教材习题：某偏心受拉构件b×h=200×300mm，N=300kN，M=20kN·m，试判别大小偏心并计算配筋。10建筑结构·4.3钢筋混凝土受拉构件11参考答案1.轴心受拉构件限制裂缝宽度的原因及措施原因：混凝土开裂后退出工作，拉力全由钢筋承担。裂缝过宽会导致钢筋锈蚀、降低耐久性、影响正常使用和外观。构造措施：①纵筋对称或沿周边均匀布置；②宜选配直径较小的受拉钢筋，减小裂缝宽度；③一侧受拉钢筋配筋率≥0.2%和0.45ft/fy较大值；④纵向受力钢筋不得采用绑扎接头。2.大小偏心受拉判别及受力特征区别判别条件（e0=M/N）：e0≤h/2-as：小偏心受拉（拉力在As与A's之间）e0＞h/2-as：大偏心受拉（拉力在As与A's之外）本质区别：小偏心：截面全部受拉，裂缝贯通，两侧钢筋均受拉屈服；大偏心：截面部分受拉、部分受压，存在受压区混凝土。3.小偏心受拉对称配筋计算基本公式：Ne=fyA's(h0-a's)，Ne'=fyAs(h0-a's)对称配筋时（As=A's）：As=A's=Ne'/[fy(h0-a's)]其中：e'=e0+h/2-a's计算步骤：①判别e0≤h/2-as；②求h0；③求e'；④代入公式求As；⑤选配并验算。4.轴向拉力降低斜截面受剪承载力的原