受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算.ppt

第八章 受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算 本章內(nèi)容 8 1概述 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 8 4矩形截面偏心受拉構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 軸心受拉構(gòu)件 拉力作用在截面形心 屋架的下弦 受拉腹桿 圓形水池的池壁可近似按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算 偏心受拉構(gòu)件 拉力作用偏離截面形心 或截面上既有拉力又有彎矩 如承受節(jié)間荷載的屋架下弦或懸臂桁架的上弦 矩形水池的池壁等 8 1概述 8 1概述 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 一 受拉構(gòu)件的配筋形式及構(gòu)造要求 二 試驗(yàn)分析 三 軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 一 受拉構(gòu)件的配筋形式及構(gòu)造要求 縱筋 縱筋 箍筋 最小配筋率為避免脆性破壞 其截面配筋不能太少 箍筋一般不受力 它屬于構(gòu)造配筋 直徑 d 4 6mm 間距 屋架下弦桿 200mm 屋架腹桿 150mm 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 一 受拉構(gòu)件的配筋形式及構(gòu)造要求 返回上級(jí)目錄 鋼筋屈服 混凝土開裂 二 試驗(yàn)分析 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 試驗(yàn)分析 返回上級(jí)目錄 某軸心受拉構(gòu)件 結(jié)論 受力過(guò)程分三個(gè)工作階段 開裂前 線彈性 開裂至鋼筋屈服 裂縫不斷發(fā)展 鋼筋屈服到截面破壞 Nt基本不增加 首根裂縫出現(xiàn)后還會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)裂縫 但裂縫增至一定數(shù)量后便不在增加 軸心受拉破壞時(shí)混凝土裂縫貫通 縱向拉鋼筋達(dá)到其受拉屈服強(qiáng)度 極限承載力取決于鋼筋的用量和強(qiáng)度 二 試驗(yàn)分析 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 試驗(yàn)分析 返回上級(jí)目錄 三 軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 正截面承載力公式 縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 N 軸心受拉承載力設(shè)計(jì)值 依據(jù) 破壞時(shí)的受力狀態(tài) 受力簡(jiǎn)圖 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 三 軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 一 偏心受拉構(gòu)件的破壞特征 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 三 對(duì)稱配筋的矩形截面偏心受拉構(gòu)件計(jì)算 例題 8 2軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 2 大偏心受拉破壞 1 小偏心受拉破壞 與偏心矩e0有關(guān) 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算一 偏心受拉構(gòu)件的破壞特征 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 一 偏心受拉構(gòu)件的破壞特征 返回上級(jí)目錄 e0 h 2 as e0 h 2 as 小偏心受拉 和偏壓不同 N位于As和As 之間時(shí) 混凝土全截面受拉 或開始時(shí)部分混凝土受拉 部分混凝土受壓 隨著N的增大 混凝土全截面受拉 As側(cè)先開裂 但裂縫很快貫通整個(gè)截面 開裂后 拉力由鋼筋承擔(dān) 最終鋼筋屈服 截面達(dá)最大承載力 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 一 偏心受拉構(gòu)件的破壞特征 返回上級(jí)目錄 大偏心受拉 N位于As和As 之外時(shí) 部分混凝土受拉 部分混凝土受壓 開裂后 截面的受力情況和大偏壓類似 As適量 最終受拉鋼筋屈服 壓區(qū)混凝土壓碎 截面達(dá)最大承載力As過(guò)量 壓區(qū)混凝土先壓碎 As達(dá)不到屈服 破壞沒(méi)有預(yù)兆 設(shè)計(jì)中應(yīng)避免 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 一 偏心受拉構(gòu)件的破壞特征 返回上級(jí)目錄 一 小偏拉構(gòu)件e0 h 2 as 1 基本公式 式中e h 2 e0 as e h 2 e0 as 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 受拉構(gòu)件計(jì)算時(shí)無(wú)需考慮二次彎矩的影響 也無(wú)須考慮初始偏心距 直接按偏心距e0計(jì)算 fyA s fyAs 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 2 小偏拉截面設(shè)計(jì)已知構(gòu)件尺寸 材料強(qiáng)度等級(jí)和內(nèi)力 求配筋 3 小偏拉承載力校核一般已知構(gòu)件尺寸 配筋 材料強(qiáng)度 偏心距e0 由式 1 和式 2 都可直接求出N 并取其較小者作為設(shè)計(jì)值 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 二 大偏拉構(gòu)件e0 h 2 as 1 基本公式 式中e e0 h 2 as 適用條件 1fc f yA s fyAs 在大偏心拉力作用下 臨截面破壞之前雖然開裂 但沒(méi)有裂通 仍然有混凝土受壓區(qū)存在 離偏心力較近一側(cè)的鋼筋受拉屈服 在一般情況下屈服 特殊情況下也可能不屈服 構(gòu)件破壞時(shí) 如果鋼筋A(yù)s和A s的應(yīng)力都達(dá)到屈服強(qiáng)度 根據(jù)平衡條件則能得到計(jì)算公式 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 采用了大偏壓計(jì)算的基本假定 2 大偏拉構(gòu)件截面設(shè)計(jì) 1 大偏拉第一種情況 已知As 求As 若 若x 2as 時(shí) As 達(dá)不到屈服強(qiáng)度 一種方法是取x 2as 則由Ne Asfy h0 as 可計(jì)算As 另一種方法是取As 0 按單筋受彎構(gòu)件計(jì)算As 選兩種方法的較小值A(chǔ)s 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 處理 調(diào)整截面尺寸或砼強(qiáng)度等級(jí) 或按As與As 均未知情形計(jì)算 若x bh0時(shí) 說(shuō)明 截面尺寸過(guò)小 砼強(qiáng)度等級(jí)過(guò)低或者已配的As 過(guò)小 這種情況下受壓區(qū)混凝土將可能先于受拉鋼筋屈服而被壓碎 這與超筋受彎構(gòu)件的破壞形式類似 由于這種破壞是無(wú)預(yù)告的和脆性的 而受拉鋼筋的強(qiáng)度也沒(méi)有得到充分利用 這種情況應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中避免 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 由合力公式可得As 2 大偏拉第二種情況 As 和As均未知 補(bǔ)充條件 令 由向As取矩公式可得As 若求得的As 為負(fù)值或小于As min 則應(yīng)按構(gòu)造要求配置As 然后按第一種情況 已知As 求As 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 1 若 則滿足大偏拉公式的應(yīng)用條件 由合力公式可求N 2 若x 2as 則近似假設(shè)x 2as 由向As 取矩公式可求N 3 若x bh0 表明As配置過(guò)多 達(dá)不到屈服 先求受拉鋼筋的應(yīng)力 再對(duì)N取矩 重新求的x 代入合力公式可求的N 3 大偏拉承載力校核 由兩基本公式消去N 解得x 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 二 偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 三 對(duì)稱配筋的矩形截面偏心受拉構(gòu)件 截面設(shè)計(jì) 對(duì)稱配筋時(shí)必有 因此 按不對(duì)稱配筋時(shí)的情形處理 截面校核 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 三 對(duì)稱配筋的矩形截面偏心受拉構(gòu)件 返回上級(jí)目錄 按x 2 s的情況 對(duì)As 取力矩中心 例題 解 1 已知條件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屬大偏拉 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 縱 HRB335 求As及As 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 例題 返回上級(jí)目錄 3 求As及As 補(bǔ)充 b 由基本公式第二式 向As取矩 139792500 0則應(yīng)按 min 0 2 As 0 002bh 500mm2選5根12 即12 200 As實(shí) 565mm2再按As 已知的情況求As 例題 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 3 已知As 求As由向As取矩公式 x h0 0 0423 225 9 45mm 2as 500mm有兩種方法 例題 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 一是取x 2as 由向As 取矩公式可求As 即 另一是設(shè)As 0 按單筋截面計(jì)算As 由向As取矩公式得 由合力公式 取兩者較小者As 1864mm2 選16 110 As實(shí) 1828mm2 截面配筋如圖 例題 8 3偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 8 4矩形截面偏心受拉構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 偏心受拉構(gòu)件 一般同時(shí)還作用有剪力V 故還應(yīng)進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算 偏心受拉斜截面受力特點(diǎn)試驗(yàn)表明 1 在剪拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下 砼的抗剪強(qiáng)度隨拉應(yīng)力的增加而減小 2 不論剪壓區(qū)高度的大小或甚至無(wú)剪壓區(qū) 與斜裂縫相交的箍筋抗剪能力并不受軸心拉力的影響 保持與受彎構(gòu)件相似的水平 8 3矩形截面偏心受拉構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 返回上級(jí)目錄 箍筋構(gòu)造要求 直徑 間距 配箍率 形式等 同受彎構(gòu)件 為防止斜拉破壞 斜裂縫貫通全截面 箍筋承擔(dān)的剪力值 根據(jù)偏心受拉斜截面受力特點(diǎn) 其承載力公式如下 與偏壓構(gòu)件抗剪承載力的比較 8 3矩形截面偏心受拉構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 N 與剪力設(shè)計(jì)值V相應(yīng)的軸向拉力設(shè)計(jì)值 N的作用點(diǎn)在截面兩側(cè)的鋼筋之間 即e0 h 2 as時(shí)當(dāng)e0 h 6時(shí) 截面上砼全部受拉 只是靠近軸向力N一側(cè)的拉應(yīng)力要大些 如果h 6 e0 h 2 as 則遠(yuǎn)離軸向力一側(cè)的砼有部分受壓 隨著N的增大 砼的拉應(yīng)力也不斷增大 當(dāng)拉應(yīng)力較大一側(cè)邊緣的拉應(yīng)力達(dá)到砼的抗拉強(qiáng)度時(shí) 截面開裂 對(duì)于e0 h 6的情形 開裂后裂縫將迅速貫通 對(duì)h 6 e0 h 2 as的情形 由于開裂后拉區(qū)砼退出工作 根據(jù)截面上的平衡條件 壓區(qū)的壓應(yīng)力也隨之消失 并且轉(zhuǎn)換成拉應(yīng)力 最終裂縫也會(huì)貫通 因此小偏心受拉構(gòu)