土建工程與基礎(chǔ)課件113.8鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的計算

1、受拉構(gòu)件的概念和分類受拉構(gòu)件的概念和分類軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算 偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計算偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計算 偏心受拉構(gòu)件抗裂度和裂縫寬度驗算偏心受拉構(gòu)件抗裂度和裂縫寬度驗算偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算3.8 3.8 鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的計算鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的計算 第3章 結(jié)構(gòu)與構(gòu)件計算nnnn第 3 章結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計所依據(jù)的兩種狀態(tài)：結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計所依據(jù)的兩種狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)（承載能力極限狀態(tài)（ultimate limit states）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力結(jié)構(gòu)或構(gòu)

2、件達到最大承載能力, ,或達到不適于繼續(xù)承載的變或達到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)形的極限狀態(tài). . v（1 1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）； v（2 2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；變形而不適于繼續(xù)承載； v（3 3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系； v（4 4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）；）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）； v（5 5）地基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。）地

3、基喪失承載能力而破壞（如失穩(wěn)等）。 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) gb50068-2001 gb50068-2001第 3 章結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計正常使用極限狀態(tài)（正常使用極限狀態(tài)（serviceability limit states ）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)態(tài). . v(1) (1) 影響正常使用或外觀的變形影響正常使用或外觀的變形; ; v(2) (2) 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； v(3) (3) 影響正常使用的振動；

4、影響正常使用的振動； v(4) (4) 影響正常使用的其他特定狀態(tài)；影響正常使用的其他特定狀態(tài)；大偏心受拉大偏心受拉 小偏心受拉小偏心受拉 軸向拉力軸向拉力n作用在縱向鋼筋作用在縱向鋼筋as合力點及合力點及a s合力點范圍以外合力點范圍以外 軸向拉力軸向拉力n作用在縱向鋼筋作用在縱向鋼筋as合力點及合力點及a s合力點之間合力點之間 偏心受拉構(gòu)件偏心受拉構(gòu)件 偏心受拉構(gòu)件截面上作用有偏心距為偏心受拉構(gòu)件截面上作用有偏心距為e0的軸向拉力的軸向拉力 軸心受拉構(gòu)件：外力作用線與構(gòu)件軸線重合軸心受拉構(gòu)件：外力作用線與構(gòu)件軸線重合偏心受拉構(gòu)件：外力作用線與構(gòu)件軸線不重合偏心受拉構(gòu)件：外力作用線與構(gòu)件軸

5、線不重合nnnn3.8.1 3.8.1 受拉構(gòu)件的概念和分類受拉構(gòu)件的概念和分類 鋼筋混凝土桁架或拱拉桿、受內(nèi)壓力作用的環(huán)形鋼筋混凝土桁架或拱拉桿、受內(nèi)壓力作用的環(huán)形截面管壁及圓形貯液池的筒壁等，通常按截面管壁及圓形貯液池的筒壁等，通常按軸心受拉軸心受拉構(gòu)件構(gòu)件計算。計算。矩形水池的池壁、矩形剖面料倉或煤斗的壁板、矩形水池的池壁、矩形剖面料倉或煤斗的壁板、受地震作用的框架邊柱，以及雙肢柱的受拉肢，屬受地震作用的框架邊柱，以及雙肢柱的受拉肢，屬于于偏心受拉構(gòu)件偏心受拉構(gòu)件。受拉構(gòu)件除軸向拉力外，還可能同時受彎矩和剪受拉構(gòu)件除軸向拉力外，還可能同時受彎矩和剪力作用。力作用。圖3-8-1 工程實例n

6、nnn圖3-8-2 大小偏心受拉構(gòu)件的界限（1）當(dāng)偏心距）當(dāng)偏心距e0h/2-a時，屬于小偏心受拉構(gòu)件；時，屬于小偏心受拉構(gòu)件；（2）當(dāng)偏心距）當(dāng)偏心距e0h/2-a時時，屬于大偏心受拉構(gòu)件。屬于大偏心受拉構(gòu)件。hhhb(a) (b) (c) 1. 三個受力階段：三個受力階段：第第階段：階段：為從加載到混凝土受拉開裂前為從加載到混凝土受拉開裂前，混凝土拉應(yīng)力達到軸心抗拉強度，應(yīng)變，混凝土拉應(yīng)力達到軸心抗拉強度，應(yīng)變接近極限拉應(yīng)變，構(gòu)件即將出現(xiàn)裂縫。接近極限拉應(yīng)變，構(gòu)件即將出現(xiàn)裂縫。第第階段：階段：為混凝土開裂后至鋼筋即將屈服為混凝土開裂后至鋼筋即將屈服，出現(xiàn)貫穿截面的裂縫，混凝土退出工，出現(xiàn)貫

7、穿截面的裂縫，混凝土退出工作，鋼筋承擔(dān)全部拉力。作，鋼筋承擔(dān)全部拉力。 第第階段：為階段：為受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼 筋達到屈服筋達到屈服。破壞。破壞。2. 正截面承載力計算公式正截面承載力計算公式：n為軸向拉力的設(shè)計值；為軸向拉力的設(shè)計值；fy為鋼筋抗拉強度設(shè)計值；為鋼筋抗拉強度設(shè)計值；as為全部受拉鋼筋的截面面積為全部受拉鋼筋的截面面積3.8.2 3.8.2 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計算 syafn 3. 軸心受拉構(gòu)件的抗裂度驗算軸心受拉構(gòu)件的抗裂度驗算計算截面的換算截面計算截面的縱向力構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)組合作用下混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值混凝

8、土拉應(yīng)力限制系數(shù)力驗收截面的混凝土拉應(yīng)荷載短期效應(yīng)組合下所抗裂驗算公式00anffanktkctcktkctkck大偏心受拉破壞形態(tài)：大偏心受拉破壞形態(tài)：軸向拉力軸向拉力n在在as外外側(cè)，側(cè)，as一側(cè)受拉，一側(cè)受拉，as一側(cè)受壓，混凝土開一側(cè)受壓，混凝土開裂后不會形成貫通整個截面的裂縫。裂后不會形成貫通整個截面的裂縫。最后，與大偏心受壓情況類似，最后，與大偏心受壓情況類似，as達到受達到受拉屈服，受壓側(cè)混凝土受壓破壞。拉屈服，受壓側(cè)混凝土受壓破壞。圖6-3 大偏心受拉構(gòu)件n eee0 xfyasfyasfcaah0-a3.8.3 偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計算1. 大小偏心受拉的界限大小偏心受

9、拉的界限（1）大偏心受拉構(gòu)件）大偏心受拉構(gòu)件小偏心受拉破壞形態(tài)：小偏心受拉破壞形態(tài)：軸向拉力軸向拉力n在在as與與as之之間，全截面均受拉應(yīng)力，但間，全截面均受拉應(yīng)力，但as一側(cè)拉應(yīng)力較大，一側(cè)拉應(yīng)力較大，as一側(cè)拉應(yīng)力較小。隨著拉力增加，一側(cè)拉應(yīng)力較小。隨著拉力增加，as一側(cè)一側(cè)首先開裂，但裂縫很快貫通整個截面，首先開裂，但裂縫很快貫通整個截面，as和和as縱筋均受拉，最后縱筋均受拉，最后as和和as均屈服而達到極均屈服而達到極限承載力。不考慮混凝土的受拉工作。限承載力。不考慮混凝土的受拉工作。 neee0 xfyasfyasfcaah0-a圖6-5 小偏心受拉構(gòu)件計算簡圖（2）小偏心受拉構(gòu)

10、件）小偏心受拉構(gòu)件x xb x2a 適用條件：適用條件：ahee20)()2(001ahafxhbxfenbxfafafnsyccsysy 基本公式基本公式2. 基本計算公式基本計算公式（1）大偏心受拉構(gòu)件）大偏心受拉構(gòu)件n eee0 xfyasfyasfcaah0-a截面設(shè)計時，取截面設(shè)計時，取x=xb或者或者x x=x xb，由基本公式可得到由基本公式可得到syyybcsybbcsafffnbxfaahfxhbxfnea)()2/(001ahee20aehe02)(0ahfenays)(0ahfneays 基本公式基本公式)(0ahafensy)(0ahafnesy（2）小偏心受拉構(gòu)件）小

11、偏心受拉構(gòu)件neee0 xfyasfyasfcaah0-a)(0ahfenaayss3.對稱配筋偏心受拉構(gòu)件計算對稱配筋偏心受拉構(gòu)件計算e=e0+h/2-as 對稱配筋時，對稱配筋時，as=as和和fy=fy，由基本公式顯然，由基本公式顯然xh/2as250/225 100mm 屬大偏拉。屬大偏拉。ee0h/2as280250/225180mm （3）求）求as及及as 補充補充b，向向as取矩取矩 1397925000 則應(yīng)按則應(yīng)按min0.2 ， as0.002bh00.0021000225500mm2 選選5根根12，即，即12200, as實實565mm2 再按再按as已知的情況求已知

12、的情況求as。)()5 . 01 (0201sycbbsahfbhfneaxx （4）已知）已知as，求求as 由向由向as取矩公式：取矩公式： xh00.04232259.45mm2as，500mm 有兩種方法：有兩種方法：2010)(211bhfahfanecsysx0423. 022510006 . 91)25225(300565180103002112355. 0bxx 取x2as，由向as取矩公式可求as：)(0sysahfnea222501900)25225(300)25280(300000mm)(0sysahfane實選實選620，as實實1884mm2，620202001 偏心

13、受拉構(gòu)件抗裂度驗算偏心受拉構(gòu)件抗裂度驗算抗裂度抗裂度( crack resistance) ：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗開裂的能力。：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗開裂的能力。給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （gb50069-2002）中的計算公式。）中的計算公式。3.8.4 3.8.4 偏心受拉構(gòu)件抗裂度和裂縫寬度驗算偏心受拉構(gòu)件抗裂度和裂縫寬度驗算2 偏心受拉構(gòu)件裂縫寬度驗算偏心受拉構(gòu)件裂縫寬度驗算 受彎、大偏心受拉（壓）構(gòu)件裂縫寬度驗算公式受彎、大偏心受拉（壓）構(gòu)件裂縫寬度驗算公式 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及 最大裂縫寬度限值最大裂縫寬度限值 環(huán)境類別

14、裂縫控制等級lim （mm）一三0.3（0.4）二三0.2三三0.2一級：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按裂縫控制等級裂縫控制等級gb50010-2002表3.3.4 附表2-3（1）鋼筋混凝土構(gòu)筑物構(gòu)件最大裂縫寬度限值鋼筋混凝土構(gòu)筑物構(gòu)件最大裂縫寬度限值wlim類別類別部位及環(huán)境條件部位及環(huán)境條件 wlim (mm)水處理構(gòu)筑物、水池、水塔清水池、給水水質(zhì)凈化處理構(gòu)筑物0.25污水處理構(gòu)筑物、水塔的水柜0.20泵房貯水間、格柵間0.20其它地面以下部分0.25取水頭部常水位以下部分0.25常水位以上濕度變化部分0.20注：沉井結(jié)構(gòu)的施工階段最

15、大裂縫寬度限值可取0.25mmgb50069-2002表5.3.4 教材附表2-3（2）附表2-3（2）混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別 一類：一類： 室內(nèi)正常環(huán)境。室內(nèi)正常環(huán)境。 二類二類a a： 室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴(yán)寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。 二類二類b b： 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。水或土壤直接接觸的環(huán)境。 三類：三類： 使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水

16、位變動的環(huán)境；濱海室外環(huán)境。位變動的環(huán)境；濱海室外環(huán)境。 四類：四類： 海水環(huán)境。海水環(huán)境。 五類：五類： 受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境。 注：嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的劃分應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)民用建筑熱工設(shè)計規(guī)程jgj24的規(guī)定。附表2-1（1）gb50010-20023.8.5 偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算 對于偏心受拉構(gòu)件由于對于偏心受拉構(gòu)件由于軸向拉力的存在，軸向拉力的存在，使混凝土的剪壓區(qū)高度比受純彎時使混凝土的剪壓區(qū)高度比受純彎時小，從而小，從而構(gòu)件的抗剪能力明顯降低構(gòu)件的抗剪能力明顯降低。規(guī)范規(guī)定，偏心受拉構(gòu)件的斜截面受剪承載。規(guī)范規(guī)定，偏心受拉

17、構(gòu)件的斜截面受剪承載力按下式計算：力按下式計算：nafhsafbhfv0.2sin+1.25+1.5+0.2100sbysvyvcd式中：式中：計算剪跨比，計算剪跨比，當(dāng)承受均布荷載時，取當(dāng)承受均布荷載時，取=1.4；當(dāng)承受集中荷載時，取當(dāng)承受集中荷載時，取= a/h0 且當(dāng)且當(dāng)1.4時，取時，取=1.4， 當(dāng)當(dāng)3時，取時，取=3 ocdbhfv25. 01偏心受拉構(gòu)件的截面尺寸要滿足偏心受拉構(gòu)件的截面尺寸要滿足偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算的步驟和受彎構(gòu)件斜截面偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計算的步驟和受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計算步驟類似。受剪承載力的計算步驟類似。為了防止抗剪箍筋過少過稀，而保證箍筋承擔(dān)一定數(shù)量的受剪承載力，還要求為了防止抗剪箍筋過少過稀，而保證箍筋承擔(dān)一定數(shù)量的受剪承載力，還要求ocoyvbhfhsaf03. 0sv課堂練習(xí)課堂練習(xí)一一.單項選擇題單項選擇題 1、矩形截面偏心受拉構(gòu)件，滿足條件（ ）時，為大 偏心受拉情況。 ae0 0.5h-a d e00.5h-a 2.大偏心受拉構(gòu)件設(shè)計時，若已知受壓鋼筋截面面積， 計算出b，則說明_。 a.as 過多 b.as過少 c.as過多 d.as過少 二、填空題二、填空題 1、軸心拉力n作用在