土建工程與基礎(chǔ)課件1138鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的計(jì)算

1、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(jì)算 偏心受拉構(gòu)件正截面的承載力計(jì)算 偏心受拉構(gòu)件抗裂度和裂縫寬度驗(yàn)算偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算3.8 鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的計(jì)算 第3章 結(jié)構(gòu)與構(gòu)件計(jì)算NNNN第 3 章結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)所依據(jù)的兩種狀態(tài)：承載能力極限狀態(tài)（ultimate limit states）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力,或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài). （1）整個(gè)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）； （2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)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； （3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系； （4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)

2、定（如壓屈等）； （5）地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(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB50068-2001第 3 章結(jié)構(gòu)與構(gòu)件設(shè)計(jì)正常使用極限狀態(tài)（serviceability limit states ）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài). (1) 影響正常使用或外觀的變形; (2) 影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）； (3) 影響正常使用的振動(dòng)； (4) 影響正常使用的其他特定狀態(tài)；大偏心受拉 小偏心受拉 軸向拉力N作用在縱向鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)及As合力點(diǎn)范圍以外 軸向拉力N作用在縱向鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)及As合力點(diǎn)之間 偏心受拉構(gòu)件 偏心受拉構(gòu)件截面上作用有偏心距

3、為e0的軸向拉力 軸心受拉構(gòu)件：外力作用線與構(gòu)件軸線重合偏心受拉構(gòu)件：外力作用線與構(gòu)件軸線不重合NNNN3.8.1 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)形截面管壁及圓形貯液池的筒壁等，通常按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算。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，屬于偏心受拉構(gòu)件。受拉構(gòu)件除軸向拉力外，還可能同時(shí)受彎矩和剪力作用。圖3-8-1 工程實(shí)例NNNN圖3-8-2 大小偏心受拉構(gòu)件的界限（1）當(dāng)偏心距e0h/2-a時(shí)，屬于小偏心受拉構(gòu)件；（2）當(dāng)偏心距e0h/2-a時(shí)，屬于大偏心受拉構(gòu)件。hhhb(a) (b) (c) 1. 三個(gè)受

4、力階段：第階段：為從加載到混凝土受拉開裂前，混凝土拉應(yīng)力達(dá)到軸心抗拉強(qiáng)度，應(yīng)變接近極限拉應(yīng)變，構(gòu)件即將出現(xiàn)裂縫。第階段：為混凝土開裂后至鋼筋即將屈服，出現(xiàn)貫穿截面的裂縫，混凝土退出工作，鋼筋承擔(dān)全部拉力。 第階段：為受拉鋼筋開始屈服到全部受拉鋼 筋達(dá)到屈服。破壞。2. 正截面承載力計(jì)算公式：N為軸向拉力的設(shè)計(jì)值；fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；As為全部受拉鋼筋的截面面積3.8.2 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 3. 軸心受拉構(gòu)件的抗裂度驗(yàn)算大偏心受拉破壞形態(tài)：軸向拉力N在As外側(cè)，As一側(cè)受拉，As一側(cè)受壓，混凝土開裂后不會(huì)形成貫通整個(gè)截面的裂縫。最后，與大偏心受壓情況類似，As達(dá)到受拉屈服，受壓

5、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(jì)算1. 大小偏心受拉的界限（1）大偏心受拉構(gòu)件小偏心受拉破壞形態(tài)：軸向拉力N在As與As之間，全截面均受拉應(yīng)力，但As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，As一側(cè)首先開裂，但裂縫很快貫通整個(gè)截面，As和As縱筋均受拉，最后As和As均屈服而達(dá)到極限承載力。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(jì)算簡圖（2）小偏心受拉構(gòu)件x xb x2a 適用條件： 基本公式2. 基本計(jì)算公式（1）大偏心受拉構(gòu)件

6、N eee0 xfyAsfyAsfcaah0-a截面設(shè)計(jì)時(shí)，取x=xb或者x=xb，由基本公式可得到 基本公式（2）小偏心受拉構(gòu)件Neee0 xfyAsfyAsfcaah0-a3.對稱配筋偏心受拉構(gòu)件計(jì)算e=e0+h/2-as 對稱配筋時(shí)，As=As和fy=fy，由基本公式顯然xh/2as250/225 100mm 屬大偏拉。ee0h/2as280250/225180mm（3）求As及As補(bǔ)充b，向As取矩 1397925000則應(yīng)按min0.2 ， As0.002bh00.0021000225500mm2選5根12，即12200, As實(shí)565mm2 再按As已知的情況求As。（4）已知As

7、，求As由向As取矩公式： xh00.04232259.45mm2as，500mm有兩種方法：取x2as，由向As取矩公式可求As：實(shí)選620，As實(shí)1884mm2，620202001 偏心受拉構(gòu)件抗裂度驗(yàn)算抗裂度( crack resistance) ：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(jì)規(guī)范 （GB50069-2002）中的計(jì)算公式。3.8.4 偏心受拉構(gòu)件抗裂度和裂縫寬度驗(yàn)算2 偏心受拉構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算 受彎、大偏心受拉（壓）構(gòu)件裂縫寬度驗(yàn)算公式 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級及 最大裂縫寬度限值環(huán)境類別裂縫控制等級lim （mm）一三0.3（0.4）二三0.2三三0.2一

8、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wlim類別部位及環(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)境類別一類： 室內(nèi)正

9、常環(huán)境。 二類a： 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。 二類b： 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。 三類： 使用除冰鹽的環(huán)境；嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)的環(huán)境；濱海室外環(huán)境。 四類： 海水環(huán)境。 五類： 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(jì)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(jì)算 對于偏心受拉構(gòu)件由于軸向拉力的存在，使混凝土的剪壓區(qū)高度比受純彎時(shí)小，從而構(gòu)件的抗剪能力明顯降低。規(guī)范規(guī)定，偏心受拉

10、構(gòu)件的斜截面受剪承載力按下式計(jì)算：式中：計(jì)算剪跨比，當(dāng)承受均布荷載時(shí)，取=1.4；當(dāng)承受集中荷載時(shí)，取= a/h0 且當(dāng)1.4時(shí)，取=1.4， 當(dāng)3時(shí)，取=3 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(jì)算的步驟和受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)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，還要求課堂練習(xí)一.單項(xiàng)選擇題1、矩形截面偏心受拉構(gòu)件，滿足條件（ ）時(shí)，為大 偏心受拉情況。 Ae0 0.5h-a D e00.5h-a2.大偏心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，若已知受壓鋼筋截面面積， 計(jì)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 1、軸心拉力N作用在A