[學(xué)習(xí)]土建工程與基礎(chǔ)課件113.8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,,,,N,N,,,,N,N,,,,,,,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

2、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)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

3、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)；,偏心受拉構(gòu)件截面上作用有偏心距為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,,,,N,N,

4、,,,N,N,3.8.1 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,,,,N,N,,,,N,N,圖3-8-2 大小偏心受拉構(gòu)件的界限,（1）當(dāng)偏心距e0≤h/2-a時(shí)，屬于小

5、偏心受拉構(gòu)件；（2）當(dāng)偏心距e0＞h/2-a時(shí)，屬于大偏心受拉構(gòu)件。,,,,h,,,,,,,,,,,,,h,h,,,,b,(a) (b) (c),1. 三個(gè)受力階段：第Ⅰ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Ⅱ階段：為混凝土開裂后至鋼筋即將屈

6、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Ⅲ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，A's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。

7、最后，與大偏心受壓情況類似，As達(dá)到受拉屈服，受壓側(cè)混凝土受壓破壞。,圖6-3 大偏心受拉構(gòu)件,,,,,3.8.3 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A's之間，全截面均受拉應(yīng)力，但As一側(cè)拉應(yīng)力較大，A's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A‘s縱筋均受拉，最后As和A’s均屈服而達(dá)到極限承

8、載力。不考慮混凝土的受拉工作。,,,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 x≥2a',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,,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,3.對(duì)稱配筋偏心受拉構(gòu)件計(jì)算,e’=e0+h/2-as’,對(duì)稱配筋時(shí)，As=A’s和fy=f’y，由基本公式顯然x<0，則不滿足第二個(gè)適應(yīng)條

9、件，則取x=2a’，,大偏心：,小偏心：,,,As’ 不能達(dá)到屈服；As達(dá)到屈服,已知b×h＝1000×250mm，as＝as，＝25mm，N＝300kN ，M＝84kN·m ，砼：C20； 縱筋HRB335。求As及As‘,,4.計(jì)算例題,解（1）已知條件 C20：ft=1.1N/mm2，fc=9.6N/mm2， H

10、RB335：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(huán)/2＋as＝280－250/2＋25＝180mm,（3）求As及As’補(bǔ)充ξ＝ξb，向As取矩

11、 ＝－139792500<0則應(yīng)按ρmin＝0.2％ ， As’＝0.002bh0＝0.002×1000×225＝500mm2選5根φ12，即12@200, As實(shí)’＝565mm2 再按As‘已知的情況求As。,,（4）已知As’，求As由向As取矩公式： x＝ξh0＝0.0423×225＝9.

12、45mm<2as，＝500mm有兩種方法：,,,,取x＝2as，，由向As’取矩公式可求As：,,,實(shí)選6φ20，As實(shí)＝1884mm2，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6φ20,,,①,②,Φ20@200,1 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?！督o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

13、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(jí)及 最大裂縫寬度限值,一級(jí)：嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件二級(jí)：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 三級(jí)：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按,裂縫控制等級(jí),——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,——GB50069-2002表5.3.

14、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

15、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）,——GB50010-2002,,3.8.5 偏心受拉構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算,對(duì)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，偏心受拉構(gòu)件的斜截面受剪承載力按下式計(jì)算：,式中：λ——計(jì)算剪跨比，當(dāng)承受均布荷載時(shí)，取λ=1.4；當(dāng)承受集中荷載時(shí)，取λ= a/h0 且當(dāng)λ＜1.4時(shí)，取λ=1.4，

16、 當(dāng)λ＞3時(shí)，取λ=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?！　?

17、 A　e0 0.5h-a D e0≤0.5h-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ξ＞ξb，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As ’和As