《混凝土结构》第8章 钢筋混凝土受拉构件的承载力计算

1、第8章 钢筋混凝土受拉构件的承载力计算1本章目录8.1 概述8.2 轴心受拉构件8.3 偏心受拉构件2教学要求掌握判别钢筋混凝土偏心受拉构件截面大、小偏心受拉的方法。掌握矩形截面偏心受拉构件的承载力计算方法,了解偏心受拉构件的构造要求。38.1 概述 1)受拉构件当纵向拉力作用线与构件截面形轴线相重合时，此构件为轴心受拉构件。当纵向拉力作用线偏离构件截面形心轴线时，或者构件截面上既作用有拉力，同时有弯矩时，则为偏心受拉构件。4 2）钢筋混凝土受拉构件 配置纵向受力钢筋和箍筋，箍筋直径不小于8mm，间距一般为(150200)mm。图8-1 钢筋混凝土受拉构件的钢筋58.2 轴心受拉构件1）钢筋混

2、凝土轴心受拉构件的受力特性在混凝土开裂以前，混凝土与钢筋共同负担拉力。当构件开裂后，裂缝截面处的混凝土已完全退出工作，全部拉力由钢筋承担。当钢筋拉应力到达屈服强度时，构件也到达其极限承载能力。62）轴心受拉构件的正截面承载力计算 Nu=fsdAs (8-1)式中 fsd钢筋抗拉强度设计值； As截面上全部纵向受拉钢筋截面面积。 轴心受拉构件所需的纵向钢筋面积为： 一侧纵向钢筋的配筋率应按毛截面面积计算，最小配筋率规定见附表1-8。78.3 偏心受拉构件1）钢筋混凝土偏心受拉构件类型当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与As合力点之间时，属于小偏心受拉情况。当偏心拉力作用点在截面钢筋As合力点与

3、As合力点范围以外时，属于大偏心受拉情况。88.3.1 小偏心受拉构件承载力计算对于矩形截面偏心受拉构件，当偏心距e0(h/2-as)时，即轴心拉力作用在截面钢筋As和As置之间时，按小偏心受拉构件计算。91)正截面承载力计算正截面承载力基本计算式：es和es 计算： 图8-2 小偏心受拉构件正截面承载力计算图式（8-2）（8-3）（8-4）（8-5）102）计算注意点（1）偏心拉力的作用可看成是轴向拉力和弯矩的共同作用。在设计中如有若干组不同的内力组合（Md、Nd）时，应按最大的轴向拉力组合设计值Nd与相应的弯矩组合设计值Md计算钢筋面积。（2）当对称布筋时，离轴向力较远一侧的钢筋As的应力

4、可能达不到其抗拉强度设计值。截面设计时，钢筋As和As值均按式（8-3）来求解。（3）偏心受拉构件一侧受拉纵向钢筋的配筋率应按毛截面面积计算，最小配筋率规定见附表1-8。113)计算步骤12例 8-1已知一偏心受拉构件（图8-3），承受轴向拉力组合设计值Nd=672kN，相应的弯矩组合设计值Md=60.5kNm。I类环境条件，结构安全等级为二级（0=1.0）。截面尺寸为bh=300mm450mm。C30混凝土和HRB335级钢筋，ftd=1.39MPa，fsd=280MPa，试进行截面设计。13解：设as= as =40mm， h0=h- as =450-40=410mm， h0=410mm。

5、（1）判断偏心情况表明纵向力作用在钢筋As和As合力点之间，属小偏心受拉。（2）计算As和 As由式（8-4）和式（8-5）可得到14令Nu=0Nd，则由式（8-2）可得到选用220，As=628mm由式（8-3）可得到15选用425（图8-3），As=628mm。公路桥规规定的一侧受拉钢筋最小配筋率： min=45ftd/fsd=451.39/280=0.22(%)同时不应小于0.2%，故取min0.22%，一侧纵筋最小配筋面积为0.22%bh=0.22%300450=297mm2。图8-3的设计表明，每侧钢筋面积满足要求。图8-3 例8-1的钢筋布置图 （尺寸单位：mm）16当矩形截面偏心

6、距e0(h/2-as)时，即轴向拉力作用在截面钢筋As和As范围以外时，称为大偏心受拉构件。178.3.2 大偏心受拉构件承载力计算（8-6）（8-7）（8-8）式中图8-4 大偏心受拉构件计算图式18 公式的适用条件是： 2as x xb h0 （8-9） 式中xb为混凝土相对界限受压区高度界，其值见表3-2。 在不满足式（8-9）中x 2as要求时，因受压钢筋离中和轴距离很近,破坏时其应力不能达到抗压强度设计值，此时，近似地取x =2as进行承载力计算，计算式为 Nues=fsdAs(h0-as ) (8-10)19 已知截面尺寸b h、偏心拉力组合值Nd和偏心距e0，要求钢筋面积As和A

7、s时，为充分发挥材料的强度，取x=x b h0 ， 由式（8-6）和式（8-7）可得到 （8-11）（8-12）20 若按式（8-11）求得的As过小或为负值时，可按最小配筋率或有关构造要求配置As ，然后按式（8-6）式（8-8）计算As 。公路桥规规定大偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率（%）按As/bh0计算，h0为截面有效高度，纵筋最小配筋率应满足附表1-8的规定。21计算步骤2223例 8-2 已知偏心受拉构件的截面尺寸为bh=350mm600mm ，采用C30混凝土和HRB335级钢筋。承受轴拉力组合设计值Nd=140.6kN ，相应弯矩组合设计值Md=115kNm；I类环境条件；结

8、构安全等级为二级。 fcd=13.8MPa， ftd=1.39MPa ， fsd=280MPa ，试进行截面配筋计算。24解：（1）判定纵向力位置设as= as =40mm，则偏心距为 表明纵向力不作用在As合力点与As合力点之间，属于大偏心受拉构件。25（2）计算所需纵向钢筋截面面积 取x= xb =0.56，则可得到 计算得As为负值，表明此时可不必配置受压钢筋。 截面一侧最小配筋率的构造要求为0.2%，则最小配筋面积为As=0.002bh=0.002350600=420mm2，现选用218, As=509mm2。26 由式（8-7）计算混凝土受压区高度x为 27此时应按式（8-10）计算

9、所需的As值： 选用422， As=1520mm2。钢筋配置详见图8-5。图8-5 例8-2钢筋布置图 （尺寸单位：mm）28序号构件类别环境条件IIIIII、IV1基础、桩基承台基坑底面有垫层或侧面有模板（受力钢筋） 基坑底面无垫层或侧面无模板4060507560852墩台身、挡土结构、涵洞、梁、板、拱圈、拱上建筑（受力钢筋）3040453人行道构件、栏杆（受力钢筋）2025304箍筋2025305缘石、中央分隔带、护栏等行车道构件3040456收缩、温度、分布、防裂等表层钢筋152025普通钢筋和预应力直线形钢筋最小混凝土保护层厚度附表1-8注：对于环氧树脂涂层钢筋，可按环境类别I取用； 后张法预应力混凝土锚具，其最小混凝土保护层厚度，I、II及III（IV）环境类别，分别为40、45及50mm； 先张法预应力钢筋端部应加保