受拉构件承载力计算混凝土结构设计原理教学

第七章受拉构件承载力计算受拉构件

第1页，共21页。本章重点掌握偏心受拉构件的受力特性及正截面承载力计算方法；掌握偏心受力构件斜截面受剪承载力计算方法；第2页，共21页。轴心受拉构件--屋架弦杆第3页，共21页。第4页，共21页。7.1轴心受拉构件的承载力计算

钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心受拉构件计算。

一、受力过程和破坏特征轴心受拉构件从加载开始到破坏为止，其受力过程可分为三个不同阶段。

受拉构件

第5页，共21页。混凝土开裂后至钢筋屈服前，属于第Ⅱ阶段。首先在截面最薄弱处产生第一条裂缝，随着荷载的增加，先后在一些截面上出现裂缝。此时，在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担。在相同的拉力增量作用下，平均拉应变增量加大从加载到混凝土开裂前，属于第I阶段。此时，钢筋和混凝土共同承受拉力。应力与应变大致成正比。拉力荷载值和截面平均拉应变之间基本上呈线性关系，0→Ncr0→NcrnAAsN>NcrN>NcrNyNy受拉构件

第6页，共21页。当拉力值接近屈服荷载Ny时，受拉钢筋开始屈服。在此过程中，荷载稍有增加，裂缝迅速扩展。当钢筋全部达到屈服时，(即荷载达到屈服荷载Ny时)裂缝开展很大，可认为构件达到了破坏状态Nu。受拉构件

第7页，共21页。轴心受拉构件破坏时，混凝土早巳被拉裂，全部外力由钢筋来承受。轴心受拉构件的承载力计算公式如下：二、承载力计算公式受拉构件

第8页，共21页。7.2偏心受拉构件正截面的承载力计算

矩形水池的池壁、矩形剖面料仓或煤斗的壁板、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢，属于偏心受拉构件。受拉构件除轴向拉力外，还同时受弯矩和剪力作用。受拉构件

第9页，共21页。偏心受拉构件的计算，按纵向力N的位置不同，可分为两种情况：1.当纵向力N作用在钢筋As合力点及A’s的合力点范围以外时，属于大偏心受拉；2.当纵向力作用在钢筋As合力点及A’s的合力点范围以内时，属于小偏心受拉；受拉构件

第10页，共21页。e0N

fyAs

fyA's小偏心受拉构件e'eN

fyAs

fy'A'se0e大偏心受拉构件受拉构件

第11页，共21页。小偏心受拉破坏：轴向拉力N在As与A's之间，全截面均受拉应力，但As一侧拉应力较大，A's一侧拉应力较小。随着拉力的增加，As一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，As和A's纵筋均受拉，最后As和A's均屈服而达到极限承载力。小偏心受拉构件正截面的承载力计算

根据内外力分别对钢筋As，A’s的合力点取矩的平衡条件，可得出下式：e0N

fyAs

fyA's小偏心受拉构件e'e受拉构件

第12页，共21页。当对称配筋时，为了达到内外力平衡，远离偏心一侧的钢筋A’s达不到屈服，在设计时可取：受拉构件

第13页，共21页。7.2.1大偏心受拉构件正截面的承载力计算当轴力N作用在As合力点及A’s的合力点范围以外时，截面虽开裂，但必然还保留有压区存在，否则轴力N得不到平衡。既然还有压区，截面不会裂通。称为大偏心受拉。α大偏心受拉破坏：轴向拉力N在As外侧，As一侧受拉，A's一侧受压，混凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝。最后，与大偏心受压情况类似，As达到受拉屈服，受压侧混凝土受压破坏。受拉构件

第14页，共21页。基本计算公式适用条件：x≤xbx≥2a'αN

fyAs

fy'A'se0e大偏心受拉构件受拉构件

第15页，共21页。设计时为了使钢筋总用量(As+A’s)最少，同偏心受压构件一样，应取x=h0b，则得：受拉构件

第16页，共21页。当对称配筋时，由于As=A’s

，代入基本公式后，，必然会求得x为负值，即属于x<2a’的情况。这时候，可按偏心受压的相应情况类似处理，即取x＝2a’，并对A’s合力点取矩计算。

受拉构件

第17页，共21页。7.3偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算轴向拉力N的存在，斜裂缝将提前出现，在小偏心受拉情况下甚至形成贯通全截面的斜裂缝，使斜截面受剪承载力降低。受剪承载力的降低与轴向拉力N近乎成正比。《规范》对矩形截面偏心受拉构件受剪承载力受拉构件

第18页，共21页。为防止斜拉破坏，此时的不得小于0.36ftbh0当右边计算值小于时，即斜裂缝贯通全截面，剪力全部由箍筋承担，受剪承载力应取受拉构件

第19页，共21页。小结偏心受拉构件由于偏心力的作用位置不同分为大偏心受拉和小偏心受拉两种情况。小偏心受拉构件破坏时拉力全部由钢筋承受，在满足构造要求的前提下，以采用较小的截面尺寸为宜；大偏心受拉构件的受力特点类似于受弯构件，随着受拉钢筋配筋率的变化，将出现少筋、适筋和超筋破坏。截面尺寸的加大有利于抗剪和抗弯。偏心受力构件的斜截面抗剪承载力计算与受弯构件类似。只是压力的存在一般可使抗剪承载力有所提高。拉力的存在一般可使抗剪能力明显降低。第20页，共21页。内容梗概第七章受拉构件承载力计算。7.1轴心受拉构件的承载力计算

钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心受拉构件计算。首先在截面最薄弱处产生第一条裂缝，随着荷载的增加，先后在一些截面上出现裂缝。此时，在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担。当拉力值接近屈服荷载Ny时，受拉钢筋开始屈服。在此过程中，荷载稍有增加，裂缝迅速扩展。当钢筋全部达到屈服时，(即荷载达到屈服荷载Ny时)裂缝开展很大，可认为构件达到了破坏状态Nu。轴心受拉构件破坏时，混凝土早巳被拉裂，全部外力由钢筋来承受。7.2偏心受拉构件正截面的承载力计算。矩形水池的池壁、矩形剖面料仓或煤斗的壁板、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢，属于偏心受拉构件。偏心受拉构件的计算，按纵向力N的位置不同，可分为两种情况：。1.当纵向