受拉構(gòu)件的承載力

1、第7章受拉構(gòu)件的承載力承受縱向拉力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件稱(chēng)為受拉構(gòu)件。受拉構(gòu)件也可分為軸心受拉和偏心受拉兩種類(lèi)型。在實(shí)際工程中，理想的軸心受拉構(gòu)件是不存在的，但為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)于偏心因素影響較小的構(gòu)件，可以近似按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算，如承受節(jié)點(diǎn)荷載的屋架或托架的受拉弦桿、腹桿；剛架、拱的拉桿；承受內(nèi)壓力的環(huán)形管壁及圓形貯液池的壁筒等?？砂雌氖芾?jì)算的構(gòu)件有矩形水池的池壁、工業(yè)廠(chǎng)房雙肢柱的受拉肢桿、受地震作用的框架邊柱、承受節(jié)間荷載的屋架下弦拉桿等。7.1 軸心受拉構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算混凝土抗拉強(qiáng)度很低，利用素混凝土抵抗拉力是不合理的。但對(duì)于鋼筋混凝土受拉構(gòu)件，在混凝土開(kāi)裂退出工作后，裂縫截面的拉力由鋼筋承

2、受。鋼筋周?chē)幕炷量梢员Ｗo(hù)鋼筋，節(jié)省經(jīng)常性的維護(hù)費(fèi)用，且抗拉剛度比鋼拉桿大。對(duì)于不允許開(kāi)裂的軸心受拉構(gòu)件，應(yīng)遵守專(zhuān)門(mén)規(guī)范的規(guī)定，進(jìn)行抗裂承載力的驗(yàn)算。軸心受拉構(gòu)件從開(kāi)始加載到構(gòu)件破壞，受力過(guò)程可分為三個(gè)受力階段。從開(kāi)始加載到混凝土開(kāi)裂前為第I階段；從混凝土開(kāi)裂后到受拉鋼筋即將屈服為第n階段；從受拉鋼筋開(kāi)始屈服到全部受拉鋼筋達(dá)到屈服為第m階段。在第出階段，混凝土裂縫開(kāi)展很大，可以認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了破壞狀態(tài)，此時(shí)構(gòu)件的拉力全部由鋼筋承擔(dān)，故軸心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算公式如下：Nu=fyAs(71)式中：Nu軸心受拉構(gòu)件承載力；fy鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;As受拉鋼筋的截面面積。例7.1已知某鋼筋混凝土

3、屋架下弦，截面尺寸bMh=200mmx150mm,承受的軸心拉力設(shè)計(jì)值N=234kN,混凝土強(qiáng)度等級(jí)030,鋼筋為HRB335求截面配筋。解查表可知：fy=300N/2,代入計(jì)算公式(71)得mmAs3234103002=780mm2選用416,As=804mm。7.2 偏心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力計(jì)算偏心受拉構(gòu)件按縱向拉力N的作用位置不同，可以分為兩種情況：當(dāng)縱向拉力N作用在鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)和As合力點(diǎn)之外時(shí)，為大偏心受拉；當(dāng)縱向拉力N作用在鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)和As合力點(diǎn)之間時(shí)，為小偏心受拉。構(gòu)件的大、小偏心受拉可以按下列公式進(jìn)行判別：當(dāng)e0=Mas時(shí)，為大偏心受N2拉構(gòu)件；當(dāng)e0=MwO_as時(shí)

4、，為小偏心受拉構(gòu)件。N27.2.1 大偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算構(gòu)件大偏心受拉破壞時(shí)，混凝土開(kāi)裂后截面不會(huì)裂通，離縱向力較遠(yuǎn)一側(cè)保留有受壓區(qū)，否則截面對(duì)拉力N作用點(diǎn)取矩將不滿(mǎn)足平衡條件。破壞特征與As的數(shù)量有關(guān)，當(dāng)As數(shù)量適當(dāng)時(shí)，受拉鋼筋首先屈服，然后受壓鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，混凝土受壓邊緣達(dá)到極限應(yīng)變而破壞，受壓區(qū)混凝土強(qiáng)度達(dá)到口1fc。設(shè)計(jì)時(shí)依這種破壞為計(jì)算依據(jù)，圖71為大偏心受拉計(jì)算圖形。圖71大偏心受拉計(jì)算圖形由截面平衡條件得基本公式：(72)Nu=fyAs-fyAs-：1fcbx式中:x.Nue=：ifcbx(ho-萬(wàn))fyAs(ho-as)he=e)-as2(73)(74)基本公

5、式的適用條件是:設(shè)計(jì)時(shí)同偏心受壓構(gòu)件一樣，為了使鋼筋總用量（As+As）最少，取x=xb代入公式(7.3)和(7.2)可得(75)Ne-：1fcbxb(h。-42)_'_'_fy(h0-as)As=：1fcbxbfyAsNfy(76)對(duì)稱(chēng)配筋時(shí)，由于As=As,fy=fy,代入基本公式（72）后，求出的x必然為負(fù)值,x=2as,對(duì)As的合力點(diǎn)取屬于xv2as的情況?？梢园雌氖軌旱念?lèi)似情況進(jìn)行處理，取矩得：''Nue=fyAs(h0-as)(77)h,e=eo+as(78)利用公式(77)計(jì)算出As；然后再取As=0計(jì)算出入。最后按兩種計(jì)算的小值進(jìn)行配筋。例7.

6、2鋼筋混凝土偏心受拉構(gòu)件，截面尺寸bXh=250mmM400mm,.-.,=_.as=as=40mm,承受軸向拉力設(shè)計(jì)值N=26kN,彎矩設(shè)計(jì)值M=45kNm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25,鋼筋采用HRB400。求鋼筋截面面積As、As。M45106e0二二3N26103解:令N=Nu,M=Nu%;查表可得,h_=1731mm>-as=160mm,屬于大偏心文拉構(gòu)件。2+40=1571mm；xb=h0=0.518父360=186mmh400eas=1731-22代入計(jì)算公式(75)得：3186Ne-：1fcbXb(h0-Xb2)''fy(h0-as)26101571-11.925

7、0186(360-)"<0360(360-40)(取Ps.min=Ps.min=。.。02)f1.270.45=0.45=0.0016<0.002fy360As.min=s.minbh=0.002250400-200mm2受壓鋼筋選2中12(As=226mm2)。:.Nis(s二1fcbh；=0.038261031571-360226(360-40)1.011.92503602W=1-V1-2«s=1-J1-2M0.038=0.039v2as/h0=2父40360=0.222按x=2as計(jì)算h'400e=e0as=173140=1891mm22Nefy(

8、ho-as)受拉鋼筋選3中14(As=462mm2)261031891:427mm,360(360-40)7.2.2小偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算在小偏心拉力作用下，全截面均為拉應(yīng)力，其中As一側(cè)的拉應(yīng)力較大。隨著荷載增加,As一側(cè)的混凝土首先開(kāi)裂，而且裂縫很快貫通整個(gè)截面，混凝土退出工作，拉力完全由鋼72。筋承擔(dān)，構(gòu)件破壞時(shí)，As及As都達(dá)到屈服強(qiáng)度，截面受拉計(jì)算圖形見(jiàn)圖frA(79)(710)式中h'e二-e0-as20she=e0萬(wàn)一%(711)(712)圖72小偏心受拉計(jì)算圖形由截面平衡條件得到小偏心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)算公式:Nue<fyA(h-as)NueWfyAs(h

9、0對(duì)稱(chēng)配筋時(shí),(713)Nefy(h0-as)例7.3鋼筋混凝土偏心受拉構(gòu)件，截面尺寸bMh=250mmM400mm,as=as=40mm,承受軸向拉力設(shè)計(jì)值N=650kN,彎矩設(shè)計(jì)值M=74kNm,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30,鋼筋采用HRB400。求鋼筋截面面積As、As。解:令N=Nu,M=Nue0;查表可得,fy=fy=360Nmm2f"14.3Nmm2ft=1.43”2。mmMe0=N74106365010h=114mmv-as=160mm,屬于小偏心文拉構(gòu)件。根據(jù)混2凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范“軸心受拉和小偏心受拉構(gòu)件的鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大于300Nmm2時(shí)，仍應(yīng)按300N/2取用”的要求

10、，取fy=fy=300N/2mmmmhe=-60-as2h,e=-60-as2代入計(jì)算公式(79)、400-11440=46mm；2400一八八114-40=274mm2(710)得：Ne'fy(h0-as)_3_6501046300(360-40)2u271mmNefy(heas)650103274300(360-40)2=1855mm0.45在=0.45x143=0.0021>0.002(取Ps.min=卜s.min=0.0021)fy300.2As.min=As.min=s.minbh=0.0021250400=210mmJ'2AAs、As均滿(mǎn)足最小配筋率要求。As

11、選3中12(As=339mm)。As選4中252(As=1961mm)。7.3偏心受拉構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算一般偏心受拉構(gòu)件，在承受彎矩和軸向拉力作用的同時(shí)，還存在著剪切力的作用，因此，需要進(jìn)行斜截面承載力計(jì)算。試驗(yàn)表明，軸向拉力會(huì)使偏心受拉構(gòu)件的斜裂縫的寬度比受彎構(gòu)件增大，剪壓區(qū)高度減小，抗剪能力明顯降低。但構(gòu)件內(nèi)箍筋的抗剪能力基本上不受軸向拉力的影響。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)資料分析，偏心受拉構(gòu)件的斜截面承載力按下式計(jì)算：175AVu=;ftbh0+1.0fyLh。-0.2N(714)1.0ys式中：N軸向拉力設(shè)計(jì)值；計(jì)算截面剪比，按式(673)規(guī)定取值。A一A一A若上式右端計(jì)算值小于1.0fyv&

12、;h0時(shí)，取等于1.0fyvdh0,且1.0fyvdh0不得sss小于0.36ftbh0。思考題1 .實(shí)際工程中，哪些受拉構(gòu)件可以按軸心受拉構(gòu)件計(jì)算，哪些受拉構(gòu)件可以按偏心受拉構(gòu)件計(jì)算？2 .大、小偏心受拉構(gòu)件的破壞特征有什么不同？如何劃分大、小偏心受拉構(gòu)件？3 .偏心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算是否要考慮縱向彎曲的影響？4 .偏心受拉構(gòu)件的破壞形態(tài)是否只與力的作用位置有關(guān)？是否與鋼筋用量有關(guān)？5 .軸向拉力對(duì)偏心受拉構(gòu)件的斜截面承載力有何影響？是否影響箍筋部分的斜截面承載力？6 .比較雙筋梁、不對(duì)稱(chēng)配筋的大偏心受壓構(gòu)件及大偏心受拉構(gòu)件正截面承載力計(jì)算的異同。習(xí)題1 .已知某鋼筋混凝土受拉構(gòu)件，承受軸向拉力設(shè)計(jì)值N=500kN,彎矩設(shè)計(jì)值(