1、主讲人：陈文元主讲人：陈文元 职称：结构工程职称：结构工程 博士博士 副教授、高级工程师副教授、高级工程师第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件第七讲第七讲 偏心受压构件承载力计算偏心受压构件承载力计算(四四)偏心受力构件斜截面受剪承载力计算偏心受力构件斜截面受剪承载力计算及受拉构件及受拉构件 第四章第四章 钢筋混凝土纵向受力构件钢筋混凝土纵向受力构件 第七讲第七讲教学目标：教学目标：1.1.偏心受力构件斜截面受剪承载力计算偏心受力构件斜截面受剪承载力计算 2.2.了解受拉构件破坏特征、受拉构件的承载力计算公了解受拉构件破坏特征、受拉构件的承载力计算公式的建立。式的建立。难
2、难 点点重重 点点受拉构件破坏特征受拉构件破坏特征偏心受力构件斜截面受剪承载力计算偏心受力构件斜截面受剪承载力计算受拉构件破坏特征。受拉构件破坏特征。偏心受力构件斜截面受剪承载力计算偏心受力构件斜截面受剪承载力计算 偏心受力构件斜截面受剪性能偏心受力构件斜截面受剪性能轴向压力轴向压力N对构件的抗剪强度是有利的，轴力对构件的抗剪强度是有利的，轴力N不仅能有利不仅能有利阻止或推迟斜裂缝的出现和开展，而且增加了混凝土剪压区高阻止或推迟斜裂缝的出现和开展，而且增加了混凝土剪压区高度，从而提高了混凝土的抗剪能力和骨料的咬合力，但轴向力度，从而提高了混凝土的抗剪能力和骨料的咬合力，但轴向力对箍筋的承载力无
3、明显影响。对箍筋的承载力无明显影响。偏心受力构件斜截面受剪承载力计算公式偏心受力构件斜截面受剪承载力计算公式偏心受压构件偏心受压构件NhsAfbhfVsvyvt07.00.175.100 为计算截面的剪跨比，对为计算截面的剪跨比，对框架柱框架柱，=Hn/2h0，Hn为柱净高；当为柱净高；当 3时，取时，取=3；对对偏心受压构件偏心受压构件，=a/h0，当，当 3时，取时，取=3；a为集中荷载至支座或节点边缘的距离。为集中荷载至支座或节点边缘的距离。N为与剪力设计值相应的轴向压力设计值为与剪力设计值相应的轴向压力设计值，当，当N0.3fcA时，取时，取N=0.3fcA，A为构件截面面积。为构件截
4、面面积。为防止斜压破坏，受剪截面应满足为防止斜压破坏，受剪截面应满足025.0bhfVcc NbhfVt07.00.175.10 可不进行斜截面受剪承载力计算，而仅可不进行斜截面受剪承载力计算，而仅需按构造要求配置箍筋。需按构造要求配置箍筋。当构件受到纵向拉力时，称为受拉构件。当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合时为轴心受拉构件；当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线不重合或构件上同时既作用有纵向拉力又作用有弯矩时，则称为偏心受拉构件。在建筑工程中，轴心受拉构件很少，但由于轴心受拉构件计算简单，有些构件，如钢筋混凝土桁架中的拉杆、有内压力的圆管管壁、圆形水池的环形池壁等，可近似按轴心受拉构件计算
5、。联肢剪力墙的某些墙肢、双肢柱的某些肢杆、悬伸式桁架承受节间竖向荷载的受拉上弦杆，以及一般屋架承担节间荷载的下弦杆等都属于偏心受拉构件；此外，矩形筒仓、斗仓及水池，其仓壁或池壁同时受到轴向拉力及弯矩的作用，故也属于偏心受拉构件。4.4 4.4 受拉构件简介受拉构件简介 从充分利用材料强度来看，由于混凝土的抗拉强度很低，承受拉力时不能充分发挥其强度；从减轻构件开裂来看，由于混凝土在较小的拉力作用下就会开裂，构件中的裂缝宽度将随着拉力的增加而不断加大；因此，用普通钢筋混凝土构件承受拉力，是不合理也不合适的。对承受拉力的构件一般采用预应力混凝土或钢结构。4.4 4.4 受拉构件简介受拉构件简介 但在
6、实际工程中，钢筋混凝土结构屋架或托架的受拉弦杆以及拱的拉杆仍采用钢筋混凝土。这主要是由于对局部有受拉构件时，如若将受拉构件做成钢构件，不仅会给施工带来不便，也会因处理钢筋混凝土和钢构件之间的连接构造而给设计带来不便，在此情况下也常将受拉构件设计为钢筋混凝土构件。这样既免去了经常性的维护，并且使构件的刚度较大。但在设计时要采取措施把构件的裂缝宽度控制在允许的范围内。在钢筋混凝土结构中的有些构件如屋架中的部分腹杆，以承受轴向压力为主，但在某些荷载组合下有时会承受轴向拉力，从而发生内力变号现象。因此在设计时除要按受压构件和受拉构件两种情况进行承载力计算，而且也要按受拉构件进行裂缝计算。混凝土的抗拉强
7、度低，一般在外拉力不大时，混凝土就会出现裂缝。因此除了要进行承载力计算外，还需要进一步作抗裂度或裂缝宽度的验算。4.4 4.4 受拉构件简介受拉构件简介钢筋混凝土轴心受拉构件无论采用何种形式的截面，其纵向钢筋在截面中都应对称布置或沿周边均匀布置，偏心受拉构件的截面多为矩形。由于偏心受拉构件的截面作用有弯矩，所以矩形截面的长边宜和弯矩作用平面平行，纵向钢筋布置在短边上。轴心受拉和偏心受拉构件中的纵向钢筋配筋率均应满足最小配筋率的要求。箍筋一般间距不宜大于200mm，直径4mm6mm。偏心受拉构件须进行斜截面抗剪承载力计算，配置箍筋时应予考虑。4.4 4.4 受拉构件简介受拉构件简介4.4 4.4
8、 受拉构件简介受拉构件简介4.4.1 受拉构件受力特点受拉构件受力特点1.轴心受拉构件的受力性能轴心受拉构件的受力性能NNcAAscEccssEEscssssEEccccEENscssccAAN0AAAAANcsEccscEcc 变形协调变形协调 物理关系物理关系 平衡条件平衡条件N 为轴向拉力的设计值；为轴向拉力的设计值；Fy 为钢筋抗拉强度设计值；为钢筋抗拉强度设计值；As 为全部受拉钢筋的截面面积。为全部受拉钢筋的截面面积。syuAfNN轴心受拉构件的轴心受拉构件的正截面承载力正截面承载力 裂缝截面混凝土应力始终为零，裂缝截面混凝土应力始终为零，开裂以后的全部荷载开裂以后的全部荷载增量均
9、由钢筋承担。增量均由钢筋承担。大小偏心的判别：大小偏心的判别：当轴力作用在当轴力作用在纵筋合力点范围以外纵筋合力点范围以外时，称时，称为大偏心受拉；反之为小偏心受拉，轴拉构件是小偏心的特为大偏心受拉；反之为小偏心受拉，轴拉构件是小偏心的特殊情况。殊情况。2、大偏心大偏心受拉构件受拉构件N fyAs fyAsfc大偏心受拉构件大偏心受拉构件e0eaah0-a大偏心大偏心受拉破坏特点：受拉破坏特点：轴向拉力轴向拉力N在在As外侧，外侧，As一侧受拉，一侧受拉，As一侧受压，混一侧受压，混凝土开裂后不会形成贯通整凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝。个截面的裂缝。最后，与大偏心受压情最后，与大偏心受
10、压情况类似，况类似，As达到受拉屈服，达到受拉屈服，受压侧混凝土受压破坏。受压侧混凝土受压破坏。bxfAfAfNNcsysyu1)()2(001ssycahAfxhbxfeN05.0sahee适用条件适用条件x x x xb x2aN fyAs fyAsfc大偏心受拉构件大偏心受拉构件e0eaah0-a2sax)(0ssyahAfeN02sahee)(0sysahfeNAN fyAs fyAsfc大偏心受拉构件大偏心受拉构件e0eaah0-a对称配筋时，对称配筋时，x为负值，则为负值，则2sax 令令3 小偏心小偏心受拉构件受拉构件e0N fyAs fyAs小偏心受拉构件小偏心受拉构件eeaa
11、h0-a小偏心小偏心受拉破坏特点：受拉破坏特点：轴向拉力轴向拉力N在在As与与As之间，之间，全截全截面均受拉应力面均受拉应力，但，但As一侧拉应力一侧拉应力较大，较大，As一侧拉应力较小。一侧拉应力较小。随着拉力增加，随着拉力增加，As一侧首先开裂，一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，但裂缝很快贯通整个截面，As和和As纵筋均受拉，最后纵筋均受拉，最后As和和As均均屈服屈服而达到极限承载力。而达到极限承载力。e0N fyAs fyAs小偏心受拉构件小偏心受拉构件eeaah0-a)(0sysahfeNA)(0sysahfNeA05.0sahee05.0eahes对称配筋时对称配筋时，为达到
12、，为达到截面内外力的平衡，截面内外力的平衡，远离轴向力远离轴向力N的一侧的一侧的钢筋的钢筋As达不到屈服达不到屈服)(0syssahfeNAAAs和和As应分别应分别r rminbh，r rmin=0.45ft/fy 【例】某钢筋混凝土偏心受拉构件，,，承受纵向拉力设计值N=450kN，弯矩设计值M=135kNm，采用C30混凝土，HRB335级钢筋，求所需钢筋及。解 (1)判别大小偏心：250mm400mmbhss40mmaa2yy300N/mmff2t1.43N/mmf 2c14.3N/mmf 0s40040360mmhha0s40040360mmhha0s135000400300mm40
13、160mm45022MheaN纵向拉力作用在两侧钢筋之外，属于大偏心受拉。(2)求：取sAb00.550360198mmxhx0s40030040140mm22heea1 c0sy0s2(0.5)450000 140 1.0 14.3 250 198(360 0.5 198)()300(360 40)1268.2mm0Nef bx hxAf ha取和中的较大值，选用212(=226mm2)。(3)求：代入得：选用325(=1473mm2)，2smin0180mmAbhr2sty0.45193.05mmAff 1c0ys0()()2xNef bx hf A h 450000 140 1.0 14
14、.3 250(360 0.5)300 226(360 40)0 xxs33.7mm224080mmxa0s40014040300mm22heea2sy0s4500003001406.3mm()300(36040)NeAfha 选用325(=1473mm2)，22min0tyMax(,0.45)Max(180,193.05mm)bhffmmrsA4.4.2 构造要求构造要求轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头，直径大于搭接接头，直径大于28mm的受拉钢筋不宜采用绑扎搭接的受拉钢筋不宜采用绑扎搭接接头。搭接而不加焊的受拉钢筋接
15、头仅允许用在圆形池壁接头。搭接而不加焊的受拉钢筋接头仅允许用在圆形池壁或管中，其接头位置应错开，搭接长度不小于或管中，其接头位置应错开，搭接长度不小于.3 和和300mm；受力钢筋沿截面周边均匀对称布置，并宜优先选；受力钢筋沿截面周边均匀对称布置，并宜优先选择直径较小的钢筋。箍筋直径一般为择直径较小的钢筋。箍筋直径一般为46mm，间距不宜，间距不宜大于大于200mm（屋架腹杆不宜超过（屋架腹杆不宜超过150mm）。）。与偏心受压构件一样，偏心受拉构件的配筋方式也有对称与偏心受压构件一样，偏心受拉构件的配筋方式也有对称配筋和非对称配筋两种，常用对称配筋形式。配筋和非对称配筋两种，常用对称配筋形式。小小 结结 1.1.受拉构件破坏特征；受拉构件破坏特征；2.2.受拉计算公式的运用。受拉计算公式的运用。作业布置作业布置 思考题：思考题：4.64.6结束！结束！谢谢大家！谢谢大家！
