第6章受拉构件截面承载力计算
第六章 偏心受拉构件(土木)
2、判断构件类型：
M 120106 h 300 e0 500 m m a 35 115m m s 3 N 24010 2 2
属于大偏拉构件
3、配筋计算
h0 h as 300 35 265mm x b h0 0.518 265 137mm
As
Ne 1 f c sbbh (h0 a fy s)
2 0
★若A's<rmin ' bh0?
取A's= rmin ' bh0，按A's为已 知情况计算。
As
N 1 f cbbh0 f y As fy
（2）A's为已知时 当A's已知时，两个基本方程有二个未知数As 和 x，有唯一解。
第六章
钢筋砼受拉构件承载力计算
第一节
大小偏心受拉的界限
当纵向拉力N作用在两侧钢筋之间为小偏拉构件；
h e0 a s 2 h as 2
当纵向拉力N作用在两侧钢筋之外时为大偏拉构件。 e0
第二节
小偏心受拉构件的计算
u (h a NeN N eA A f0 h0 ue s f ys s )as ) y(
若 2a‘s x bh0，可得
e’
e0 Nu
As
N 1 f cbh0 f y As fy
s As
As f y
若x<2a‘s ？取x=2a‘s，对As '中心取矩
Ne Nu e f y As (h0 a s)
Ne As f y (h0 a s)
N e A fsy ( a ) Ne uN u e s A fh ( h 0 y 0 s as )
混凝土结构设计原理(第2版)第6 章
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６.１ 受压构件基本构造要求
• 当偏心受压构件的截面高度h≥６００mm 时,应在侧面设置直径为不 小于１０mm 的纵向构造钢筋,以防止构件因温度和混凝土收缩应力 而产生裂缝,并相应地设置复合箍筋或拉筋.
• (３)纵筋.
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６.１ 受压构件基本构造要求
• 纵向受力钢筋的作用是与混凝土共同承担由外荷载引起的内力,防止 构件脆性破坏,减小混凝土不匀质引起的影响;同时,纵向钢筋还可以承 担构件失稳破坏时凸出面出现的拉力以及由于荷载的初始偏心、混凝 土收缩、徐变、温度应变等因素引起的拉力等.
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６.１ 受压构件基本构造要求
• 当柱中全部纵向受力钢筋的配筋率超过３％时,箍筋直径不应小于８ mm,间距不应大于１０d(d 为纵向受力钢筋的最小直径),且不应大于 ２００mm;箍筋末端应做成１３５°弯钩,且弯钩末端平直段长度不 应小于纵向受力钢筋最小直径的１０倍.
• 在纵向钢筋搭接长度范围内,箍筋的直径不宜小于搭接钢筋较大直径 的０.２５倍.箍筋间距不应大于１０d(d 为受力钢筋中最小直径),且不 应大于２００mm.当搭接的受压钢筋直径大于２５mm 时,应在搭接 接头两个端面外１００mm 范围内各设置两根箍筋.
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６.２ 轴心受压构件正截面承载力计算
• 构件的稳定系数φ 主要和构件的长细比l０/i 有关(l０ 为构件的计算长 度,i 为截面的最小回转半径).当为矩形截面时,长细比用l０/b 表示(b 为 截面短边),«规范»中对φ 值制定了计算表,见表６.１.
钢筋混凝土教学课件—第6章受压构件的截面承载力
N
e0
N N
e0
e0
实际重心轴
s As
f y As
s As
f y As
f y As
s As
h0
(a )
h0
( b)
h0
(c)
10
有三种情况：
（1）如上图(a)所示：相对偏心距稍大且远侧钢筋较多；
A.N较小时，远侧受拉，近侧受压；
B.破坏时，远侧钢筋受拉但不能屈服，近侧钢筋受压屈服，
B.N较小时，全截面受压（远侧和近侧钢筋均受压）；
C.近侧受压程度小于远侧受压程度；
D.破坏时，近侧钢筋受压但不能屈服，远侧钢筋受压屈服，
远侧混凝土压碎； 综合（1）~（3）可知： （1）远侧钢筋均不能受拉且屈服；以混凝土受压破坏为标志，称 为“受压破坏”； （2）相对偏心距较小，称为“小偏心受压”；
1
3.本章重点：单向偏心受压构件（或简称偏心
受压构件） 二.工程应用 1.轴心受压构件：结构的中间柱（近似）； 2.单向偏心受压构件：结构的边柱； 3.双向偏心受压构件：结构的角柱； 如下图所示。
2
3
围范的载恒 受承柱的应相为分部影 阴，置布面平构结架框
柱边
柱角
柱间中
§6.1 受压构件一般构造要求
17
§6.5 矩形截面偏心受压构件正截面
受压承载力基本计算公式
一.区分大、小偏心受压破坏形态的界限
由下图可知：
1.受拉破坏时，远侧钢筋先受拉屈服，然后近侧钢筋受压屈服和近
侧混凝土压坏；
2.受压破坏时，近侧钢筋受压屈服和混凝土压坏时，远侧钢筋不能 受拉屈服； 3.界限破坏时，远侧钢筋受拉屈服和近侧混凝土压坏同时发生； 4.受压区太小（如 x 2a ），远侧钢筋先屈服，然后混凝土压坏， 但近侧钢筋不能受压屈服。
第6章受拉构件
1fc
f
' y
As'
x
e’
e0
Ne
fyAS
小偏心受拉构件
混凝土结构设计原理
第6章 受拉构件
（2）计算公式
N
f y As
f yAs
1
fcbx
Ne
1
fcbx(h0
x) 2
f yAs(h0
as )
e’
1fc
f
' y
As'
x
（3）公式条件
e0
2as’ xbh0
N
（4）最小配筋率
As应≥(0.45ft/fy)A，且≥0.002A A’S应≥0.002A
关键是消去N求出x后分三种情况：
若x>bh0，取s=fy(-1)/(b- 1)
代入基本公式重求x，并求Nu。
若2as’ xbh0，代入基本公式（一）求Nu ； 若x< 2as’ ,则对A’s取矩求解Nu ，即
Nu
f y As (h0 as ) e
混凝土结构设计原理
第6章 受拉构件
6.2.2 小偏心受拉构件
6.2 偏心受拉构件
▲分
大偏心受拉构件 小偏心受拉构件
大偏心受拉构件 N不作用在As与A’s之间
小偏心受拉构件 N作用在As与A’s之间
混凝土结构设计原理
第6章 受拉构件
6.2.1 大偏心受拉构件
（1）受力性能 a）破坏特征
As受拉屈服，
受压边缘砼达到ecu。
破坏特征类似适筋梁、 大偏压。
b）发生条件 N作用在As与A’s之外。
教学提示
▲本章应重点介绍轴心受拉构件及偏心受拉构 件的破坏机理及正截面承载力计算方法。
第六章 轴心受力构件承载力
N
初始受力
试验表明，在整个加载过程中，由于钢 筋和混凝土之间存在着粘结力，两者压应变 基本一致。
变形条件：s =c = 物理关系： s Es
钢筋：
y y
fy Es
fy
Es
1
s fy
混凝土：
y
2 2 fc 0 0 fc
由平衡条件得：
Ass1—单根间接钢筋的截面面积； fy—间接钢筋的抗拉强度设计值； s——沿构件轴线方向间接钢筋的 间距； dcor—构件的核心直径； Asso——间接钢筋的换算截面面
) N 0.9( f c Acor 2f y Asso f y As
注：1.为使间接钢筋外面的混凝土保护层对抵抗脱落有足够的安 全，《规范》规定螺旋式箍筋柱的承载力不应比普通箍筋 柱的承载力大50％。 2.凡属下列情况之一者，不考虑间接钢筋的影响而按普通箍 筋柱计算承载力： (1)当l0/d >12时，因长细比较大，因纵向弯曲引起螺旋筋不 起作用； (2)当算得受压承载力小于按普通箍筋柱算得的受压承载力； (3)当间接钢筋换算截面面积小于纵筋全部截面面积的25％ 时，可以认为间接钢筋配置得太少，套箍作用的效果不明 显。间接钢筋间距不应大于800mm及dcor／5，也不小于40mm。
螺旋式箍筋柱的受力特点：
轴向压力较小时，混凝土和纵筋分别受 压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不 明显；接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混 凝土产生较大的横向约束，提高混凝土强度， 从而间接提高柱的承载能力。当螺旋箍筋达 到抗拉屈服强度时，不能有效约束混凝土的 横向变形，构件破坏。在螺旋箍筋受到较大 拉应力时其外侧的混凝土保护层开裂，计算 时不考虑此部分混凝土。
第 6 章 受压构件的截面承载力
第6 章受压构件的截面承载力思考题6.1 轴心受压普通钢筋短柱与长柱的破坏形态有何不同？轴心受压长柱的稳定系数? 如何确定？轴心受压普通箍筋短柱的破坏形态是随着荷载的增加，柱中开始出现微细裂缝，在临近破坏荷载时，柱四周出现明显的纵向裂缝，箍筋间的纵筋发生压屈，向外凸出，混凝土被压碎，柱子即告破坏。
而长柱破坏时，首先在凹侧出现纵向裂缝，随后混凝土被压碎，纵筋被压屈向外凸出；凸侧混凝土出现垂直于纵轴方向的横向裂缝，侧向挠度急剧增大，柱子破坏。
l s l s 《混凝土结构设计规范》采用稳定系数? 来表示长柱承载力的降低程度，即? ＝N u / N u ，N u 和N u 分别为长柱和短柱的承载力。
根据试验结果及数理统计可得? 的经验计算公式：当l0／b＝8～34 时，? ＝1.177－0.021l0／b；当l0／b＝35～50 时，? ＝0.87－0.012l0／b。
《混凝土结构设计规范》中，对于长细比l0／b 较大的构件，考虑到荷载初始偏心和长期荷载作用对构件承载力的不利影响较大，的? 取值比按经验公式所得到的? 值还要降低一些，以保证安全。
对于长细比l0／b 小于20 的构件，考虑到过去使用经验，? 的取值略微抬高一些，以使计算用钢量不致增加过多。
6.2 简述偏心受压短柱的破坏形态。
偏心受压构件如何分类？钢筋混凝土偏心受压短柱的破坏形态有受拉破坏和受压破坏两种情况。
受拉破坏形态又称大偏心受压破坏，它发生于轴向力N 的相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。
随着荷载的增加，首先在受拉区产生横向裂缝；荷载再增加，拉区的裂缝随之不断地开裂，在破坏前主裂缝逐渐明显，受拉钢筋的应力达到屈服强度，进入流幅阶段，受拉变形的发展大于受压变形，中和轴上升，使混凝土压区高度迅速减小，最后压区边缘混凝土达到极限压应变值，出现纵向裂缝而混凝土被压碎，构件即告破坏，破坏时压区的纵筋也能达到受压屈服强度，这种破坏属于延性破坏类型，其特点是受拉钢筋先达到屈服强度，导致压区混凝土压碎。
第6章-受拉构件的截面承载力
e' e0 e
α1 fc fy’As’
fyAs
大偏心受拉构件正截面的承载力计算
基本公式：
e' e0 e
Nu
f y As
f
' y
As'
fcbx
Nu
e
fcbx
h0
x 2
f
' y
As'
h0 as'
As'
Ne
1
f
cbxb
h0
f
' y
h0 as'
xb 2
Nu
As
1 fcbxb Nu
e e' e0
fy’As’ fyAs
小偏心受拉构件正截面的承载力计算
基本公式：
Nu
e
f
' y
As'
h0 as'
Nue' fy As h0 as
Nu
As'
As
fy
Nue ' h0 as'
e e' e0
fy’As’ fyAs
三、偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算
计算公式：
V
1.75
fy
f
' y
fy
As'
α1 fc fy’As’
fyAs
相关截面设计和截面复核的计算与大偏心受压构件相似，
所不同的是轴向力为轴力。
小偏心受拉构件正截面的承载力计算
小偏心受拉构件破坏特点：
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， 一侧拉应力较小。 随着拉力增加，As一侧首先开裂，Nu 但裂缝很快贯通整个截面， As与A’s 纵筋均受拉，最后，As与A’s均屈服 而达到极限承载力。
第六章 受构件斜截面承载力答案
第六章 钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算一、填空题：1、梁的斜截面承载力随着剪跨比的增大而 。
降低2、梁的斜截面破坏形态主要 、 、 ，其中，以 破坏的受力特征为依据建立斜截面承载力的计算公式。
斜拉破坏 斜压破坏 剪压破坏 剪压破坏3、随着混凝土强度的提高，其斜截面承载力 。
提高4、影响梁斜截面抗剪强度的主要因素是混凝土强度、配箍率、 剪跨比 和纵筋配筋率以及截面形式。
5、当梁的配箍率过小或箍筋间距过大并且剪跨比较大时，发生的破坏形式为 ；当梁的配箍率过大或剪跨比较小时，发生的破坏形式为 。
斜拉破坏 斜压破坏6、设置弯起筋的目的是 、 。
承担剪力 承担支座负弯矩7、为了防止发生斜压破坏，梁上作用的剪力应满足 ；为了防止发生斜拉破坏，梁内配置的箍筋应满足 。
025.0bh f V c c β≤ min ρρ≥，max s s ≤， min d d ≥二、判断题：1. 钢筋混凝土梁纵筋弯起后要求弯起点到充分利用点之间距离大于0.5h 0，其主要原因是为了保证纵筋弯起后弯起点处斜截面的受剪承载力要求。
（ × ）2．剪跨比0/h a 愈大，无腹筋梁的抗剪强度低，但当3/0>h a 后，梁的极限抗剪强度变化不大。
（√ ）3．对有腹筋梁，虽剪跨比大于1，只要超配筋，同样会斜压破坏（ √ ）4、剪压破坏时，与斜裂缝相交的腹筋先屈服，随后剪压区的混凝土压碎，材料得到充分利用，属于塑性破坏。
（ ）×5、梁内设置多排弯起筋抗剪时，应使前排弯起筋在受压区的弯起点距后排弯起筋受压区的弯起点之距满足：max s s ≤（ ）×6、箍筋不仅可以提高斜截面抗剪承载力，还可以约束混凝土，提高混凝土的抗压强度和延性，对抗震设计尤其重要。
（ ）√7、为了节约钢筋，跨中和支座负纵筋均可在不需要位置处截断。
（ ）×8、斜拉、斜压、剪压破坏均属于脆性破坏，但剪压破坏时，材料能得到充分利用，所以斜截面承载力计算公式是依据剪压破坏的受力特征建立起来的。
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6.2.1大偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
大偏心受拉破坏: N作用在As合力点和A`s合力点范围以外时
当轴力处于纵向钢筋之外时发生此种破坏。破坏时距纵向拉力近的一侧混凝 土开裂，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，钢筋屈服，而离轴力较远一侧的混凝土被压碎 。
s
f yv
Asv h0 s
为防止斜拉破坏，此时的
f yv
Asv h0 s
不得小于0.36ftbh0。
Байду номын сангаас
第 6 章 受拉构件的截面承载力
§6.1 轴心受拉构件正截面受拉承载力计算
受力过程的三个阶段： 第I阶段：从加载到砼开裂前 第Ⅱ阶段：砼开裂至钢筋即将屈服 第Ⅲ阶段：钢筋开始屈服至全部钢筋屈服 轴心受拉构件正截面受拉承载力计算公式如下
Nu f y As
§6.2 偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
基本公式
Nu e f y A (h0 a )
' s ' s
Nu e f y As (h0 as )
'
h e e0 as 2 h ' ' e e0 as 2
对称配筋时
Nu e A As ' f y (h0 as )
' s
'
h ' e e0 as 2
h e e0 as 2
适用条件： 设计时，取
对称配筋时会出现x＜2a`情况，可按偏心受压相应情 况类似处理。
6.2.2小偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
小偏心受拉：N作用在As合力点和A`s合力点范围以内时 当轴力处于纵向钢筋之间时发生此种破坏。全截面均受拉应力， 但As一侧拉应力较大，As一侧拉应力较小。随着拉力增加，As一 侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面，破坏时混凝土裂缝贯通， 全部纵向钢筋受拉屈。
基本公式
Nu f y As f y' As' 1 fcbx x ' ' ' N u e 1 f cbx h0 f y As (h0 as ) 2
x 2as' x xb x xb N e f bx (h xb ) u 1 c b 0 ' 2 As ' ' f y (h0 as ) ' 1 f cbxb N u f y ' As As fy fy
'
§6.3 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算
可按下式计算
Asv 1.75 Vu f t bh0 1.0 f yv h0 0.2 N 1.0 s Asv 1.0 f yv h0 0.36 f t bh0 s
当右边计算值小于 时，即斜裂缝贯通全截面， Asv f yv 。 h0 剪力全部由箍筋承担，受剪承载力应取