第7章-受拉构件的承载力计算—周勇讲课稿

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混凝土结构设计原理-受拉构件承载力计算

混凝土结构设计原理-受拉构件承载力计算

压应力激活
当混凝土构件上方有可变形物体 施加荷载时,混凝土构件会受到 凸起作用,产生如何的抗压应力 呢?
受拉钢筋的计算方法
1
钢筋数量
2
根据受拉构件受到的作用力确定需要多
少根钢筋。
3
材料参数
4
考虑钢筋材料特性,如弹性模量和屈服 强度。
钢筋位置
考虑不同位置的钢筋受拉。
钢筋尺寸
根据结构要求和现实情况,选择合适的 钢筋尺寸。
混凝土结构设计原理-受 拉构件承载力计算
在混凝土结构设计中,受拉构件是非常重要的组成部分,本次演讲将向您介 绍受拉构件承载力的相关原理及计算方法。
构件受拉承载力的基本原理
应力分布特点
受力状态分析
受拉构件在受到外加载荷作用下, 应力分布特点影响极大。
受拉构件在单向拉力作用下,纵 向应变不服从胡克定律,此时的 受力状态是怎样的呢?
混凝土的受拉承载力计算方法
纵向受拉强度
根据混凝土强度、长度、纵横向钢筋等参数,计算混凝土受拉的极限承载力。
截面尺寸设计
考虑构件竖向尺寸,设计混凝土承载力等参数。
混凝土强度变化
不同强度的混凝土对受拉承载力的计算有何影响?
考虑压力区高度的计算方法
混凝土强度等级: 压应力区高尺寸效应的基础上,如何还可以提高混凝土结构的承载力?
3 弹性应变修正系数
了解弹性应变修正系数对混凝土结构设计的影响。
考虑钢筋的剪切破坏的计算方法
1
剪切破坏机理
了解混凝土受力情况下,钢筋如何承受
板条剪应力
2
剪切力破坏,计算限制条件。
板条曲腰发生剪切破坏时,计算应力条
件。
3
锚固长度
考虑锚固长度对钢筋承载力的影响。

第7章 受扭构件扭曲截面的的承载力的计算—周勇

第7章 受扭构件扭曲截面的的承载力的计算—周勇
Lanzhou University of Technology
§7.1 纯扭构件的试验研究
1、试验研究分析 (1)无筋矩形截面(素混凝土构件)
在纯扭矩作用下,无筋矩形截面混凝土构件开裂前具有与均 质弹性材料类似的性质,截面长边中点剪应力最大,在截面四角 点处剪应力为零。当截面长边中点附近最大主拉应变达到混凝土
(1) 基本假定 混凝土只承受压力,具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成
桁架的斜压杆,其倾角为α; 纵筋和箍筋只承受拉力,分别为桁架的弦杆和腹杆; 忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用。
第7章 受扭构件扭曲截面的承载力的计算
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抗扭承载力
(3)箱形截面纯扭构件的抗裂扭矩
Tcr 0.7 ftWt
bh2 (bh 2tw )2 Wt (3hh bh ) [3hw (bh 2tw )] 6 6
第7章 受扭构件扭曲截面的承载力的计算
Lanzhou University of Technology
7.2.2 受扭承载力的计算 1、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力计算
坏。 破坏特征:破坏时混凝土被压碎,配置过多的钢筋达不到
屈服,破坏过程有一定的延性,但较适筋破坏的延性差。
(4)超筋破坏
发生条件:当纵筋和箍筋都配置过多时出现此种破坏。 破坏特征: 破坏时混凝土被压碎,而纵筋和箍筋都不屈服,
破坏突然,因而延性差,类似于梁正截面设计时的超筋破坏。 设计中通过规定最大配筋率或限制截面最小尺寸来避免。
制 作 人 :周 勇
第7章 受扭构件扭曲截面的承载力的计算
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第7章 受拉构件的承载力

第7章 受拉构件的承载力

第7章受拉构件的承载力承受纵向拉力的结构构件称为受拉构件。

受拉构件也可分为轴心受拉和偏心受拉两种类型。

在实际工程中,理想的轴心受拉构件是不存在的,但为了简化计算,对于偏心因素影响较小的构件,可以近似按轴心受拉构件计算,如承受节点荷载的屋架或托架的受拉弦杆、腹杆;刚架、拱的拉杆;承受内压力的环形管壁及圆形贮液池的壁筒等。

可按偏心受拉计算的构件有矩形水池的池壁、工业厂房双肢柱的受拉肢杆、受地震作用的框架边柱、承受节间荷载的屋架下弦拉杆等。

7.1轴心受拉构件正截面承载力的计算混凝土抗拉强度很低,利用素混凝土抵抗拉力是不合理的。

但对于钢筋混凝土受拉构件,在混凝土开裂退出工作后,裂缝截面的拉力由钢筋承受。

钢筋周围的混凝土可以保护钢筋,节省经常性的维护费用,且抗拉刚度比钢拉杆大。

对于不允许开裂的轴心受拉构件,应遵守专门规范的规定,进行抗裂承载力的验算。

轴心受拉构件从开始加载到构件破坏,受力过程可分为三个受力阶段。

从开始加载到混凝土开裂前为第Ⅰ阶段;从混凝土开裂后到受拉钢筋即将屈服为第Ⅱ阶段;从受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服为第Ⅲ阶段。

在第Ⅲ阶段,混凝土裂缝开展很大,可以认为构件达到了破坏状态,此时构件的拉力全部由钢筋承担,故轴心受拉构件正截面承载力计算公式如下:s y u A f N = (7—1)式中:u N ——轴心受拉构件承载力;y f ——钢筋抗拉强度设计值;s A ——受拉钢筋的截面面积。

[例7.1]已知某钢筋混凝土屋架下弦,截面尺寸mm mm h b 150200⨯=⨯,承受的轴心拉力设计值=N kN 234,混凝土强度等级C30,钢筋为HRB335。

求截面配筋。

[解]查表可知:2300mm Nf y =,代入计算公式(7—1)得2378030010234mm f N A y s =⨯==选用4Ф16,2804mm A s =。

7.2偏心受拉构件正截面受拉承载力计算偏心受拉构件按纵向拉力N 的作用位置不同,可以分为两种情况:当纵向拉力N 作用在钢筋s A 合力点和's A 合力点之外时,为大偏心受拉;当纵向拉力N 作用在钢筋s A 合力点和's A 合力点之间时,为小偏心受拉。

受拉构件钢筋混凝土结构课件

受拉构件钢筋混凝土结构课件

As
As
Ne f y (h0 as )
第7章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
⑵大偏心受拉 情况1: As 、As 均未知 需要补充一个方程。令钢筋总用量(As+ As) 最少。取
x bh0
Ne
1 fcbx h0
x 2
f y As h0
as
As
Ne 1 fcbh02b (1 0.5b )
3 截面承载力复核 ⑴小偏心受拉 Ne f y As (h0 as )
Ne f y As (h0 as ) ⑵大偏心受拉
Nu取min
若 2as x bh0

x bh0

x 2as
N u f y As f y As α1 fcbx
N u s As f y As α1 fcbx
第7章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
⑵大偏心受拉构件 (轴力N作用于As与As之外)
截面混凝土在靠近轴向力一侧受拉,远离轴向力一侧受压。 随着N值的增大,混凝土开裂后,截面裂缝不会贯通,始终 存在受压区,否则内外力不能保持平衡。 若拉侧的钢筋配置适当,随N值增大至拉侧钢筋屈服时,裂 缝的延伸使受压区面积减小,压应力增大,直至压侧边缘混凝土 应变达到极限压应变,混凝土被压碎而破坏。 若拉侧的钢筋配置过多,而压侧的钢筋又太少,也有可能压 侧的混凝土先被压碎,而此时拉侧的钢筋并未屈服,是一种脆性 破坏。
Nu
f y As h0 as
e
第7章 钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
7.3.3 公路桥涵工程偏心受拉构件正截面承载力计算
1 基本计算公式
⑴小偏心受拉
⑵大偏心受拉
0 Nd e fsd As (h0 as )

第7章受拉构件的截面承载力

第7章受拉构件的截面承载力

(2)矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算 (2)矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算
1)不对称配筋 ①基本公式: 基本公式:
′ N u e = f y A s′ ( h0 − a s )
(1)
′ N u e′ = f y As ( h0 − as )
'
(2)
' s
e = 0.5h − e0 − as , e = e0 + 0.5h − a
截面校核:按公式( )进行。 ② 截面校核:按公式(2)进行。
本节结束! 本节结束!
7.3 偏心受拉构件的斜截面承载力计算
轴拉力的存在使斜裂缝贯通全截面, 轴拉力的存在使斜裂缝贯通全截面,从而不 存在剪压区,降低了斜截面承载力。因此, 存在剪压区,降低了斜截面承载力。因此,受拉 构件的斜截面承载力公式是在受弯构件相应公式 的基础上减去轴拉力所降低的抗剪强度部分, 的基础上减去轴拉力所降低的抗剪强度部分,即 0.2N。 。
②截面设计:已知构件尺寸、材料强度等级和内力, 截面设计:已知构件尺寸、材料强度等级和内力, 求配筋。此情况下基本公式中有二个未知数,直接求 求配筋。此情况下基本公式中有二个未知数, 解。 ③截面校核:一般已知构件尺寸、配筋、材料强度, 截面校核:一般已知构件尺寸、配筋、材料强度, 偏心距e 由式( )和式( )都可直接求出N, 偏心距 0,由式( 1)和式( 2)都可直接求出 , 并 取其较小者。 取其较小者。
e = e0 − 0 .5 h + a s
2)适用条件 ) 同大偏心受压构件。 同大偏心受压构件。 3)不对称配筋计算方法 ) ①截面设计;类似于大偏心受压构件。 截面设计;类似于大偏心受压构件。 ②截面校核,一般已知构件尺寸、配筋、材料强度。 截面校核,一般已知构件尺寸、配筋、材料强度。 若再已知N可求出 可求出x和 或再已知e 则可求出x和 。 若再已知 可求出 和e0或再已知 0则可求出 和N。 4)对称配筋计算方法 )

07-受拉构件-PPT课件

07-受拉构件-PPT课件
即将开裂时:
s
Es Ec
c
E c
N Ncr
cftk sAs 2Eftk
图7-2
E'c=0.5Ec 故开裂轴力:
c= ftk,
s = 2Eftk
Ncr = Ac ftk + 2Eftk As
7.2 轴心受拉构件承载力
第七章 受拉构件的截面承载力
混凝土开裂后: 砼退出工作,应力全部由钢筋承担。
As,裂缝间距小,max 小,反之亦然。
第七章 受拉构件的截面承载力
将式(7-3)转化为下式:
a1 fcbx2 / 2 a1 fcbh0 x Ne f 'y A's (h0 a's ) 0
代入数据得 1.011.91000 x2 / 2 1.011.91000 255x
240000 395 300 565 (255 45) 0
第七章 受拉构件的截面承载力
7.2.3 构造要求
纵 筋: 数量:As,min 0.2%bh ( 一侧 ) As,min 0.45ft/fybh (一侧) 接长:焊接或搭接长度 300mm
布置:沿截面周边均匀布置, 宜优选直径较小的钢筋。
箍 筋:
固定纵筋位置
7.2 轴心受拉构件承载力
§7.3 偏心受拉构件正截面承载力计算
xb 2
)
240000 395 1.011.91000140 (255 140 / 2) 0 300 (255 45)
取As’=ρminbh=0.002×1000×300=600mm2,选用直径 12mm的HRB335钢筋,@200mm(As’=565mm2)
该题由求算As’及As的问题转化为已知As’求As的 问题。此时x不在是界限值xb了,必须重新求x的值, 计算方法和偏心受压构件计算类同。由式(7-3)计 算x值。

钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件

钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件
若2as′≤x≤0.85ξbh0时,将x代入式(6-7)复核承载力,当 式(6-7)满足时,截面承载力满足要求,否则不满足要求。
若x>0.85ξbh0时,取x=0.85ξbh0代入式(6-8)复核承载 力,当式(6-8)满足时,截面承载力满足要求,否则不满 足要求。
图3–28 输水涵洞截面与A-A截面配筋图
解:
(1)判别偏心受拉构件类型 h0 =h-as = 550-60= 490mm
e0 = M/N = 36.4/338.8 = 0.107m = 107mm <h/2-as = 550/2-60 = 215mm
属于小偏心受拉构件。 (2)计算纵向钢筋As和As′
e0≤h/2-as时,称为小偏心受拉。如图6-4(b)所示。
因此,只要拉力N作用在钢筋As与As′之间,不管偏心距 大小如何,构件破坏时均为全截面受拉,拉力由As与As′共 同承担,构件受拉承载力取决于钢筋的抗拉强度。
可见,轴向拉力是作用在钢筋As和As′之外还是作用在 As和As′之间,是划分大小偏心受拉的界限。
轴心受拉构件破坏时截面的应力状态如图6-2所示。按照承 载力极限状态设计原则及内力平衡条件可得:
K N ≤ fy As
K N ≤ fy As
式中N——轴向拉力设计值;
K——承载力安全系数;
As——全部纵向受拉钢筋截面面积。
受拉钢筋截面面积按式(6-1)计算得:
As = KN/fy
(6-2)
注意:轴心受拉构件的钢筋用量并不完全由强度要求决定,
在许多情况下,裂缝宽度对纵筋用量起决定作用。
案例6-1
某2级水工建筑物,压力水管内半径r=800mm,管 壁厚120mm,采用C25混凝土和HRB335级钢筋,水 管内水压力标准值pk=0.2N/mm2,承载力安全系数K =1.20,试进行配筋计算。

07受拉构件承载力计算-2014秋

07受拉构件承载力计算-2014秋

取A's=0
x
取较小值 As<minbh
As
1 f c bx N
fy
As
1 f c bx N
fy

f y fy
As
As<minbh
As<minbh As=minbh 15
As=minbh
2014-11-20
第七章 受拉构件的截面承载力
2014-11-20
第七章 受拉构件的截面承载力
o
开裂后荷载
t t0
ft
t
As
o
混凝土退出工作
N t Es As s
b A h
t0
t
b
h A
2014-11-20
第七章 受拉构件的截面承载力
5
2014-11-20
第七章 受拉构件的截面承载力
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7.1 轴心受拉构件正截面受拉承载力
7.1.1 轴心受拉构件的受力分析 正截面承载力计算
7.2 偏心受拉构件正截面受拉承载力
16
4
7.2 偏心受拉构件正截面受拉承载力
7.2.4 Nu-Mu相关关系 对称配筋矩形截面的Nu-Mu相关关系 ■钢筋混凝土构件完整的正截面 承载力Nu-Mu相关曲线 轴心受压→小偏心受压→大偏 心受压→受弯→轴心受拉 CD段为偏心受拉,其Nu-Mu相 关关系基本接近直线。
D(T0,0) 正截面承载力 Nu-Mu 相关关系 N N0 A(N0,0)
s y t
N
首根裂缝出现后还会继续出 现裂缝,但裂缝增至一定数 量后便不再增加;全部拉力
由钢筋承担
o

Nt Nt Ec A - As Es As Ec A1 E - 1
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第7章 受拉构件承载力的计算
§7.2 偏心受拉构件正截面承载力的计算
7.2.1 大偏心受拉构件正截面承载力的计算
(1)大偏心受拉破坏的 特征
当轴力处于纵向钢筋之 外时发生此种破坏。破坏时
e'
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 e0
后,与大偏心受压情况类似,
钢筋屈服,而离轴力较远一 N e
• 轴心受拉
• 偏心受拉
轴线
N
N
(轴拉)
理想的轴心受拉 构件在实际工程中其 实并不存在。但是由 于其设计计算简单, 因此拱和桁架结构中 的拉杆以及圆形水池 的池壁等结构构件, 可近似地按轴心受拉 构件进行设计计算。
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第7章 受拉构件承载力的计算
V1 .7 1 5 .0ftbh0fyvA ssvh00.2N
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第7章 受拉构件承载力的计算
当右边计算值小于
f yv
A sv s
h 0 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 f yv
A sv s
h0 。
为防止斜拉破坏,此时的
NNu fyAs
N ––– 轴向拉力的设计值;
f y ——纵向钢筋抗拉强度设计值;
Nu ——轴心受拉承载力设计值。
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补充:构造要求
第7章 受拉构件承载力的计算
❖ 钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连 接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不得采 用绑扎的搭接接头。
第7章 受拉构件承载力的计算
7.2.3 偏心受拉构件斜截面承载力的计算
轴拉力的存在使斜裂缝贯通全截面,从而不存在剪压区,降低了 斜截面承载力。因此,受拉构件的斜截面承载力公式是在受弯构件相 应公式的基础上减去轴拉力所降低的抗剪强度部分,即0.2N。
受剪承载力的降低与轴向拉力N近乎成正比。
《规范》对矩形、T形和I形截面的钢筋混凝土偏心受拉构 件受剪承载力:
3)不对称配筋计算方法
①截面设计: 类似于大偏心受压构件。
②截面校核: 一般已知构件尺寸、配筋、材料强度。 若再已知N可求出x和e0或再已知e0则可求出x和N。
4)对称配筋计算方法
①截面设计:对称配筋时必有 x 2s ,因此, 按不对称配筋 x 2s 时的情形处理。
②截面校核:类似于不对称配筋。
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第7章 受拉构件承载力的计算
2)对称配筋
①截面设计:已知构件尺寸、材料强度等级和内力, 求配筋。
在此情况下,离轴力较远一侧的钢筋 A必s 然不屈服,
设计时取
As
As
Ne fy(h0 as)
② 截面校核:按式(7.7)进行。
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❖ 纵筋一侧配筋率 0.2%, 且45ft fy %。
( ft为混凝土轴心抗拉强度设计值) ❖ 纵筋应沿截面周边均匀对称布置,并宜优先采 用直径较小的钢筋。
❖ 箍筋直径 d≥6mm, 间距s ≤200mm (腹杆中 s ≤150mm)。
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第7章 受拉构件承载力的计算
7.2.2 小偏心受拉构件正截面承载力的计算
(1)小偏心受拉破坏 的特征
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,N
轴心受拉构件从加载到破坏,其受力过程分为三个阶段: 从加载到砼受拉开裂前,砼开裂后到钢筋即将屈服,受拉钢 筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。
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7.1.2 承载力计算公式
第7章 受拉构件承载力的计算
以构件第Ⅲ阶段的受力情况为基础,考虑可靠度的 要求,轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通,纵向拉钢筋达 到其受拉屈服强度,正截面承载力公式如下:
N e1fcbx(h02 x)fyA s(h0as )
式中:e—轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离;
ee00.5has
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2)适用条件: 2as /h0
A sm inb h ,A s m inb h
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第7章 受拉构件承载力的计算
第7章-受拉构件的承载力计 算—周勇
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第7章 受拉构件承载力的计算
§7.1 轴心受拉构件正截面承载力的计算
7.1.1 受力过程和破坏特征
• 承受纵向拉力的构件称为受拉构件
侧的混凝土被压碎 。
1f cbx
a's fy'A's
h0-a's
fyAs as
大偏心受拉构件
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第7章 受拉构件承载力的计算
(2)矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力的计算 1)基本公式
根据截面内力平衡,可写出如下公式:
NfyA sfy A s 1fcb x
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
纵向钢筋受拉屈服。
e' e
0
e
a's f A'
ys
h 0- a's
fyA s as
小偏心受拉构件
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第7章 受拉构件承载力的计算
(2)矩形截面小偏心受拉构件正截面承载力计算 1)不对称配筋
0.36ftbh0。
f yv
A sv s
①基本公式:根据截面内力平衡得
NefyAs(h0as) (7.6) 其中: N efyA s(h0 as) (7.7)
eh/2e0as ee0h/2as e0 M/ N
②截面设计:已知构件尺寸、材料强度等级和内力,求配筋。 在此情况下基本公式中有二个未知数,可直接求解。
③截面校核:一般已知构件尺寸、配筋、材料强度,偏心距e0, 由式(7.6)和式(7.7)都可直接求出N,并取其较小者。
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