nullnull受拉构件的截面承载力第六章6.1 概述6.1 概述
轴心受拉构件:拉力作用在截面形心。屋架的下弦、受拉腹杆、圆形水池的池壁可近似按轴心受拉构件计算。
偏心受拉构件:拉力作用偏离截面形心,或截面上既有拉力又有弯矩。如承受节间荷载的屋架下弦或悬臂桁架的上弦,矩形水池的池壁等。
null6.2 轴心受拉构件正截面承载力计算 一、试验
分析
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轴心受拉构件从加载到破坏,其受力过程分为三个阶段:
1)从加载到砼受拉开裂前,
2)砼开裂后到钢筋即将屈服,
3)受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。
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。二、轴心受拉构件承载力计算二、轴心受拉构件承载力计算正截面承载力公式如下: 三、轴心受拉构件构造要求三、轴心受拉构件构造要求最小配筋率
为避免脆性破坏,其截面配筋不能太少。箍筋
一般不受力,它属于构造配筋:
直径:d=4~6mm。
间距:屋架下弦杆@≤200mm;屋架腹杆@≤150mm。
null6.3 偏心受拉构件正截面承载力计算 一、偏心受拉构件的破坏特征2)大偏心受拉破坏
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 。 1)小偏心受拉破坏
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服。与偏心矩e0有关。null二、偏心受拉构件正截面承载力计算(一)小偏拉构件 e0<h/2-as1、基本公式式中 e=h/2-e0-as ,
e’=h/2+e0-as’null2、小偏拉截面设计
已知构件尺寸、材料强度等级和内力,求配筋。3、小偏拉承载力校核
一般已知构件尺寸、配筋、材料强度,偏心距e0,由式(1)和式(2)都可直接求出N,并取其较小者作为设计值。
null(二)大偏拉构件 e0>h/2-as1、基本公式式中 e=e0 - h/2+as适用条件同大偏心受压构件。null2、大偏拉构件截面设计(1)大偏拉第一种情况:已知As’求As① 若 ,② 若x<2as,时,As’达不到屈服强度, 一种方法是取x=2as, ,则 由Ne,≤As fy(h0’-as)可计算As; 另一种方法是取As’ =0,按单筋受弯构件计算As。
选两种方法的较小值As。null处理:
调整截面尺寸或砼强度等级,或按As与 As’均未知情形计算。
③ 若x>ξbh0时说明:
截面尺寸过小,砼强度等级过低或者已配的As’过小。null由合力公式可得As :
(2)大偏拉第二种情况:As’和As均未知令:由向As取矩公式可得As’ :若求得的As’为负值或小于,则应按构造要求配置As’。然后按第一种情况(已知As’),求As。
null
(1)若 ,则满足大偏拉公式的应用条件,由合力公式可求N。
(2)若x<2as,,则近似假设x=2as,,由向As’取矩公式可求N。
(3) 若x>ξbh0,表明As配置过多,达不到屈服。
先求受拉钢筋的应力:
再对N取矩,重新求的x,代入合力公式可求的N。
3、大偏拉承载力校核由两基本公式消去N,解得x。null 三、对称配筋的矩形截面偏心受拉构件 ①截面设计:对称配筋时必有 ,因此, 按不对称配筋 时的情形处理。 ②截面校核:类似于不对称配筋。 null[例6-2] 已知b×h=1000×250mm,as=as,=25mm,N=300kN ,M=84kN·m ,砼:C20;纵—HRB335。求As及As‘
解(1)已知条件
C20:ft=1.1N/mm2,fc=9.6N/mm2,
HRB335:fy=fy’=300N/mm2,
h0=250-25=225mm
(2)判大小偏拉
e0=M/N=84000000/300000=280mm>h/2-as=250/2-25 =100mm
属大偏拉。
e=e0-h/2+as=280-250/2+25=180mm
null(3)求As及As’
补充ξ=ξb,由基本公式第二式(向As取矩)
=-139792500<0
则应按ρmin=0.2% ,As’=0.002bh=…=500mm2
选5根12,即12@200, As实’=565mm2
再按As‘已知的情况求As。null(3)已知As’,求As
由向As取矩公式:
x=ξh0=0.0423×225=9.45mm<2as,=500mm
有两种方法:
null一是取x=2as,,由向As’取矩公式可求As:
即:
另一是设As’ =0,按单筋截面计算As。由向As取矩公式得:
由合力公式:
取两者较小者As=1864mm2,选16@110,As实=1828mm2,截面配筋如图。
null6.4 矩形截面偏心受拉构件斜截面承载力计算
偏心受拉构件,一般同时还作用有剪力V,故还应进行斜截面承载力计算。
试验表明:在剪拉复合应力状态下,砼的抗剪强度随拉应力的增加而减小,但不论剪压区高度的大小或甚至无剪压区,与斜裂缝相交的箍筋抗剪能力并不受轴心拉力的影响,保持与受弯构件相似的水平。null根据偏心受拉斜截面受力特点,其承载力公式如下:
注意箍筋构造要求:同受弯构件nullN的作用点在截面两侧的钢筋之间,即e0
h/2-as。截面砼在靠近N一侧受拉,而远离N一侧受压。随N的增大,拉侧砼开裂,直到破坏截面上始终存在受压区。最终破坏取决于As的数量: As适量,则As先屈服,最后受压区砼压碎而进入极限状态; As过量,受压区砼先压碎, As达不到屈服,类似于超筋受弯构件,设计中应避免。