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混凝土结构基本原理ConcreteStructureBasicTheory东北电力大学建筑工程学院秦力第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§6.2偏心受拉构件正截面受拉承载力计算§6.3偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算学习目标•理解轴心受拉构件的受力破坏过程；•掌握轴心受拉构件正截面承载力的计算方法；•掌握偏心受拉构件正截面承载力的计算方法；•掌握偏心受拉构件斜截面承载力计算方法。第6章受拉构件的截面承载力钢筋混凝土桁架或拱拉杆、受内压力作用的环形截面管壁及圆形贮液池的筒壁等，通常按轴心受拉构件计算。矩形水池的池壁、矩形剖面料仓或煤斗的壁板、受地震作用的框架边柱，以及双肢柱的受拉肢，属于偏心受拉构件。受拉构件除轴向拉力外，还同时受弯矩和剪力作用。第6章受拉构件的截面承载力概述6.1.1轴心受拉构件的受力性能BehaviorofAxialTensileMemberNNcAAs6.1轴心受拉构件正截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算cE◎几何条件consistentconditiones=ec=e◎物理关系stress-strainrelationsssEeccssEE◎平衡条件balanceconditionssccAAN◆开裂前NNcrr=As/AcNsNes=ec=ecccEeesEecE配筋率reinforcementratiorEccA1sEccAA第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算cEccssEEsEA换算混凝土面积TransformedSection0sEcAAA当c=ft时，如继续加载混凝土将会产生开裂。由混凝土的受拉时应力-应变关系知，c=ft时的弹性特征系数=0.501AANcEccr)/1(0rEccANAN)(rEcEcEsANrEctcrAfN21第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算◆开裂荷载CrackingLoadrEctcrAfN21N=Ncrc=fts=2Efts◆开裂瞬间钢筋应力有一突增rtsctsfAAfrttEscrsffAN2如由平衡条件自行验证tEf2MPa40~200c+rtfc=ft→0第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算◆混凝土开裂后AfterCracking如果配筋足够，荷载可以继续增加但裂缝截面混凝土应力始终为零，开裂以后的全部荷载增量均由钢筋承担当钢筋应力达到s=fy时◆极限拉力UltimateTensileCapacityNu=fyAsNNcrc=0s=sAN第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算ft2Eft2Eft+ft/rfyscNcrNuN第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算NcrNueleyN第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算小结Conclusion⑴由于混凝土材料的非线性和开裂，荷载与应力、荷载与变形不再为线性关系，线弹性材力分析方法不再适用；⑵混凝土开裂前瞬间，钢筋应力=20~40MPa，对Ncr影响很小。⑶在混凝土开裂后瞬间，截面应力发生重分布；⑷开裂后，构件是带裂缝工作的。⑸钢筋混凝土构件中钢筋的应力小于同样面积的钢筋单独受拉情况；第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算⑹钢筋混凝土轴心受拉构件的受力过程大体上可分为三个阶段：①开裂前的钢筋与混凝土的共同受力阶段，该阶段荷载-变形关系基本近似线性；②开裂后带裂缝工作阶段；③破坏阶段。对于配筋合适的钢筋混凝土构件，一般其受力过程都可分为类似的三个工作阶段。第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算◆最小配筋率LowerLimitReinforcementRatio如果配筋率r很小，以至于在混凝土一开裂时，由于混凝土退出工作产生应力重分布，使钢筋立刻就达到屈服，即,Nu=Ncr当配筋率小于该配筋率时，钢筋将不能承担混凝土截面开裂后传来的应力，其破坏如同素混凝土构件，具有脆性性质，因此钢筋混凝土轴拉的配筋应不小于该配筋率rEctsyAfAf21tEytfffr2min第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算6.1.2轴心受拉构件正截面承载力计算syAfNN为轴向拉力的设计值；fy为钢筋抗拉强度设计值；As为全部受拉钢筋的截面面积，应满足As≥(0.9ft/fy)A，A为构件截面面积。第6章受拉构件的截面承载力6.1轴心受拉构件正截面承载力计算6.2偏心受拉构件正截面承载力计算e0NfyAsfyA's小偏心受拉构件e'eaa'h0-a'小偏心受拉破坏：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，A's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，As和A's纵筋均受拉，最后As和A's均屈服而达到极限承载力。6.2偏心受拉构件正截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力e0NfyAsfyA's小偏心受拉构件e'eaa'h0-a'NfyAsfy'A'sfc大偏心受拉构件e0eaa'h0-a'大偏心受拉破坏：轴向拉力N在As外侧，As一侧受拉，A's一侧受压，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，As达到受拉屈服，受压侧混凝土受压破坏。6.2偏心受拉构件正截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力e0NfyAsfyA's小偏心受拉构件e'eaa'h0-a')(0ahfeNAys)(0ahfNeAys05.0eahe05.0eahe对称配筋时，为达到截面内外力的平衡，远离轴向力N的一侧的钢筋A's达不到屈服)(0ahfeNAAyssAs和A's应分别≥rminbh，rmin=0.45ft/fy。6.2偏心受拉构件正截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力NfyAsfy'A'sfc大偏心受拉构件e0eaa'h0-a'bxfAfAfNNcsysyu)()2(00ahAfxhbxfeNsycahee5.00适用条件：x≤xbx≥2a'对称配筋？6.2偏心受拉构件正截面承载力计算取x=2a'第6章受拉构件的截面承载力MNN0A(N0，0)B(Nb，Mb)C(0，M0)正截面承载力Nu-Mu相关关系D(T0，0)Nu-Mu相关关系钢筋混凝土构件从轴心受压、受弯到轴心受拉的正截面承载力Nu-Mu相关关系，是一条完整的曲线。CD段为偏心受拉，其Nu-Mu相关关系基本接近直线。6.2偏心受拉构件正截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力对称配筋矩形截面的Nu-Mu相关关系AssAMsNs'sA'ssAsfcbxMcNcAssA'sA'sfcbxsAsMuNuMNA(Nc0+Ns0,0)B(Ncb,Mcb+Ms0)C(0,M0)(c)Nu-Mu相关关系D(Ts0，0)MNA(Nc0,0)B(Ncb,Mcb)(a)Nc-Mc相关关系D(Tc0,0)MNA(Ns0,0)B(0,Ms0)(b)Ns-Ms相关关系D(Ts0,0)6.2偏心受拉构件正截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力6.3偏心受拉构件斜截面承载力计算轴向拉力N的存在，斜裂缝将提前出现，在小偏心受拉情况下甚至形成贯通全截面的斜裂缝，使斜截面受剪承载力降低。受剪承载力的降低与轴向拉力N近乎成正比。《规范》对矩形截面偏心受拉构件受剪承载力NhsAfbhfVsvyvt2.00.10.175.10000.1hsAfsvyv为防止斜拉破坏，此时的不得小于0.36ftbh000.1hsAfsvyv当右边计算值小于时，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00.1hsAfsvyv6.3偏心受拉构件斜截面承载力计算第6章受拉构件的截面承载力本章小结1.理解轴心受拉构件的受力特征；2.理解偏心受拉正截面承载力Nu-Mu相关曲线；3.掌握轴心受拉构件正截面承载力计算方法；4.掌握偏心受拉构件正截面承载力计算方法。作业：6-16-26-4结束