07受拉構(gòu)件承載力的計算

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1、第7章受拉構(gòu)件承載力的計算返回總目錄教學(xué)提示：本章主要講述了混凝土結(jié)構(gòu)的一般概念，重點(diǎn)闡述了性質(zhì)不同的兩種材料(鋼筋和混凝土)能夠結(jié)合在一起共同工作的可能性和有效性以及混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；簡要地介紹了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用、發(fā)展前景及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010—2002)，并對混凝土結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法提出了建議。教學(xué)要求：要求學(xué)生在了解混凝土結(jié)構(gòu)一般概念的基礎(chǔ)上，深刻理解和掌握鋼筋和混凝土共同工作的條件，充分認(rèn)識鋼筋與混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)，了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用及發(fā)展前景，做好學(xué)習(xí)本課程的準(zhǔn)備。本章內(nèi)容●7.1概述●

2、7.2軸心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力●7.3偏心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力●7.4偏心受拉構(gòu)件斜截面承載力●7.5思考題●7.6習(xí)題7.1概述當(dāng)構(gòu)件受到縱向拉力時，稱為受拉構(gòu)件。當(dāng)縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線重合時為軸心受拉構(gòu)件；當(dāng)縱向拉力作用線與構(gòu)件截面形心軸線不重合或構(gòu)件上同時既作用有縱向拉力又作用有彎矩時，則稱為偏心受拉構(gòu)件。在建筑工程中，軸心受拉構(gòu)件很少，但由于軸心受拉構(gòu)件計算簡單，有些構(gòu)件，如鋼筋混凝土桁架中的拉桿、有內(nèi)壓力的圓管管壁、圓形水池的環(huán)形池壁等，可近似按軸心受拉構(gòu)件計算。聯(lián)肢剪力墻的某些墻肢、雙肢柱的某些肢桿、懸伸式桁架

3、承受節(jié)間豎向荷載的受拉上弦桿，以及一般屋架承擔(dān)節(jié)間荷載的下弦桿等都屬于偏心受拉構(gòu)件；此外，矩形筒倉、斗倉及水池，其倉壁或池壁同時受到軸向拉力及彎矩的作用，故也屬于偏心受拉構(gòu)件。從充分利用材料強(qiáng)度來看，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，承受拉力時不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度；從減輕構(gòu)件開裂來看，由于混凝土在較小的拉力作用下就會開裂，構(gòu)件中的裂縫寬度將隨著拉力的增加而不斷加大；因此，用普通鋼筋混凝土構(gòu)件承受拉力，是不合理也不合適的。對承受拉力的構(gòu)件一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼結(jié)構(gòu)。但在實(shí)際工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屋架或托架的受拉弦桿以及拱的拉桿仍采用鋼筋混凝土。這主要是由

4、于對局部有受拉構(gòu)件時，如若將受拉構(gòu)件做成鋼構(gòu)件，不僅會給施工帶來不便，也會因處理鋼筋混凝土和鋼構(gòu)件之間的連接構(gòu)造而給設(shè)計帶來不便，在此情況下也常將受拉構(gòu)件設(shè)計為鋼筋混凝土構(gòu)件。這樣既免去了經(jīng)常性的維護(hù)，并且使構(gòu)件的剛度較大。但在設(shè)計時要采取措施把構(gòu)件的裂縫寬度控制在允許的范圍內(nèi)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的有些構(gòu)件如屋架中的部分腹桿，以承受軸向壓力為主，但在某些荷載組合下有時會承受軸向拉力，從而發(fā)生內(nèi)力變號現(xiàn)象。因此在設(shè)計時除要按受壓構(gòu)件和受拉構(gòu)件兩種情況進(jìn)行承載力計算，而且也要按受拉構(gòu)件進(jìn)行裂縫計算?；炷恋目估瓘?qiáng)度低，一般在外拉力不大時，混凝土就會

5、出現(xiàn)裂縫。因此除了要進(jìn)行承載力計算外，還需要進(jìn)一步作抗裂度或裂縫寬度的驗(yàn)算。7.1概述鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件無論采用何種形式的截面，其縱向鋼筋在截面中都應(yīng)對稱布置或沿周邊均勻布置，偏心受拉構(gòu)件的截面多為矩形。由于偏心受拉構(gòu)件的截面作用有彎矩，所以矩形截面的長邊宜和彎矩作用平面平行，縱向鋼筋布置在短邊上。軸心受拉和偏心受拉構(gòu)件中的縱向鋼筋配筋率均應(yīng)滿足最小配筋率的要求。箍筋一般間距不宜大于200mm，直徑4mm～6mm。偏心受拉構(gòu)件須進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算，配置箍筋時應(yīng)予考慮。7.1概述7.2軸心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力7.2.1軸心受拉構(gòu)件

6、的受力特征通過軸心受拉構(gòu)件的試驗(yàn)，得到軸向拉力與變形的關(guān)系曲線(如圖7.1所示)。圖7.1軸心受拉構(gòu)件試驗(yàn)曲線從圖中可以看出，關(guān)系曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從加載開始到破壞為止，其受力過程可分為3個受力階段：第一階段為從加載到混凝土受拉開裂前，也稱為整體工作階段。此時混凝土與鋼筋共同工作，但應(yīng)力和應(yīng)變都很小，并大致成正比，應(yīng)力與應(yīng)變曲線接近于直線。在第一工作階段末，混凝土拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變，裂縫即將產(chǎn)生。此階段作為軸心受拉構(gòu)件不允許開裂的抗裂驗(yàn)算的依據(jù)。第二階段為混凝土開裂后至鋼筋即將屈服，也稱為帶裂縫工作階段。當(dāng)

7、荷載增加到某一數(shù)值時，在構(gòu)件較薄弱的部位會首先出現(xiàn)法向裂縫。構(gòu)件裂縫截面處的混凝土隨即退出工作，拉力全部由鋼筋承擔(dān)；隨著荷載繼續(xù)增大，其他一些截面上也先后出現(xiàn)法向裂縫，裂縫的產(chǎn)生使截面剛度降低，在曲線上出現(xiàn)第一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，導(dǎo)致應(yīng)變的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)力的增加，反映出鋼筋和混凝土之間發(fā)生了應(yīng)力重分布。將構(gòu)件分割為幾段的貫通橫截面的裂縫處只有鋼筋聯(lián)接著。但裂縫間的混凝土仍能協(xié)同鋼筋承擔(dān)一部分拉力，此時構(gòu)件受到的使用荷載大約為破壞荷載的50％～70％。此階段作為構(gòu)件正常使用進(jìn)行裂縫寬度和變形驗(yàn)算的依據(jù)。7.2軸心受拉構(gòu)件正截面受拉承載力第三階段為受拉鋼筋開始

8、屈服到構(gòu)件破壞，也稱為破壞階段。當(dāng)荷載繼續(xù)增加到某一數(shù)值時，在某一裂縫截面處的個別薄弱鋼筋首先達(dá)到屈服，應(yīng)變增大，裂縫迅速擴(kuò)展，這時荷