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7_受拉构件.doc
7 钢筋混凝土受拉构件承载力计算
7.1 受拉构件的分类
在钢筋混凝土结构中,承受轴向拉力或承受轴向拉力及弯矩共同作用的构件称为受拉构件。其中,轴向拉力作用点通过截面质量中心连线且不受弯矩作用的构件称为轴心受拉构件,轴向拉力作用点偏离构件截面质量中心连线或构件承受轴向拉力及弯矩共同作用的构件称为偏心受拉构件。由于混凝土是一种非匀质材料,加之施工上的误差,无法做到纵向拉力能通过构件任意横截面的质量中心连线,因此严格地说实际工程中没有真正的轴心受拉构件。但当构件上弯矩很小(或偏心距很小)时,为方便计算,可将此类构件简化为轴心受拉构件进行设计。如圆形水池的池壁、钢筋混凝土屋架的下弦杆等就是轴心受拉构件,如图7-1(a);矩形水池的池壁,承受节间荷载的桁架下弦杆则是偏心受拉件图7-1)。
(a) (b) (c)
图-1 受拉构件工程实例
.2.1 轴心受拉构件的受力特点
与适筋受弯构件相似,轴心受拉构件从开始加载到破坏,其受力过程也可分为三个受力阶段第I阶段为从加载到混凝土开裂前第II阶段为混凝土开裂到受拉钢筋屈服前第III阶段受拉钢筋达到屈服此时,拉力N值基本不变,构件裂缝开展很大,可认为构件达到极限。
.2.2 轴心受拉构件正截面承载力计算
轴心受拉构件破坏时,混凝土不承受拉力,全部拉力由钢筋来承受,故轴心受拉构件正截面承载力计算公式如下
(-1)
式中——轴向设计值;
A——受拉钢筋面积;
——钢筋抗拉强度设计值。.3.1 偏心受拉构件的分类
根据偏心拉力N的作用位置不同,将偏心受拉构件分为大偏心受拉构件和小偏心受拉构件两种。如图7.2所示,设轴向拉力N的作用点距构件截面重心轴的距离为e0,在截面上靠近偏心拉力N一侧的钢筋截面积为As、在截面另一侧的钢筋截面积为As。
当纵向力N作用在A合力点与A合力点时,As和As提供的拉力Asfy和Asfy与轴向拉力N平衡,构件的破坏取决于As和As的抗拉强度。这类情况称为小偏心受拉。
当纵向力N作用在A,As一侧受拉,As一侧受压,截面部分开裂不会裂通,As的抗拉强度或混凝土受压区的抗压能力。这类情况称为大偏心受拉。
可见,在钢筋As和A之间或钢筋As和A之外,判定大小偏心受拉的界限,即:
偏心距时,属于小偏心受拉构件;
当偏心距时,属于大偏心受拉构件。图 大小偏心受拉构件的界限
.3.2 小偏心受拉构件正截面承载力计算
1.计算公式
小偏心受拉构件在截面达到时,裂通拉力全部由钢筋承担其应力均达到屈服强度fAs及As取矩(图
(7-2)
(7-3)
式中e——轴向拉力至钢筋A′合力点之间的距离,
e——轴向拉力至钢筋As合力点之间的距离。
以代入式(-2)(-3),换算得 (-4a)
(-4b)
从式(7-4)可知:公式右端的第一项表示构件承受轴心拉力N所需的配筋;第二项表示由于弯矩M的存在对截面两侧配筋量的影响。也就说弯矩M在截面内产生了等量的拉应力和压应力,拉应力的存在增加了As的用量,而压应力的存在降低了As的用量,因此小偏拉构件As与As的总量等于仅在轴心拉力N作用时的钢筋用量。因此,在设计时如果有若干组不同的内力组合(M、N)时,应按N、M的内力组合计算As,而按N、M的内力组合计算As。
2.截面设计与截面复核
截面设计时,已知轴向拉力N及作用点的位置(或轴向拉力N及截面弯矩M),可计算出轴向拉力N是否在As与As之间,如在As与As之间,计算出轴向拉力N至As与As的距离e和e,按式(7-)式(7-)计算出As与As;或直接按式(7-)计算。求得的As、As要满足最小配筋率条件。
承载力复核时,根据已知的As与As及其设计强度,可由式(-2)、式(-3)分别求得Nu值,其中较小者即为构件正截面的极限承载能力。
【】某偏心受拉力构件,截面尺寸b×h= 300mm×450mm,承受轴向拉力N=672kN,弯矩设计值M=60.5kN·m,采用C混凝土级钢筋。试进行配筋计算,并画出配筋图。
【解】1)基本参数
查附表4和附表7,C混凝土级钢筋,a=a=c+d/2=25+20/2=35mm
(2)判断偏心类型
为小偏心受拉。
计算几何条件
求As和As
(5)选用钢筋并绘制配筋图
As选用4φ25(As=196
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