4 钢筋混凝土轴心受力构件

第四章 钢筋混凝土轴心受力构件苏州科技学院 土木工程学院 唐兴荣 博 士 教 授

二O一二年元月

受拉构件分类 当外力的作用线与构件轴线相重合的受拉构件称为轴心受拉构件 当外力的作用线与构件轴线相重合的受拉构件称为轴心受拉构件 当外力的作用线不与构件轴线相重合的受拉构件称为偏心受拉构件 当外力的作用线不与构件轴线相重合的受拉构件称为偏心受拉构件N

e0

N

(a)轴心受拉； (b)偏心受拉 )轴心受拉； ) 受拉构件示意图

偏心受压构件——第六章 第六章 偏心受压构件

在实际工程中， 在实际工程中，理想的轴心受拉构件是不存在的 (由于构件截面尺寸的施工误差、装配式构件安装定位不够准确、以及 由于构件截面尺寸的施工误差、装配式构件安装定位不够准确、 由于构件截面尺寸的施工误差 钢筋位置的偏差和混凝土浇筑质量的不均匀等因素， 钢筋位置的偏差和混凝土浇筑质量的不均匀等因素，导致构件的实际轴 线偏离几何轴线而处于偏心受拉状态) 线偏离几何轴线而处于偏心受拉状态 轴心受拉构件的工程实例 轴心受拉构件的工程实例圆水池池壁 或水管管壁

r桁架下弦

N

N

N

N

(a)圆形水池池壁环向部分 ) (b)房屋中屋架的受拉弦杆和腹杆 ) 图4-1 轴心受拉构件工程实例

第一节 轴心受拉构件的受力特点一、构件从开始受力到破坏的全过程(加载0 构件从开始受力到破坏的全过程(加载0 第一阶段： 第一阶段：混凝土开裂前混凝土开裂前，轴向拉力很小，混凝土和钢筋均处于弹性受力状态。 混凝土开裂前，轴向拉力很小，混凝土和钢筋均处于弹性受力状态。 由于钢筋与混凝土间的粘结力， 相等， 由于钢筋与混凝土间的粘结力，钢筋的拉应变 ε s 与混凝土的拉应变 εt 相等，即 ε s = εt 。 根据应力 应变关系， 应力—应变关系 根据应力 应变关系 ，可得

Nu) Nu)三个阶段

σ s = Esε s = Esεt = Es

σcEc

= αEσc

式中， 钢筋的弹性模量( 与混凝土弹性模量( 的比值， 式中， αE ―钢筋的弹性模量( Es )与混凝土弹性模量( Ec )的比值， αE = Es Ec ; 钢筋的弹性模量 钢筋和混凝土共同承担， 轴向拉力 N 由 钢筋和混凝土共同承担，根据平衡条件可得

N = σc Ac +σ s As N = ( Ac + αE As )σC = A0σc

( 4-4) ) ( 4-5) )

A0 = Ac + αE As ——换算截面面积 换算截面面积

随着荷载增加，混凝土受拉塑性变形发展，应力与应变不成正比， 随着荷载增加，混凝土受拉塑性变形发展，应力与应变不成正比，而钢筋处于弹性受力状 应力与应变成正比。 态，应力与应变成正比。

σ c αE σ s = Esε s = Esε t = Es = σc νEc ν

即将出现裂缝时， 代入式( ) 即将出现裂缝时， σ c = ftk ,ν = 0.5 , 则 σ s = 2α E ftk 。代入式 ( 4-5) 可得出现裂缝时轴向拉力 N cr 值

Ncr = ftk Ac + 2α E ftk As = ( Ac + 2αE As ) ftk

( 4-8) )

2αEf tkA s第二阶段： 第二阶段：混凝土开裂后混凝土开裂后即进入第Ⅱ阶段 混凝土开裂后即进入第Ⅱ

N cr f tk 即将开裂

首先在截面最薄弱处产生第一条裂缝，随着荷载的增加， 首先在截面最薄弱处产生第一条裂缝，随着荷载的增加，先后在构件一些截面上出现裂 缝。此时，在裂缝截面处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担，即 此时，在裂缝截面处的混凝土不再承受拉力 ，所有拉力均由钢筋来承担，

σc = 0 σ s = N As

第三阶段： 第三阶段：破坏阶段 当钢筋应力达到抗拉屈服强度fy时 裂缝开展很大， 当钢筋应力达到抗拉屈服强度 时，裂缝开展很大，可认为构件达到 了破坏状态。 了破坏状态。

f

ykAs

Nu

极限状态

N u = f yk A s

(4-10) )

第二节 轴心受拉构件的承载力计算一、计算公式

f yAs

N

计算简图∑

X =0

N ≤ N u = f y As

N——轴向拉力设计值 轴向拉力设计值 轴向拉力 fy——钢筋抗拉强度设计值 钢筋抗拉强度设计值 钢筋抗拉强度 As——纵向受拉钢筋截面面积 纵向受拉钢筋截面面积

二、构造要求 (1)纵向受力钢筋 )受力钢筋应沿截面周边均匀地对称布置，并宜优先选择直径较小的钢筋； 受力钢筋应沿截面周边均匀地对称布置，并宜优先选择直径较小的钢筋；

按构件截面计算的全部受力钢筋的最小配筋百分率不应小于90ft/fy, , 按构件截面计算的全部受力钢筋的最小配筋百分率不应小于 同时不应小于0.4%; ; 同时不应小于 轴心受拉构件的受力钢筋不得采用非焊接的搭接接头。 轴心受拉构件的受力钢筋不得采用非焊接的搭接接头。 (2)箍筋 ) 与纵向受力钢筋垂直固定纵向钢筋的位置， 与纵向受力钢筋垂直固定纵向钢筋的位置，并与纵向钢筋组成钢筋骨 ，最大间距200mm) ) 架。按构造要求配置(最小直径6mm,最大间距 按构造要求配置(最小直径

第三节 轴心受拉构件构件的裂缝宽度验算考虑长期作用影响的轴心受拉构件的最大裂缝宽度 wmax 的计算公式：

d 1.9c + 0.08 eq (4-13) Es ρ te ψ ——裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数，当ψ <0.2 时，应取 0.2;当ψ >1.0 时，应取 1.0; 0.65 f tk (4-14) ψ = 1.1 ρ teσ sq wmax = 2.7ψ, σ sq ——按长期效应准永久组合计算的截面纵向受拉钢筋应力( N mm 2 ) σ sq =

σ sq

Nq As

; E s ——钢筋 …… 此处隐藏：2911字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……