钢筋混凝土受拉构件及受扭构件.pptx

5.1 钢筋混凝土受拉构件钢筋混凝土受拉构件 钢筋混凝土受拉构件可分为钢筋混凝土受拉构件可分为轴心受拉轴心受拉构件和构件和偏心受拉偏心受拉构件。构件。当当轴轴向向拉拉力力作作用用线线与与构构件件截截面面形形心心线线重重合合时时，为为轴轴心心受受拉拉构构件件，如如钢钢筋筋混混凝凝土土屋屋架架的的下下弦弦杆杆、圆圆形形水水池池等等；当当轴轴向向拉拉力力作作用用线线偏偏离离构构件件截截面面形形心心线线或或同同时时由由轴轴心心拉拉力力和和弯弯矩矩作作用用时时为为偏偏心心受受拉拉构构件件，如如钢钢筋筋混混凝凝土土矩形水池、双肢柱的肢杆矩形水池、双肢柱的肢杆等。等。压压压压压压拉拉拉拉5.1.1 轴心受拉构件轴心受拉构件1、构造要求构造要求 截截面面形形状状：受受拉拉构构件件的的截截面面形形状状一一般般为为方方形形、矩矩形形和和圆圆形形等等对对称称截截面，为方便施工，通常采用矩形截面。面，为方便施工，通常采用矩形截面。布置原则：对称均匀布置，宜细不宜粗，宜多不宜少。布置原则：对称均匀布置，宜细不宜粗，宜多不宜少。纵筋：纵筋：s max0.2%,0.45ft/fy 箍筋：箍筋：d 6mm，s 200mm，屋架腹杆不宜大于，屋架腹杆不宜大于150 mm。连连接接：受受拉拉钢钢筋筋必必须须采采用用焊焊接接接接头头，仅仅圆圆形形池池壁壁或或管管中中允允许许采采用用搭搭接接头；但接头应错开，搭接长度不应小于接接头；但接头应错开，搭接长度不应小于1.2la和和300 mm。N Nu=As fy N 轴向拉力的设计值轴向拉力的设计值As 纵纵向受拉钢筋截面面积向受拉钢筋截面面积fy 钢筋抗拉设计强度钢筋抗拉设计强度值值2、正截面承载力计算、正截面承载力计算计算公式：计算公式：00.001 0.002 0.003 0.00420010050150N(kN)平均应变平均应变 混凝土：混凝土：fc=30.8MPa;ft=1.97MPa;Ec=25.1 103MPa.钢筋：钢筋：fy=376MPa;fsu=681MPa;Es=205 103MPa;As=284mm2.152NtNt915152钢筋屈服钢筋屈服混凝土开裂混凝土开裂 偏心受拉构件按轴向拉力的偏心受拉构件按轴向拉力的作用位置作用位置不同，可分为不同，可分为大偏心大偏心受拉受拉构件和构件和小偏心小偏心受拉构件。受拉构件。5.1.2 偏心受拉构件偏心受拉构件1、分类分类小偏心受拉小偏心受拉h0fyAsfyAseeNtu e0as和偏压不同和偏压不同开裂前：开裂前：N位于位于As和和As之间时，混凝土全截面受拉或之间时，混凝土全截面受拉或 （部分混凝土受拉，部分混凝土受压）；（部分混凝土受拉，部分混凝土受压）；开裂后：开裂后：随着随着N的增大，混凝土全截面受拉的增大，混凝土全截面受拉开裂后，拉力由钢筋承担开裂后，拉力由钢筋承担最终钢筋屈服，截面达最大承载力最终钢筋屈服，截面达最大承载力大偏心受拉大偏心受拉N位于位于As和和As之外时，部分混凝土受拉，之外时，部分混凝土受拉，部分混凝土受压部分混凝土受压开裂后，截面的受力情况开裂后，截面的受力情况和大偏压类似和大偏压类似最终受拉钢筋屈服，压区混凝土压碎，最终受拉钢筋屈服，压区混凝土压碎，截面达最大承载力截面达最大承载力eeNtu e0h0fyAsfyAsas 1fcx混凝土不参加工作混凝土不参加工作小偏心受拉构件的承载力小偏心受拉构件的承载力2、大小偏心受拉构件的承载力、大小偏心受拉构件的承载力当对称配筋时：当对称配筋时：习题习题一钢筋混凝土偏心受拉构件，截面为矩形一钢筋混凝土偏心受拉构件，截面为矩形需承受轴向拉力设计值需承受轴向拉力设计值N=450kN,弯矩设计值弯矩设计值混凝土强度等级混凝土强度等级C25，钢筋用，钢筋用HRB335级。级。试求：纵向受力钢筋截面面积试求：纵向受力钢筋截面面积设计或复核承载力计算方法方法和设计或复核承载力计算方法方法和大偏压类似，只是大偏压类似，只是N N 的方向不同的方向不同大偏心受拉构件的承载力大偏心受拉构件的承载力公式适用条件：公式适用条件：习题习题池壁跨中水平向每米宽度上最大弯矩设计值池壁跨中水平向每米宽度上最大弯矩设计值试求：纵向受力钢筋截面面积试求：纵向受力钢筋截面面积某矩形水池，壁厚某矩形水池，壁厚400mm，相应承受轴向拉力设计值，相应承受轴向拉力设计值N=400kN,混凝土强度混凝土强度，钢筋强度，钢筋强度B16250hb=1m 不等式右侧的一、二两项采用与受集中荷载的受弯构件相同的不等式右侧的一、二两项采用与受集中荷载的受弯构件相同的形式，第三项则考虑了轴向拉力对抗剪强度的降低。考虑上面所说形式，第三项则考虑了轴向拉力对抗剪强度的降低。考虑上面所说的构件内箍筋抗剪能力基本未变的特点，规范还要求上式右侧计算的构件内箍筋抗剪能力基本未变的特点，规范还要求上式右侧计算出的数值不得小于出的数值不得小于计算公式：计算公式：5.1.3 偏心受拉构件斜截面承载力计算偏心受拉构件斜截面承载力计算 凡凡是是由由扭扭矩矩作作用用的的构构件件统统称称为为受受扭扭构构件件。在在钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构中中，纯纯扭扭构构件件是是很很少少见见的的，在在扭扭矩矩作作用用的的同同时时往往往往还还有有弯弯矩矩、剪剪力力作作用用。例例如如，钢钢筋筋混混凝凝土土雨雨篷篷梁梁、钢钢筋筋混混凝凝土土现现浇浇框框架架边边梁梁及及单单层层工工业业生生产产厂房中的吊车梁等，都属于扭转且弯曲的构件。厂房中的吊车梁等，都属于扭转且弯曲的构件。5.2 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件 理理论论分分析析及及试试验验表表明明：矩矩形形截截面面素素混混凝凝土土纯纯扭扭构构件件在在剪剪应应力力作作用用时时，在在构构件件截截面面长长边边的的中中点点将将产产生生主主拉拉应应力力tp，其其数数值值等等于于并并与与构构件件轴轴线线成成45。主主拉拉应应力力tp使使截截面面长长边边中中点点处处混混凝凝土土首首先先开开裂裂，出出现现一一条条与与构构件件轴轴线线成成约约45的的斜斜裂裂缝缝ab，该该裂裂缝缝迅迅速速地地向向构构件件的的底底部部和和顶顶部部及及向向内内延延伸伸至至c和和d，最最后后构构件件将将形形成成三三面面受受拉拉、一一边边受受压压的的斜斜向向空空间间曲曲面面,如如图图所示，构件随即破坏，该破坏具有突然性，属于典型的所示，构件随即破坏，该破坏具有突然性，属于典型的脆性破坏脆性破坏。5.2.1 受扭构件的受力特点受扭构件的受力特点 （1）适筋破坏）适筋破坏 当当构构件件的的抗抗扭扭箍箍筋筋和和抗抗扭扭纵纵筋筋的的数数量量配配置置适适当当时时，随随着着扭扭矩矩的的增增加加，首首先先是是混混凝凝土土三三面面开开裂裂，然然后后与与开开裂裂截截面面相相交交的的受受扭扭箍箍筋筋和和抗抗扭扭纵纵筋筋达达到到屈屈服服强强度度，最最终终受受压压面面混混凝凝土土被被压压碎碎而而导导致致构构件件破破坏坏。构构件件破破坏坏前前有有较较大大的变形和明显的外部特征，属于塑性破坏。的变形和明显的外部特征，属于塑性破坏。1、纯扭构件的受力性能和破坏形态、纯扭构件的受力性能和破坏形态 一般采用横向箍筋和纵向受力钢筋来承受扭矩的作用。一般采用横向箍筋和纵向受力钢筋来承受扭矩的作用。受受扭扭箍箍筋筋的的形形状状必必须须做做成成封封闭闭式式的的，箍箍筋筋的的端端部部应应做做135弯弯钩钩，弯弯钩钩直直线线长长度度不不小小于于箍箍筋筋直直径径的的10倍倍。对对受受扭扭箍箍筋筋的的直直径径和和间间距距的的要要求求与与受受弯弯构件箍筋的有关规定相同。构件箍筋的有关规定相同。受受扭扭纵纵筋筋：均均匀匀、对对称称布布置置，且且四四角角必必须须放放置置；其其间间距距不不应应大大于于200mm和和梁梁截截面面短短边边尺尺寸寸；受受扭扭纵纵筋筋的的接接头头和和锚锚固固均均应应满满足足受受拉拉钢钢筋筋的的有有关规定。关规定。（2）少筋破坏）少筋破坏 当构件受扭箍筋和受扭纵筋的配置数量太少时，构件在扭矩的作用当构件受扭箍筋和受扭纵筋的配置数量太少时，构件在扭矩的作用下，斜裂缝突然出现并迅速展开，与斜裂缝相交的受扭钢筋超过屈服强下，斜裂缝突然出现并迅速展开，与斜裂缝相交的受扭钢筋超过屈服强度被拉断，另一面的混凝土被压碎。这种破坏带有突然性，属于脆性破度被拉断，另一面的混凝土被压碎。这种破坏带有突然性，属于脆性破坏。坏。（3）完全超筋或部分超筋破坏）完全超筋或部分超筋破坏 当受扭箍筋或纵筋配置过多时，在扭矩作用下，抗扭钢筋都没有达当受扭箍筋或纵筋配置过多时，在扭矩作用下，抗扭钢筋都没有达到屈服强度，而形成完全超筋；或箍筋和纵筋中相对较多的一种没有达到屈服强度，而形成完全超筋；或箍筋和纵筋中相对较多的一种没有达到屈服强度形成部分超筋。不论完全超筋还是部分超筋，构件的破坏都到屈服强度形成部分超筋。不论完全超筋还是部分超筋，构件的破坏都是由于受压区混凝土被压碎所致，这种破坏也属于脆性破坏。是由于受压区混凝土被压碎所致，这种破坏也属于脆性破坏。为使抗扭纵筋和抗扭箍筋都能有效地发挥作用，在构件破坏时同时或为使抗扭纵筋和抗扭箍筋都能有效地发挥作用，在构件破坏时同时或先后达到屈服强度，应对纵筋和箍筋的配筋强度比进行控制，其计算公先后达到屈服强度，应对纵筋和箍筋的配筋强度比进行控制，其计算公式为式为：实验表明实验表明：当当0.5 2.0 一般两者可以发挥作用一般两者可以发挥作用规范规范规定：规定：0.6 1.7当当 =1.2，纵筋和箍筋的用量比最佳。纵筋和箍筋的用量比最佳。规范规范给出钢筋混凝土纯扭构件抗扭承载力计算公式为：给出钢筋混凝土纯扭构件抗扭承载力计算公式为：纯扭构件承载力计算纯扭构件承载力计算式中：式中：ft混凝土的轴心抗拉强度设计值混凝土的轴心抗拉强度设计值;Wt截面抗扭塑性抵抗矩；截面抗扭塑性抵抗矩；抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比；抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比；Acor截面核芯部分的面积，截面核芯部分的面积，Acor=bcorhcor。当当构构件件同同时时承承受受剪剪力力、弯弯矩矩和和扭扭矩矩作作用用时时，构构件件的的抗抗剪剪、抗抗弯弯承承载载力力将将随随扭扭矩矩的的增增加加而而降降低低；而而构构件件的的抗抗扭扭承承载载力力将将随随剪剪力力、弯弯矩矩的的增增加加而降低。对于弯剪扭构件的计算，而降低。对于弯剪扭构件的计算，目前仅考虑剪扭之间目前仅考虑剪扭之间的影响。的影响。规规范范引引入入系系数数t来来反反应应剪剪扭扭之之间间相相互互影影响响程程度度，t称称为为剪剪扭扭构构件件的混凝土受扭承载力降低系数，其计算的混凝土受扭承载力降低系数，其计算公式公式为：为：弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算对于承受以集中荷载为主的矩形截面梁，其计算公式为：对于承受以集中荷载为主的矩形截面梁，其计算公式为：一般构件：一般构件：5.2.2 受扭构件承载力计算方法受扭构件承载力计算方法叠加法叠加法纵筋：分别按受弯和受扭计算所需抗弯纵筋和抗扭纵筋，然后叠加；纵筋：分别按受弯和受扭计算所需抗弯纵筋和抗扭纵筋，然后叠加；箍筋：分别按受扭和受剪计算所需各自用量，然后叠加；箍筋：分别按受扭和受剪计算所需各自用量，然后叠加；规范规范规定：规定：相关相关弯、剪、扭弯、剪、扭即：即：先按受弯构件求先按受弯构件求 Asm梁底配筋梁底配筋 As=Asm+平均分配到底边的平均分配到底边的Astl按剪、扭构件求按剪、扭构件求（1）确定截面尺寸并验算是否满足要求）确定截面尺寸并验算是否满足要求 （2）确定是否需要进行受扭和受剪承载力计算）确定是否需要进行受扭和受剪承载力计算可不计算，按构造要求配置箍筋和抗扭纵筋可不计算，按构造要求配置箍筋和抗扭纵筋 当 T 0.175ft Wt不考虑扭矩作用，按弯剪构件计算不考虑扭矩作用，按弯剪构件计算 可忽略剪力的作用：可忽略剪力的作用：可仅计算受弯构件正截面承载力可仅计算受弯构件正截面承载力和纯扭构件的受扭承载力和纯扭构件的受扭承载力当当或或（3）计算箍筋用量）计算箍筋用量 验算箍筋的最小配箍率：验算箍筋的最小配箍率：总箍筋用量为抗扭箍筋和抗剪箍筋之和，即：总箍筋用量为抗扭箍筋和抗剪箍筋之和，即：抗剪承载力抗剪承载力抗扭承载力抗扭承载力 计算受弯纵向钢筋截面面积计算受弯纵向钢筋截面面积As,并验算最小配筋率。并验算最小配筋率。计算受扭纵筋数量计算受扭纵筋数量Astl,并验算最小配筋率。并验算最小配筋率。（4）计算纵筋用量）计算纵筋用量（1）验算截面尺寸）验算截面尺寸解：解：（2）确定是否需要进行受扭和受剪承载力计算）确定是否需要进行受扭和受剪承载力计算（3）确定箍筋用量）确定箍筋用量T 0.175ft Wt（4）确定纵筋用量）确定纵筋用量 结束！结束！谢谢大家！谢谢大家！