7 受拉构件
7_受拉构件
1387 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。
受拉构件，如图7-1(a)、(b)；矩形水池的池壁，(a) (b) 图7-1 7.2 轴心受拉构件的正截面承载力7.2.1 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 阶段为受拉钢筋达到屈服，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承载力。
7.2.2 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y s f A N （7-1）式中，N ——轴向拉力设计值；A s ——受拉钢筋截面面积；f y ——钢筋抗拉强度设计值。
7.3 偏心受拉构件的正截面承载力7.3.1 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e 0，在截面上靠近偏心拉力N 一侧的钢筋截面积为A s 、在截面另一侧的钢筋截面积为A's 。
当纵向拉力N 作用在A s 合力点与A's 合力点之间时（图7.2a ），构件全截面混凝土裂通，仅由钢筋A s139和A's 提供的拉力A s f y 和A's f'y 与轴向拉力N 平衡，构件的破坏取决于A s 和A's 的抗拉强度。
建筑结构第7章 钢筋混凝土受拉构件
公式适用条件：
2a s x b h0
a's h0 -a's h0 as
as
7-2 大偏心受拉构件
第7 章
钢筋混凝土受拉构件
当时 x 2a s ，令 x 2a s ，则：
Ne As ) f y (h0 as
h e eo a s 2
截面设计时，当其他条件已知，求As和A's时，可设 x=ξbh0，将
λ: 计算截面的剪跨比 λ=a/h0（a为集中荷载至支座截面或节点边缘的距
离），
nA 当 λ<1.5 时，取 λ=1.5 ；当 λ=3。 sv时，取 1 当上式右侧计算值小于 f yv λ>3 h 0 时，应取等
于 f nAsv1 h ，且 0.36 f t bh0 yv 0
s
nAsv1 f yv h0 s
本章结束
轴心受拉构件纵向受拉钢筋在截面中对称布置或沿截Байду номын сангаас周边均匀布置。
从限制裂缝宽度的角度，宜选配直径小的受拉钢筋。 轴心受拉构件一侧的受拉钢筋的配筋率应不小于0.2%和0.45ft / fy中的较
大值。
轴拉构件及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎接头。
第7 章
钢筋混凝土受拉构件
二、 正截面承载力计算
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。 《混凝土设计规范》规定矩形截面偏心受拉构件的受剪承载力 的计算公式为
nAsv1 1.75 V f t bh0 f yv h0 0.2 N 1.0 s
N: 与剪力设计值V相应的轴向拉力设计值；
第7 章
钢筋混凝土受拉构件
第七章偏心受力构件
第七章偏心受力构件一、选择题1．偏心受压构件计算中，通过哪个因素来考虑二阶偏心矩的影响（ ）。
A.e ； B.ae ； C.i e； D.η；2．判别大偏心受压破坏的本质条件是：（ ）。
A ．03.0h e i >η；B ．03.0h e i <η；C ．B ξξ<；D ．B ξξ>；3．由uu M N -相关曲线可以看出，下面观点不正确的是：（ ）。
A ．小偏心受压情况下，随着N 的增加，正截面受弯承载力随之减小；B ．大偏心受压情况下，随着N 的增加，正截面受弯承载力随之减小；C ．界限破坏时，正截面受弯承载力达到最大值；D ．对称配筋时，如果截面尺寸和形状相同，混凝土强度等级和钢筋级别也相同，但配筋数量不同，则在界限破坏时，它们的uN 是相同的；4．钢筋混凝土大偏压构件的破坏特征是：（ ）。
A.远侧钢筋受拉屈服，随后近侧钢筋受压屈服，混凝土也压碎；B.近侧钢筋受拉屈服，随后远侧钢筋受压屈服，混凝土也压碎；C.近侧钢筋和混凝土应力不定，远侧钢筋受拉屈服；D.远侧钢筋和混凝土应力不定，近侧钢筋受拉屈服；5．一对称配筋的大偏心受压构件，承受的四组内力中，最不利的一组内力为：（ ）。
A ．m kN M ⋅=500 kN N 200=；B ．m kN M ⋅=491 kN N 304=；C ．m kN M ⋅=503 kN N 398=；D ．m kN M ⋅-=512 kN N 506=； 6．一对称配筋的小偏心受压构件，承受的四组内力中，最不利的一组内力为：（ ）。
A ．m kN M ⋅=525 kN N 2050=；B ．m kN M ⋅=520 kN N 3060=；C ．m kN M ⋅=524 kN N 3040=；D ．m kN M ⋅=525 kN N 3090=； 7．偏压构件的抗弯承载力（ ）。
A.随着轴向力的增加而增加；B.随着轴向力的减少而增加；C.小偏压时随着轴向力的增加而增加；D.大偏压时随着轴向力的增加而增加；8．钢筋混凝土偏心受拉构件，判别大、小偏心受拉的根据是（ ）。
钢结构设计计算公式及计算用表
钢结构设计计算公式及计算用表为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。
承重结构的钢材宜釆用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。
当釆用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。
对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。
焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。
对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于0°C但高于-20°C时，Q233钢和Q345钢应具有O°CC冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20°C冲击韧性的合格保证。
当结构工作温度等于或低于-20€时，对Q235钢和Q345钢应具有-20°C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40°C冲击韧性的合格保证。
对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20°C时，对Q235钢和Q345钢应具有0°C 冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20°C冲击韧性的合格保证。
当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而釆用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。
钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材卑度或直径按表1采用。
钢铸件的强度设计值应按表2采用。
连接的强度设计值应按表3〜5采用。
注：表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受力构件系指截面中较尽板件的厚度。
第六章钢结构的正常使用极限状态
第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2001 )规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1) 影响正常使用或外观的变形；2) 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3) 影响正常使用或耐久性能的振动4) 影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。
正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1) 由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结构构件的局部损坏(如顶棚、隔墙、墙、窗) ；2) 荷载产生的挠度防碍家具或设备(如电梯)的正常使用功能；3) 明显的挠度使居住者感到不安；4) 由剧烈的自然现象(如飓风、龙卷风)造成的非结构构件彻底损坏；5) 结构因时效和服役而退化(如地下停车场结构因防水层破坏而损坏) ；6) 建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7) 使用荷载下的连续变形(如高强螺栓滑移) 。
长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。
随着结构材料强度的提高和构件的轻型化 (包括围护结构和非承重结构构件)，情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。
不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。
6.2 拉杆、压杆的刚度要求1. 轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。
这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。
承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：入max= (L0/i) max < ［入］式中入ma --杆件的最大长细比L0——杆件的计算长度I —截面的回转半径[入]—容许长细比2. 轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。
第四章 轴心受力构件
13
二、实腹式轴心受压构件的整体稳 定
欧拉临界力计算公式
N cr
相应的临界应力为
EI
2
l
2
cr
N cr E 2 A
2
14
(1)轴心受压构件稳定承载力传统计算方法
②改进的欧拉公式——切线模量理论。众所 周知，构件越细长，越容易失稳，即失稳的临界 应力越低。当欧拉公式计算的临界应力 cr f P (比例极限)时，欧拉假定中的线弹性假定才成立， 欧拉公式的计算结果才接近实际情况。当构件较 cr ＞f P 为粗短，失稳时的临界应力较高， 时，杆 件进入弹塑性阶段，虽仍可采用欧拉公式的形式 进行计算，但应采用弹塑性阶段的切线模量代替 欧拉公式中的弹性模量。
式(4-10)实质上是稳定验算公式，但都是强度(应力) 验算形式。 上述由条件 x ＝ y 得出两主轴方向等稳定只有在临 界应力和长细比一一对应的情况下才正确。钢结构中，由
于考虑了残余应力等的影响，临界应力 cr 或稳定系数
与长细比不再一一对应，从而有多条柱子曲线( — 是 x
23
（2）强度问题和稳定问题的区别及提高稳定承载力的措施
④在弹性阶段，强度问题采用的一阶(线性)分析方法，
出于内力与荷载成正比，与结构变形无关，因此可应用叠加
原理，即对同一结构，两组荷载产生的内力等于各组荷载产 生的内力之和。在二阶分析中，由于结构内力与变形有关， 因此稳定分析不能采用叠加原理。 不难看出，提高构件稳定承载力的一般措施是：增加截
面惯性矩、减小构件支撑间距、增加支座对构件的约束程度。
总之，减少构件变形的措施均是提高构件稳定承载力的措施。
24
2．实际轴心受压构件的受力性能
第七章 钢筋混凝土受拉构件
e = e 0 − 0 .5 h + a ′
7.2偏心受拉构件 7.2偏心受拉构件
α1 f cbh0 e'
h0-as' e0 fyA s e as a s‘ fy'A' s
N
值为 240kN， ， 混凝土强度等级 C30， ， 钢筋为 HRB335。 。 求截面配筋。 求截面配筋。
f y = 300N / mm2 ，代入上式 钢筋， 代入上 【解】HRB335 钢筋，
得
As = N / f y = 240000 / 300 = 800mm2
As = 804mm2 。 选用 4 Φ 16， ，
7.2偏心受拉构件 偏心受拉构件
（2）矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力计算 ） 1）基本公式 ） 根据截面内力平衡，见下图， 根据截面内力平衡，见下图，可写出如下公式
N = f y As − f y′ As′ − α1 f c bx
x N ⋅ e ≤ α1 f c bx ( h0 − ) + f y′ As′ ( h0 − a s′ ) 2
大偏心受拉构件
7.2偏心受拉构件 7.2偏心受拉构件
2）适用条件 ） 同大偏心受压构件。 同大偏心受压构件。 3）不对称配筋计算方法 ） ①截面设计；类似于大偏心受压构件。 截面设计；类似于大偏心受压构件。 ②截面校核，一般已知构件尺寸、配筋、材料强度。若再已 截面校核，一般已知构件尺寸、配筋、材料强度。 可求出x和 或再已知e 则可求出x和 。 知N可求出 和e0或再已知 0则可求出 和N。 可求出 4）对称配筋计算方法 ）
7.偏心受压构件的截面承载力计算20191120
（2）轴压比N/fcA>0.9
（3） l0 3412(M1 )
i
M2
2、两端弯矩异号时的P—δ效应
e0 N
M2=N e0 M2
M2
Nf
N
M0
N
N
M1 = -N e1 M1
e1
一般不会出现控制截面转移的情况，故不必考虑P—δ 效应。
（二） 结构有侧移偏心受压构件的二阶弯矩
a‘
xc
A
‘ s
h h0
cu
N
ηei
e‘ s
x
e
As a
b
>y
N
二、 矩形截面偏心受压
x
构件承载力计算公式 e
1.矩形截面大偏心受压 构件承载力计算公式
fyA‘ s‘ D
T=fyAs fyA‘ s‘
C =afcbx
T=fyAs
(1)计算公式
由纵向力的平衡和各力对受拉 钢筋合力点取矩，可以得到下 面两个基本计算公式：
试验表明，在“受压破
坏轴”力的一情定况时下，，随弯着矩轴越 力大的越增危加险，。构件的抗弯
能力随之减小。
但在“受拉破坏’’的
情弯况矩下一，定轴时力，的存小在偏反心 而高在受 险使。界压 ，构限，大件状轴偏的态力 心抗时越 受弯，能构大 压力越 ，提危轴 件力能越承小受越弯危矩险的能。
力达到最大值。
四、偏心受压构件的二阶效应
混凝土的极限压应变值随着偏心距的减小而减小，当为轴 心受压时，混凝土的极限压应变0.002。
构件截面的极限曲率值也是随着偏心距的减小而减小，
截面所能承受的轴向压力N则随着偏心距的减小而不断增大。 因此，《规范》取用界限状态下的承载力Nb与N的相对大小来 间接反映偏心距对极限曲率的影响，即：
建筑结构的基本构件、结构单元和结构体系
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.8 网架结构单元
➢演变：是桁架结构的演变 纵横两个方向的桁架等高 上、下弦为交错的网格 腹杆均做成斜向，对两个方向的上下弦都起腹杆作用
➢支承：少量立柱 ➢优点：大跨度的开敞空间 ➢应用：多用于有从多群众场合的公共建筑，
如体育场馆、展览馆
21
5.2 建筑结构的结构单元 5.2.9 拱结构单元
27
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.3 基础结构体系
➢定义 承受由柱或墙传来竖向力和抗侧力支承体系传来水平力的基础构件
➢浅基础（埋深1～6m） 柱下独立基础、墙下条形基础、高层建筑物的筏型基础和箱形基础
独立基础
28
筏形基础
5.3 建筑结构的结构体系 5.3.3 基础结构体系（续）
➢深基础（埋深6m以上，甚至几十米） (1) 桩基础：四周受土约束的立柱 (2) 沉井基础：四周受土约束的筒体 (3) 沉箱基础：有顶盖的沉井
37
5.4 主体结构间的变形缝
防震缝 （建筑物有突变处，基础可不断开）
不宜小于70mm 平面或立面布置不规则的建筑物，刚度变化处
38
思考与习题
(1) 列出在你学习和生活的教室楼、餐厅或宿舍里你所能看到的基础结构构件， 画示意图表明它们的形态
(2) 试述下列基本构件的区别： 梁和拱、板和墙、桁架和网架、墙体和筒体、拱板和壳体
单层建筑物的主要覆盖结构 （形式新颖，多用于各类中小型可供观赏的建筑物以及大跨度的公共建筑物）
23
5.2 建筑结构的结构单元 5.2.11 建筑结构组成
建筑结构
集合形式 ？？？
24
基本结构单元1 基本结构单元2 基本结构单元3
…… 基本结构单元n
第七章偏心受力构件
§7.1 概 述
7.1.1 定义 偏心受力构件是指轴向力偏离截面形心或构件
同时受到弯矩和轴向力的共同作用。
N
NM
N
(a)
N
(b)
NM
(c)
N
图7-1
(d)
(e)
(f)
偏心受拉(拉弯构件) 偏心受压(压弯构件)
单向偏心受力构件 双向偏心受力构件
7.1.2. 工程应用
hf 100mm
d 80mm
第
混凝土
七 章
7.2.3 配筋形式
• 纵筋布置于弯矩作用方向两侧面 d12mm 纵筋间距>50mm 中距 350mm
构造给筋212
构造给筋416
h<600 (a)
600h1000 (b)
1000<h1500 (c)
600h1000 (d)
(g)
600h1000 (e)
N2 N2ei
短柱(材料破坏)
B
中长柱(材料破坏)
N1af1 C
细长柱(失稳破坏)
N2af2
E
图7-8 0
D
M
N
f
M = N(ei+f)
侧向挠曲将引起附加弯矩，
M增大较N更快，不成正比。
二阶矩效应
ei+ f = ei(1+ f / ei) = ei
=1 +f / ei
…7－6
––– 偏心距增大系数
构件破坏，As s。
)
(
受 压 破 坏
小 偏 心 受 压 破 坏
第
混凝土
七 章
7.3.2 界限破坏及大小偏心的界限
7-4偏心受拉构件计、构造规定
⑵大偏心受压 大偏心受拉时，可能有下述几种情况发生：
情况1：As’和As均为未知
为节约钢筋，充分发挥受压混凝土的作用。令x=ξbh0。将x代入（7102）式即可求得受压钢筋As’如果As’≥ρ
minbh，说明取 x=ε bh0成立。即 进一步将 x=ξ bh0及As’代人式(7-101)求得As。如果As’＜ρ minbh或为负值则 说明取x=ξ bh0不能成立，此时应根据构造要求选用钢筋As’的直径及根 数。然后按As’为已知的情况2考虑。
N A s f y A s f y 1 f c bx
' '
（7-101）
x ' ' ' Ne 1 f c bx h0 f y A s h0 a s 2
（7-102）
若x＜2as’或为负值，则表明受压钢筋位于混凝土受压区合力作用点的
内侧，破坏时将达不到其屈服强度，即As’的应力为一未知量，此时，
Huaihai Institute of Technology
（3）若x＜2as’，可利用截面上的内外力对As’合力作用点取矩的 平衡条件求得Nu；Nu源自A s f y h0 a s
'
e
'
以上求得的Nu与N比较，即可
判别截面的承载力是否足够。
s
淮海工学院土木工程系 （/jiangong/index.htm）
Huaihai Institute of Technology
2.截面配筋计算 (1)小偏心受拉
当截面尺寸、材料强度、及截面的作用效应M及N为已知时，可直 接由下式求出两侧的受拉钢筋。
N As f y As f y
轴心受力构件
只发生弯曲变形，截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴 由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；
（2）扭转失稳失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕 纵轴扭转，是某些双轴对称截面可能发生的失稳形式；
（3）弯扭失稳单轴对称截面绕对称轴屈曲时，杆件发 生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。
二、理想轴心受压构件的屈曲
假定: A、达到临界力Ncr时杆件挺直; B、杆微弯时,轴心力增加△N，其产生的平均压应力 与弯曲拉应力相等。
临界力和临界应力：
Ncr
2Et I
l2 0
cr
2Et 2
初始缺陷对压杆稳定的影响
如前所述，如果将钢材视为理想的弹塑性材料， 则压杆的临界力与长细比的关系曲线(柱子曲线)应为：
初 始
轴心受压构件的承载能力大多由其稳定条件 决定,截面强度计算一般不起控制作用。若构件截 面没有孔洞削弱,可不必计算其截面强度。当有孔 洞削弱时,若孔洞压实(实孔,如螺栓孔或铆钉孔),截 面无削弱,则可仅按毛截面式(5.2.1)计算;若孔洞为 没有紧固件的虚孔,则还应对孔心所在截面按净截 面式(5.2.2)计算。
长而细的轴心受压构件主要是失去整体 稳定性而破坏。
§6.3 轴心受压构件的整体稳定
6.3.1 轴心受压构件的整体失稳现象
（1）弯曲失稳
N较小，直线平衡状态。 N渐增，有干扰力使构件微弯，当干扰力移 去后，构件仍保持微弯状态而不能恢复到原来直 线平衡状态 N再稍微增加，弯曲变形迅速增大构件丧失 承载能力，称为构件弯曲屈曲或弯曲失稳。
EIy N( y0 y) 0
2）最大弯矩
中点挠度
v v0 v1
v0
Nv0 NE N
NEv0 NE N
v0 1 N NE
预应力混凝土轴心受拉构件计算
（1）A类：正截面中混凝土的拉应力不超过规定的限值，如
受弯构件的拉应力限值为0.5γftk。 （2）B类：允许正截面中拉应力超过规定的拉应力限值，但
裂缝宽度不超过规定值。
预应力混凝土轴心受拉构件计算
2）预应力度强度比
预应力度强度比的表达式为
（7-21） 式中，Ap为控制截面处预应力筋的截面面积；As为控制截面处 普通钢筋的截面面积；fyk为普通钢筋强度标准值；fpyk为预应力钢 筋强度标准值（残余变形为0.2%时的条件屈服强度σ0.2）。
混凝土结构与砌体结构
预应力混凝土轴心受拉构件计算
1.1 预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段的验算
在用后张法预应力混凝土构件张拉预应力筋时，或在先张法预
应力混凝土构件放松预应力筋时，由于预应力损失尚未完成，混凝
土受到的压力最大，而此时混凝土的强度一般最低（只达到设计强
度的75%），因此，为保证此时混凝土不被压碎，应予以验算。
预应力混凝土轴心受拉构件计算
载能力极限状态时，全 部轴心拉力由预应力钢筋和普通钢筋承担，此时，预应力钢筋 和普通钢筋均已屈服，其正截面受拉承载力计算式为
γ0N≤fyAs+fpyAp （7-22） 式中，γ 0为结构重要性系数； N 为构件的轴心拉力设计 值；fpy、fy分别为预应力钢筋与普通钢筋的抗拉强度设计值； Ap、As分别为预应力钢筋与普通钢筋的截面面积。
对预应力混凝土轴心受拉构件，预压时一般处于全截面均匀受压。
截面上混凝土法向压应力σcc应符合下列条件： 对于先张法：
（7-14）
对于后张法：
（7-15）
（7-16）
预应力混凝土轴心受拉构件计算
预应力钢筋及非预应力钢筋的合力位置如图7-11所示，其大 小分别按式（7-17）、式（7-18）计算。
混凝土结构设计原理第七版上册思考题答案
混凝土结构设计原理第七版上册思考题答案1、什么是混凝土结构？答：混凝土结构是以混凝土材料为主，并根据需要配置和添加钢筋、钢骨、钢管、预应力钢筋和各种纤维，形成的结构，有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、预应力混凝土结构及纤维混凝土结构。
混凝土结构充分利用了混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的优点。
2、以简支梁为例，说明素混凝土与钢筋混凝土受力性能的差异。
答：素混凝土简支梁，跨中有集中荷载作用。
梁跨中截面受拉，拉应力在荷载较小的情况下就达到混凝土的抗拉强度，梁被拉断而破坏，是无明显预兆的脆性破坏。
钢筋混凝土梁，受拉区配置受拉钢筋梁的受拉区还会开裂，但开裂后，出现裂缝，拉力由钢筋承担，直至钢筋屈服以后，受压区混凝土受压破坏而达到极限荷载，构件破坏。
素混凝土简支梁的受力特点是承受荷载较小，并且是脆性破坏。
钢筋混凝土简支梁的极限荷载明显提高，变形能力明显改善，并且是延性破坏。
3、钢筋与混凝土共同工作的基础条件是什么？答：混凝土和钢筋协同工作的条件是：（1）钢筋与混凝土之间产生良好的粘结力，使两者结合为整体；（2）钢筋与混凝土两者之间线膨胀系数几乎相同，两者之间不会发生相对的温度变形使粘结力遭到破坏；（3）设置一定厚度混凝土保护层；（4）钢筋在混凝土中有可靠的锚固。
4、混凝土结构有什么优缺点？答：优点：（1）可模性好；（2）强价比合理；（3）耐火性能好；（4）耐久性能好；（5）适应灾害环境能力强，整体浇筑的钢筋混凝土结构整体性好，对抵抗地震、风载和爆炸冲击作用有良好性能；（6）可以就地取材。
钢筋混凝土结构的缺点：如自重大，不利于建造大跨结构；抗裂性差，过早开裂虽不影响承载力，但对要求防渗漏的结构，如容器、管道等，使用受到一定限制；现场浇筑施工工序多，需养护，工期长，并受施工环境和气候条件限制等。
5、房屋混凝土结构中各个构件的受力特点是什么？答：在房屋建筑中，永久荷载和楼面活荷载直接作用在楼板上，楼板荷载传递到梁，梁将荷载传递到柱或墙，并最终传递到基础上，各个构件受力特点如下：楼板：是将活荷载和恒荷载通过梁或直接传递到竖向支承结构（柱、墙）的主要水平构件，楼板的主要内力是弯矩和剪力，是受弯构件。
受拉构件中的主钢筋可选用的连接方式
受拉构件中的主钢筋可选用的连接方式
《受拉构件中的主钢筋连接方式》
嘿，咱今儿就来聊聊受拉构件中的主钢筋能选用的那些连接方式哈。
你知道吗，就像我之前帮叔叔家建房子那次。
那时候看着那些粗粗的钢筋，我就在想，这些家伙可咋连接在一起呢。
就好比说，有两根钢筋，就像是两个倔强的家伙，得想办法让它们好好合作呀。
焊接就像是给它们强行黏在一起，用电火花把它们焊接得牢牢的，就像两个小伙伴手牵手再也不分开。
还有机械连接呢，就像是给它们戴上了特别的卡扣，紧紧锁住，让它们能一起发力。
再说说绑扎连接吧，这就好像是给它们系上了结实的绳子，虽然没那么紧固，但也能让它们协同工作啦。
哎呀，总之呢，这些连接方式就像是不同的手段，让那些主钢筋能在受拉构件里好好发挥作用，就像一个团队一样，共同撑起建筑的稳固呢。
所以呀，受拉构件中的主钢筋的连接方式还真是挺重要的呢，就像建房子得找对方法一样，这样才能让一切都稳稳当当的哟！。
第6章 强度与刚度验算
越大，构件刚度越大，反之则刚度越小。
设计规范规定轴心受力构件的长细比应不超过规定的容许长细比[ ]，这是因为长细比过大会使构件在使用 过程中容易由于自重发生挠曲，在动力荷载作用下容易产生振动，在运输和安装过程中容易产生弯曲。对轴心受 压构件而言，长细比过大还会使其承载能力降低过多，截面利用不充分。 验算构件的刚度时，应对两个主轴方向的长系比均进行计算：
第二节
受弯构件
一、 抗弯强度 荷载不大时，截面上各点的弯曲正应力均低于钢材屈服点，荷载继续增加，直至边缘纤维屈服，梁属于弹性 工作，此时的弯矩称为屈服弯矩 My=fyWe；We 是截面对 x 轴的弹性抵抗矩；若荷载继续增加，塑性变形由截面边缘 向内扩展，中间仍为弹性，此时钢梁处于弹塑性工作阶段；荷载再继续增加，直至全截面塑性，此时的弯矩称为 塑性极限弯矩 Mp=fyWp；Wp 为截面塑性抵抗矩。 但是钢梁设计中一般不利用完全塑性的极限弯矩，而只能考虑截面内部分发展塑性变形。这是由于：当塑性 变形过分发展，截面最大应变和挠度将显著增大；钢梁的腹板较薄，会有一定的剪应力，有时还有局部压应力， 故应限制塑性弯曲应力的范围以免综合考虑的折算应力过大； 过分发展塑性变形对钢梁的整体稳定和局部稳定不 利。 因此设计中采用稍偏小的 W 为抵抗矩， 为截面塑性发展系数，见表 6－1。当直接承受动力荷载或要求按 弹性设计的特别重要结构的主梁等， x= y=1.0 规范规定的钢梁单向受弯时抗弯强度的验算公式如下：
（6－10）
挠度限值 1/400 1/250 1/500 1/600 1/750 1/400 1/150 1/200
第三节
偏心受拉构件和偏心受压构件
My Mx N f An xWn, x yWn, y
轴梁结构知识点总结
轴梁结构知识点总结一、轴梁结构的定义轴梁结构是指承载受力的结构体系，其主要受力构件为轴向受力的梁，将梁上承载的荷载传递到支座上，使得支座受力合理、结构稳定。
轴梁结构包括单跨梁、多跨梁、悬臂梁等不同形式，其截面形式有T形、I形、矩形等多种选择。
二、轴梁结构的分类1. 按受力形式分类根据轴梁结构所受的主要受力形式不同，可以将轴梁结构分为受弯构件、受拉构件、受压构件等。
受弯构件通常是指梁，其主要受弯矩作用；受拉构件通常是指吊杆、拉杆等，主要承受拉力；受压构件主要指柱子等，承受压力。
2. 按结构形式分类根据轴梁结构的结构形式不同，可以将其分为单跨梁、多跨梁、悬臂梁等不同形式。
单跨梁为最简单的形式，多跨梁包括连续梁、刚构架等形式。
3. 按材料分类根据轴梁结构所采用的材料不同，可以将其分为钢结构、混凝土结构、木结构等。
钢结构轴梁结构具有较轻的自重和良好的延展性，适用于大跨度、大荷载条件下；混凝土结构轴梁结构则较适用于承受压力的情况，具有较好的耐久性和封闭性。
三、轴梁结构的设计原则1. 承载能力设计原则轴梁结构的设计首要考虑到其承载能力，在满足设计要求的情况下，应尽量减小结构自重，提高结构的承载能力。
通过合理的受力构造和截面形状设计，可以有效提高轴梁结构的承载能力。
2. 结构稳定性设计原则轴梁结构的稳定性设计是保证结构在荷载作用下不发生破坏或失稳的重要保证。
通过增加结构纵横向的支撑形式、设置抗侧移构件等方式，可以有效提高轴梁结构的稳定性。
3. 抗震设计原则在地震带地区，轴梁结构应当考虑到地震作用对其结构的影响，采取相应的抗震设计措施，加强结构的抗震性能。
通过增加墙体、设置剪力墙等方式，可以提高轴梁结构的抗震性能，保证结构在发生地震时不发生破坏。
4. 施工安全原则轴梁结构的设计应当兼顾施工安全的因素，避免设计上的复杂化和不合理，导致施工难度增加或施工安全隐患。
在设计中应确保结构的受力合理，施工过程中应注意保证结构施工安全，避免出现偏差或破坏。
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t=Ect
o t0
s=Ess
Ec A(1 E ) t 0
t
y s,h
s
Ntu f y As
验算Ntu> Ntcr，若成立，可以；否则取Ntu=Ntcr
Ass（As fy）
Nt
极限承载力公式的应用
1. 基于承载力的构件截面设计
设计原则是：NtNtu
Ass（As fy）
' s
7.6 偏心受拉构件斜截面抗剪承载力计 算
nA svl 1.75 V f t bh 0 1.0f yv h 0 0.2N 1.0 S
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 1.0f yv nA svl h 0
混凝土开裂
100
Nt 915 152 50 Nt 152
平均应变 0 0.001 0.002 0.003 0.004
轴心受拉构件的受力分析
Nt
Nt
Ntcr
Ntcr
Nt
Nt
结论
Nt
Nt
•三个工作阶段：开裂前，线弹性；
开裂至钢筋屈服，裂缝不断发展； 钢筋屈服后，Nt基本不增加
•首根裂缝出现后还会继续出现裂缝，但裂缝增至一定数量后便不在增加
1. 受拉构件的配筋形式
纵筋
h 箍筋
b
纵筋
轴心受拉构件的受力分析
试验研究
N (kN) 200
150
混凝土：fc=30.8MPa; ft=1.97MPa; Ec=25.1103MPa. 钢筋： fy=376MPa; fsu=681MPa; Es=205103MPa; As=284mm2.
钢筋屈服
第 7章
受拉构件
7.1 概
述
• 承受纵向拉力的构建称为受拉构件
• 轴心受拉
• 偏心受拉 • 应用：刚架、桁架中的拉杆、圆形水池 的内池壁
混凝土的抗拉强度较低，一般除了强度 计算之外还需要抗裂验算。
从受力的角度看，轴心受拉构件中并不 需要箍筋，但是为了形成钢筋骨架，仍 必须涉及箍筋。
7.2 轴心受拉构件
s
fy
混凝土退出工作
ft
t
Nt Es As s
t=Ect
o t0
s=Ess
ห้องสมุดไป่ตู้
t
y s,h
s
Ntu f y As
Ass（As fy）
Nt
极限承载力公式的应用
1. 既有构件轴心抗拉承载力计算
s
fy
N t cr
Es As Ec A(1 ) t 0 Ec A
t
7.5 大偏心受拉构件正截面承载力计算
计算公式： N f y As
f A 1fc bx
' y ' s
x ' Ne 1f c bx(h 0 ) f y' A ' (h 0 a s ) 2 h e e0 a s 2
基本公式适用条件
2a x b h 0
Nt
min
As min ft A fy
不同规范可能还会对上述值进行调整，作为实例见 附表4-1
7.3 两种偏心受拉构件
• 设矩形截面上距轴向力N较近一侧的纵向钢筋为 As， ' 较远一侧为 As
' A • 当轴力N作用于A s 与 s 之间时，混凝土开
' 裂后，纵向钢筋 A s 及As 均受拉，中和轴载截 面以外，这种情况称为小偏心受拉。否则为 大偏心受拉
7.4 小偏心受拉构件正截面承载 力计算
小偏心受拉公式：
Ne f y A (h 0 a )
' s ' s
Ne f y A (h 0 a )
' ' s ' s
式中
h e e0 a s 2
h ' e e0 a s 2
'
对称配筋
' N ' e As As ' f y (h 0 a s )
Nt Ntu f y As
Nt
为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂弯 矩，避免脆性破坏
As min bh
三、极限承载力公式的应用
1. 基于承载力的构件截面设计
最小配筋率的确定原则是：Ntu= Ntcr
Ass（As fy）
f y As min Ec A(1 E min ) t 0 Aft
Nt
l
As
h l b A
Nt As s
As/A3%时， A=bh
t
Nt
5. 混凝土开裂荷载
t0
ft
t
As s
t=ft
N t cr
Es As Ec A(1 ) t 0 Ec A
t=Ect
o t0
t
Nt
Ec A(1 E ) t 0
6. 极限承载力
•极限承载力取决于钢筋的用量和强度
轴心受拉构件的受力分析
3. 混凝土和钢筋的应力-应变关系
s
t
ft
fy
t=Ect
o t0
s=Ess t
y
s,
h
s
混凝土
钢筋
轴心受拉构件的受力分析
4. 混凝土开裂前拉力与变形的关系
t s l l
N t t A s As ( Ec A Es As ) Es Ec ( A As ) Ec Es As Ec A(1 ) Ec A Ec A0
s
作业
习题：6.1