第七章 钢筋混凝土受拉构件承载力计算
第七章 钢筋混凝土受拉构件承载力计算
As s
Nt
l
As
h l b A
Nt
As/A3%时， A=bh
t
Nt
3.混凝土开裂荷载
t0
N t cr Es As Ec A(1 ) t 0 Ec A
ft
t
As s
t=ft
t=Ect
o t0
Ec A(1 E ) t 0 f t A(1 E )
一、工程实例
一、大小偏心受拉构件
和偏压不同
1.小偏心受拉
e’ e0 e Ntu
开裂前：N位于As和As’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）； 开裂后：随着N的增大，混凝土全截面受拉
fy’As’ h0
as
fyAs
开裂后，拉力由钢筋承担
最终钢筋屈服，截面达最大承载力
2.大偏心受拉
钢筋屈服
混凝土开裂
100 Nt 915 152 50 152 平均应变 0.001 0.002 0.003 0.004
Nt
0
2. 破坏形态
Nt
Nt
Ntcr
Ntcr
Nt
Nt
3. 试验结论
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
l
Es 20510 N / mm , 纵向受力钢筋用量 As 284mm
3 2
l
2
构件的截面形状为正方形，边长为152mm，长为915mm. 试求：
Nt
（1）当构件伸长0.06mm时，构件承受的拉力是多少？此时钢筋和混凝 土的应力各为多少？ （2）构件的开裂荷载 （3）构件的极限承载力
混凝土结构设计原理思考题答案
混凝土结构设计原理部分思考题答案第一章钢筋混凝土的力学性能思考题1、钢筋冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？答：冷加工的目的是提高钢筋的强度，减少钢筋用量。
冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧等。
这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高，2、试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？答：钢筋混凝土结构中钢筋应具备：（1）有适当的强度；（2）与混凝土粘结良好；（3）可焊性好；（4）有足够的塑性。
4、除凝土立方体抗压强度外，为什么还有轴心抗压强度？答：立方体抗压强度采用立方体受压试件，而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸，因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。
所以除立方体抗压强度外，还有轴心抗压强度。
5、混凝土的抗拉强度是如何测试的？答：混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。
由于轴心拉伸试验和弯折试验与实际情况存在较大偏差，目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定。
6、什么叫混凝土徐变？线形徐变和非线形徐变？混凝土的收缩和徐变有什么本质区别？答：混凝土在长期荷载作用下，应力不变，变形也会随时间增长，这种现象称为混凝土的徐变。
当持续应力σC ≤0.5f C 时，徐变大小与持续应力大小呈线性关系，这种徐变称为线性徐变。
当持续应力σC >0.5f C时，徐变与持续应力不再呈线性关系，这种徐变称为非线性徐变。
混凝土的收缩是一种非受力变形，它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力，而徐变是受力变形。
10、如何避免混凝土构件产生收缩裂缝？答：可以通过限制水灰比和水泥浆用量，加强捣振和养护，配置适量的构造钢筋和设置变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。
对于细长构件和薄壁构件，要尤其注意其收缩。
第二章混凝土结构基本计算原则思考题1．什么是结构可靠性？什么是结构可靠度?答：结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定功能的能力，称为结构可靠性。
07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算
7.4.4 在弯、剪、扭共同作用下的承载力计算 《混凝土结构设计规范》规定，构件在弯矩、剪力和扭 矩共同作用下的承载力可按以下方法进行计算： ① 按受弯构件计算在弯矩作用下所需的纵向钢筋的截 面面积。 ② 按剪扭构件计算承受剪力所需的箍筋截面面积，以 及计算承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积。 ③ 叠加上述计算所得的纵向钢筋截面面积和箍筋截面 面积，即得最后所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积。 当剪力V≤0.35ftbh0或V≤0.875ftbh0/(λ+1)时, 可忽略剪力 的影响，仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受 扭承载力分别进行计算；当扭矩T≤0.175ftWt时, 可忽略扭 矩的影响, 仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪 承载力分别进行计算。
混凝土强度影响系数, 当混凝土强度不超过C50时取βc=1, 当混 凝土强度等级为C80时取βc=0.8, 其间按线性内插法取用。
7.4 弯剪扭构件的承载力计算 纯扭构件在工程中几乎是没有的。工程中构件往 往要同时承受轴力、弯矩、剪力和扭矩。对于钢筋 混凝土弯扭构件，轴力对配筋的影响很小，可以忽 略不计。为简化计算，设计中可分别计算在弯扭和 剪扭共同作用下的配筋，然后再进行叠加。
等内力共同作用下的复杂受力状态。
吊车的横向水平制动力及吊车竖向轮压偏心都可使吊 车梁受扭，屋面板偏心也可导致屋架受扭。
偏 心 轮 压 制动力 制动力
轮 压
螺旋楼梯中扭矩也较大
偏心轮压和吊车横向水平制动力都会产生扭矩 T 在静定结构中，扭矩是由荷载产生的，可根据平 衡条件求得，称为平衡扭转。
边梁
在剪扭共同作用下，为避免主压应力方向混凝土的抗 力被重复利用， 用系数βt来考虑在剪扭双重作用下混凝土 的承载力降低； 剪力单独作用时混
精编第七章 钢筋溷凝土偏心受力构件承载力计算资料
本章的重点是： 了解偏心受压构件的受力特性，熟悉两种不同的受压
破坏特性及两类受压构件 掌握其判别方法； 熟悉偏心受压构件的二阶效应及计算方法； 掌握偏心受压构件的受力特性及正截面承载力计算方
法； 掌握偏心受压构件斜截面受剪承载力计算方法。
§7.1 概述
结构构件的截面上受到轴力和弯矩的共同作用或受 到偏心力的作用时，该结构构件称为偏心受压构件。
xn
cu
h0 xnb
cu
h0
3. 矩形截面偏心受压构件不对称配筋计算
（1）构件大小偏心的判别
理论判别式：当
时，为大偏心受压构件；
b
当 b时，为小偏心受压构件。
经验判别式：
当偏心距ηei≤0.3h0 时，按小偏心受压计算;
当偏心距ηei>0.3h0时，先按大偏心受压计算.
1 1 1400 ei
fyAs
f'yA's
◆ 截面受拉侧混凝土较早出现裂缝，As的应力随荷载增加发展
较快，首先达到屈服。
◆ 裂缝迅速开展，受压区高度减小。
◆ 最后受压侧钢筋A's 受压屈服，压区混凝土压碎而达到破坏。
◆ 这种破坏具有明显预兆，变形能力较大，破坏特征与配有受 压钢筋的适筋梁相似，承载力主要取决于受拉侧钢筋。
D3
D2
D1
ÓÐ ²à ÒÆ ¿ò ¼Ü ½á ¹ µÄ ¶þ ½×Ч¦Ó
(1)无侧移钢筋混凝土柱：η-l0法
对于无侧移钢筋混凝土柱在偏心压力作用下将产生挠曲
变形，即侧向挠度 。侧向挠度引起附加弯矩N 。当柱的长
细比较大时，挠曲的影响不容忽视，计算中须考虑侧向挠度 引起的附加弯矩对构件承载力的影响。
七章钢筋混凝土受扭构件承载力计算
翼缘 —— 纯扭；
腹板—— 剪扭；
全截面——弯剪扭分别配筋再叠加。
（五）箱形截面剪扭构件承载力计算
1、一般剪扭构件 抗扭承载力下式计算：
T 0.35ht ftWt 1.2
f yv
Ast1 Acor s
2、集中力作用下的独立剪扭构件
（7-14）
（六）箱形截面弯剪扭构件承载力计算
（3）按照叠加原则计算剪扭的箍筋用量和纵筋用量。
（二）矩形截面弯扭构件承载力计算
图7-11 弯扭构件的钢筋叠加
（三）矩形截面弯剪扭构件承载力计算
﹡《规范》规定，其纵筋截面面积由受弯承载力和受扭 承载力所需的钢筋截面面积相叠加，箍筋截面面积则由 受剪承载力和受扭承载力所需的箍筋截面面积相叠加， 其具体计算方法如下：
（3）当箍筋或纵筋过多时，为部分超配筋破坏。
（4）当箍筋和纵筋过多时，为完全超配筋破坏。
因此，在实际工程中，尽量把构件设计成（2）、（3）， 避免出现（1）、（4）。
(二)抗扭钢筋配筋率对受扭构件受力性能的影响
《规范》采用纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值 进行控制， （0.6≤ ≤1.7）
f y Astl s
﹡像矩形、T形和I形截面一样，箱形截面弯剪扭 构件承载力计算中，弯矩按纯弯构件计算剪力和 扭矩按剪扭构件计算。
三、受扭构件计算公式的适用条件及构造要求
（一）截面尺寸限制条件
当 hw b 4
时，
V bh0
T 0.8Wt
0.25c
fc
（7-15）
当
hw
b6
时，
V bh0
T 0.8Wt
0.2c
fc
——混凝土抗拉强度设计值；
(2021年整理)【混凝土习题集】—7—受拉构件承载力计算
（完整）【混凝土习题集】—7—受拉构件承载力计算编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（（完整）【混凝土习题集】—7—受拉构件承载力计算）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为（完整）【混凝土习题集】—7—受拉构件承载力计算的全部内容。
第七章 受拉构件承载力计算一、填空题：1、受拉构件可分为 和 两类。
2、小偏心受拉构件的受力特点类似于 ，破坏时拉力全部由 承受；大偏心受拉的受力特点类似于 或 构件。
破坏时截面混凝土有 存在。
3、偏心受拉构件 的存在，对构件抗剪承载力不利。
4、受拉构件除进行 计算外，尚应根据不同情况，进行 、 、 的计算。
5、偏心受拉构件的配筋方式有 、 两种。
二、判断题：1、对于小偏心受拉构件，无论对称配还非对称配筋，纵筋的总用钢量和轴拉构件总用钢量相等.( ）2、偏心受拉构件与双筋矩形截同梁的破坏形式一样。
( )三、选择题：1、偏心受拉构件破坏时，（ ）.A 远边钢筋屈服B 近边钢筋屈服C 远边、近边都屈服D 无法判定2、在受拉构件中，由于纵向拉力的存在，构件的抗剪能力将( ）.A 提高B 降低C 不变D 难以测定3、下列关于钢筋混凝土受拉构件的叙述中，( ）是错误的。
A 钢筋混凝土轴心受拉构件破坏时，混凝土已被拉裂，全部外力由钢筋来承担B 当轴向拉力N 作用于s A 合力及s A 合力点以内时，发生小偏心受拉破坏C 破坏时，钢筋混凝土偏心受拉构件截面存在受压区 D 小偏心受拉构件破坏时,只有当纵向拉力N 作用于钢筋截面面积的“塑性中心"时，两侧纵向钢筋才会同时达到屈服强度。
四、简答题：1、简述钢筋混凝土大小偏心受拉构件的破坏特征。
07 钢筋混凝土受扭构件承载力计算
Astl /3
抗剪箍筋： 抗扭箍筋：
A's + Astl /3
+
As
Astl /3
=
Astl /3
Astl /3
As+ Astl /3
Asv1 s
Ast1 s
Asv1 s
+
=
Asv1 Ast1 + s s
受扭构件承载力公式的适用条件及构造要求
1．截面限制条件
2．构造配筋条件
end
最后得：
四、带翼缘截面纯扭构件的开裂扭矩
7.2 纯扭构件的承载力
配筋形式和构造要求（重要） 受扭箍筋的体积配筋率 ρstv
受扭纵筋的配筋率 ρst
同时承受弯、剪、扭构件的配筋率要求。
配筋强度比ζ
部分超筋构件虽然设计中可以采用，但不经济。 受扭性能和极限承载力不仅与配筋量有关，还与纵筋和箍 筋的配筋强度比ζ 有关。
②最小配筋率
（7-15）
另外，构造配筋条件：
如满足： T
1
d
(0.7 f tWt )
，则只需进行构造配抗扭钢筋。
（7-16）
纯扭构件截面设计的主要步骤（书上没讲）：
① 验算截面尺寸； ② 验算构造配筋条件；
③ 令ζ=1.2，根据承载力公式（7-10）计算箍筋截面积Ast1， 并验算最小配筋率；
（7-9）
设计中通常取z =1.2
T
1
d
Tu
1
d
(0.35 f tWt 1.2 z f yv
Tc混凝土骨料 的咬合作用
Ast 1 Acor ) s
（7-10）
Ts钢筋的受 扭承载力
钢筋混凝土受拉构件承载力计算课件
若x＞0.85ξbh0时，取x=0.85ξbh0代入式（6-8）复核承载 力，当式（6-8）满足时，截面承载力满足要求，否则不满 足要求。
图3–28 输水涵洞截面与A－A截面配筋图
解：
（1）判别偏心受拉构件类型 h0 =h－as = 550－60= 490mm
e0 = M/N = 36.4/338.8 = 0.107m = 107mm ＜h/2－as = 550/2－60 = 215mm
属于小偏心受拉构件。 （2）计算纵向钢筋As和As′
e0≤h/2-as时，称为小偏心受拉。如图6-4（b）所示。
因此，只要拉力N作用在钢筋As与As′之间，不管偏心距 大小如何，构件破坏时均为全截面受拉，拉力由As与As′共 同承担，构件受拉承载力取决于钢筋的抗拉强度。
可见，轴向拉力是作用在钢筋As和As′之外还是作用在 As和As′之间，是划分大小偏心受拉的界限。
轴心受拉构件破坏时截面的应力状态如图6-2所示。按照承 载力极限状态设计原则及内力平衡条件可得：
K N ≤ fy As
K N ≤ fy As
式中N——轴向拉力设计值；
K——承载力安全系数；
As——全部纵向受拉钢筋截面面积。
受拉钢筋截面面积按式（6-1）计算得：
As = KN/fy
（6-2）
注意：轴心受拉构件的钢筋用量并不完全由强度要求决定，
在许多情况下，裂缝宽度对纵筋用量起决定作用。
案例6-1
某2级水工建筑物，压力水管内半径r＝800mm，管 壁厚120mm，采用C25混凝土和HRB335级钢筋，水 管内水压力标准值pk＝0.2N/mm2，承载力安全系数K ＝1.20，试进行配筋计算。
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 ）
钢筋混凝土受拉构件承载力计算—偏心受拉构件正截面承载力计算
这时本题转化为已知As´求As的问题。
（3）求As
= −
+ ′ ′ ( − ′ )
得
× × = . × . × − .
+ × × ( − )
偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
− =
×
属于大偏心受拉构件。
（2） 计算As´
= − + = −
+ =
由式（5-6）可得
′
− ² ( − . )
=
′ ( − ′ )
As=1963mm2
,
（1-1）、（1-2）式可得
′
=
=
− ( −. ) ²
′ ( −′ )
+′ ′ +
(5-6)
(5-7)
当采用对称配筋时，求得x为负值，取 = 2′ ，并对As´合力点取矩，计算As 。
偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
315×103 ×125−1.0×14.3×1000×1752 ×0.55×(1−0.5×0.55)
=
<0
300×(175−25)
偏心受拉构件正截面受拉承载力计算
取
′ = ′ = . × × = ²
取2
16，
选2
16,A's=402mm2
偏心受拉构件的正截面受力原理及承载能力计算
判别条件：
M h
e
as
N 2
M h
e
as
N 2
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
钢筋混凝土受压构件承载力计算
ei+ f = ei(1+ f / ei) = ei
=1 +f / ei
…7－6
N
––– 偏心距增大系数
图7-9
l 20 1 f 10
cu y
h0
1
规范采用了的界限状态为 依据，然后再加以修正
…7－7
l0 2 1 ( ) 1 2 ei h 1400 h0
(e)
(f)
偏心受拉(拉弯构件)
单向偏心受力构件
偏心受压(压弯构件)
工程应用
双向偏心受力构件
偏心受压构件：受到非节点荷载的屋架上弦杆， 厂房边柱，多层房屋边柱。 偏拉构件：矩形水池壁。
混凝土
第 七 章
2
轴心受压构件承载力
1）概 述 截面形式：
正方形、矩形、圆形、多边形、环形等
配筋形式： 普通配箍 密布螺旋式或 焊接环式箍筋
混凝土
第 七 章
短柱承载力： 条件： c s 混凝土： 当 c,max 0 0.002时， c f ck
s f yk 钢 筋： 当 y c,max，则钢筋先屈服，
当采用高强钢筋，则砼压碎时钢筋未屈服 纵筋压屈(失稳)钢筋强度不能充分发挥。 's=0.002Es=0.002×2.0×105=400N/mm2
长细比过大，可能发生失稳破坏。
2 = 1.15 – 0.01l0 / h 1.0
当l0 / h 15时 2 = 1.0
• 当构件长细比l0 / h 8，即视为短柱。取 = 1.0
混凝土
第 七 章
5
矩形截面偏压构件 正截面承载力计算
e
N e
第七章钢筋混凝土偏心受力构件承载力
Nb Nc Ne
Nbei Nc ei Ne ei
B
Nc a f C Ne a f
长柱（材料破坏）
细长柱（失稳破坏）
E D M
O
Nb >Nc >Ne
混凝土结构设计原理
第七章
5、结构侧移和构件挠曲引起的附加内力
二阶效应 偏心受压构件的轴向力在结构发生层间位移和 挠曲变形时会引起附加内力，即二阶效应。
M1
混凝土结构设计原理
第七章
配筋形式
T形、工字形柱
方形柱
矩形柱
混凝土结构设计原理 偏心受力构件分类 轴力特征： 偏心受压构件 偏心受拉构件 受拉破坏 破坏特征： 受压破坏 矩形截面 截面形式： 工字形截面 圆形截面
第七章
截面承载力：
正截面承载力 斜截面承载力
配筋方式：
对称配筋 非对称配筋 单向偏心 双向偏心
M2
M2
b
M1 M1
lc——构件的计算长度，可近似取偏心受压构件相应主 轴方向上下支撑点之间的距离； i——偏心方向的截面回转半径。
混凝土结构设计原理
第七章
C m ns 法
（2）考虑P-δ效应的方法（非排架结构）——
除排架结构柱外，其他偏心受压构件考虑轴向压力在 挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值 M为： M C m ns M 2 （7- 5 ）
γ0 N N u γ0 M M u
混凝土结构设计原理
第七章
1、矩形截面偏心受压构件计算
（1）基本计算公式 大偏心受压（
b）
N 1 f c bx f y' As' f y As
（7- 12 ）
x f y(h0 a Ne α1 fc bx(h0 ) As s ) （7- 13 ） 2
第七章受扭构件承载力计算
第七章 受扭构件承载力计算7.1 概述工程中的钢筋砼受扭构件有两类：● 一类是 —— 平衡扭矩：是静定结构由于荷载的直接作用所产生的扭矩，这种构件所承受的扭矩可由静力平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关。
如：教材图7·1a 、b 所示受檐口竖向荷载作用的挑檐梁，及受水平制动力作用的吊车梁以及平面曲梁、折线梁、螺旋楼梯等。
● 另一类是 —— 协调扭矩：是超静定结构中由于变形协调条件使截面产生的扭矩，构件所承受的扭矩与其抗扭刚度有关。
如：教材图7·2 所示现浇框架的边梁。
由于次梁在支座（边梁）处的转角产生的扭转，边梁开裂后其抗扭刚度降低，对次梁转角的约束作用减小，相应地边梁的扭矩也减小。
● 本章只讨论平衡扭转情况下的受扭构件承载力计算。
在工程结构中，直接承受扭矩、弯矩、剪力和轴向力复合作用的构件是常遇的。
但规范对弯扭、剪扭和弯剪扭构件的设计计算，是以抗弯、抗剪能力计算理论和纯扭构件的承载力计算理论为基础，采用分别计算和叠加配筋的方法进行的，故有必要先了解纯扭构件的受力性能和承载力的计算方法。
7.2 纯扭构件的受力性能7.2.1 素砼纯扭构件的受力性能素砼构件也能承受一定的扭矩。
素砼构件在扭矩T 的作用下，在构件截面中产生剪应力τ及相应的主拉应力tp σ 和主压应力cp σ（教材图7·3）。
根据微元体平衡条件可知：τστσ==cp tp ,由于砼的抗拉强度远低于它的抗压程度，因此当主拉应力达到砼的抗拉强度时，即t tp f ≥=τσ时，砼就会沿垂直于主拉应力方向裂开（教材图7·3）。
所以在纯扭矩作用下的砼构件的裂缝方向总是与构件轴线成45o的角度。
并且砼开裂时的扭矩T 也就是相当于t f =τ时的扭矩，即砼纯扭构件的受扭承载力co T 。
为了求得co T ，需要建立扭矩和剪应力之间的关系，然后根据强度条件，即砼纯扭构件的破坏条件求出受扭承载力co T 。
7.2.2 素砼纯扭构件的承载力计算(一) 、弹性分析法：用弹性分析方法计算砼纯扭构件承载力时，认为砼构件为单一匀质弹性材料。
第7章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算
第7章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算1．简述钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的四种破坏形态及其与设计的关系。
答：矩形截面纯扭构件的破坏形态以下四种类型：（1）少筋破坏当抗扭钢筋数量过少时，裂缝首先出现在截面长边中点处，并迅速沿45°方向向邻近两个短边的面上发展，在第四个面上出现裂缝后（压区很小），构件立即破坏。
破坏形态如图7-3(a)，其破坏类似于受弯构件的少筋梁，破坏时扭转角较小（图7-4曲线1），属于脆性破坏，构件受扭极限承载力取决于混凝土抗拉强度和截面尺寸，设计中应予避免。
该类破坏模型是计算混凝土开裂扭矩的试验依据，并可按此求得抗扭钢筋数量的最小值。
（2）适筋破坏 当抗扭钢筋数量适中时，破坏形态如图7-3(b)。
混凝土开裂并退出工作，由其承担的拉力转给钢筋，钢筋的应力突增，但没有达到屈服，使构件在破坏前形成多条裂缝。
当通过主裂缝处的纵筋和箍筋达到屈服强度后，第四个面上的受压区混凝土被压碎而破坏。
适筋破坏扭转角较大（图7-4曲线2），属于延性破坏，该类破坏模型是建立构件受扭承载力设计方法的试验依据。
（3）超筋破坏当抗扭钢筋数量过多，构件破坏时抗扭纵筋和箍筋均未达到屈服，破坏是由某相邻两条45°螺旋缝间混凝土被压碎引起的。
破坏形态见图7-3(c)，构件破坏时螺旋裂缝条数多而细，扭转角较小(图7-4曲线3)，属于超筋脆性破坏，构件承载力主要取决于截面尺寸及混凝土抗压强度。
这类破坏称为完全超筋破坏，在设计中应避免。
该类破坏模型是计算抗扭钢筋数量最大值的试验依据。
（4）部分超筋破坏当抗扭纵筋和抗扭箍筋数量比例不当，致使混凝土压碎时，箍筋或纵筋两者之一不能达到屈服点，这种破坏属于部分超筋破坏。
虽然结构在破坏时有一定延性，设计可用，但不经济。
2.什么是配筋强度比ζ的物理意义、计算公式与合理的取值范围。
答：配筋强度比ζ的物理意义：ζ为受扭构件纵向钢筋与箍筋的配筋强度比，如图7-5，其物理意义是协调抗扭纵筋和箍筋应合理配置，充分利用抗扭钢筋的作用，使受扭构件的破坏形态呈现适筋破坏。
(新)第7章：钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算
b的取值与受弯构件相同 。
近似判别方法 ：
ei 0.3h0 ei 0.3h0
2.偏心受压构件正承载力计算
2.2 偏心受压构件正截面承载力计算
矩形截面非对称配筋
大偏压：
X 0，N 1 fcbx f y' As' f y As
由式（7-19）得：
…7-33
2.偏心受压构件正承载力计算
2.1 偏心受压构件的破坏特征
小偏心受压
无法避免，可增加横 向钢筋约束砼，提高 变形能力。 要避免
产生条件： （1）偏心距很小。
（2）偏心距 (e0 / h) 较大，但离力较远一侧的钢筋过多。 破坏特征：靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎 ，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋 不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承 载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度。 破坏性质： 脆性破坏。
2.偏心受压构件正承载力计算
2.1 偏心受压构件的破坏特征
大偏心受压
产生条件： 相对偏心距 (e0 / h ) 较大， 且离力较远一侧的钢筋适当。 破坏特征： 部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈 服强度，随后，混凝土被压碎，受压钢筋达屈 服强度。 构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量。 破坏性质： 塑性破坏。
c
0.5 f c A 1.0 N
2.偏心受压构件正承载力计算
小偏心受压时的应力可按下式近似计算：
1 s fy b 1
s 0时，As受拉； s 0时，As受压； f y f y ; s f y时，取 s f y。
水工钢筋混凝土 第七章 受扭构件
混凝土部分承载力相关关系可近似取1/4圆，
Tc Vc ， v 取 t Tc 0 Vc 0
V Vc 并近似取 T Tc
Tc 0 Vc 2 t 1 ( ) 1 Tc Vc 0
2
Tc 2 Vc 2 ( ) ( ) 1 Tc 0 Vc 0
t
②部分超筋受扭构件：受扭箍筋和受扭纵筋两者配筋量相差过大
时，会出现一个未达到屈服、另一个达到屈服的部分超筋破坏 情况。具有一定的延性。
③超筋受扭构件当箍筋和纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服前
混凝土就压坏，为受压脆性破坏。受扭承载力取决于混凝土的 抗压强度。 ④少筋受扭构件：当配筋量过少时，配筋不足以承担混凝土开裂后 释放的拉应力，一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，此时纵筋 和箍筋不仅达到屈服强度而且可能进入强化阶段，与受弯少筋 梁类似，呈受拉脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗 拉强度。
而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因 此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。
剪扭相关图
无腹筋构件剪扭承载力相 关曲线基本符合1/4圆曲线 规律。 Tc、Tc0分别为剪扭、纯扭 构件的受扭承载力； Vc、Vc0分别为剪扭及扭 矩为0的受剪构件的受剪 承载力。
无腹筋
把配有箍筋的有腹筋构件混凝土的剪扭承载力相关曲线也假 定符合1/4圆曲线规律，并将其简化为三折线。
－称为受扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比。
Ast－取对称布置的全部纵向钢筋截面面积；
Ast1－沿截面周边所配置箍筋的单肢截面面积；
Acor－按箍筋内表面计算的截面核心面积， Acor =bcorhcor； s－受扭箍筋的间距；
fy，fyv－分别为受扭纵筋和受扭箍筋的屈服强度；
钢筋混凝土受拉构件承载力计算
1.2 偏心受拉构件正截面承载力
1.2.1 两种偏心受拉构件
常见的偏心受拉构件有:矩形水池的池壁以及带有节间荷载的桁架和拱的下弦杆等。 设矩形截面上距离轴向力较近一侧的钢筋为As,较远一侧的钢筋为A's。按照轴心力作用 点位置的不同,偏心受拉构件正截面承载力计算可分为两种情况:①轴向力作用在钢筋As 合力 点和钢筋A's合力点之间,属于小偏心受拉情况;②轴向力作用在钢筋As 合力点和钢筋A's合力点 之外,属于大偏心受拉情况(如图所示)。
工程结构
工程结构
1.1 轴心受拉构件承载力
钢筋混凝土受拉构件根据拉力作用的位置分为轴心受拉和偏心受拉两种。同时承受 轴心拉力和弯矩的构件属于偏心受拉构件。
工程上,理想的轴心受拉构件是不存在的。但是,对于屋架或托架的受拉弦杆和ab、 bc腹杆以及拱的拉杆(如图1所示),当自重及节点位移引起的弯矩很小时,可近似的按照轴 心受拉构件进行计算。此外,圆形水池的池壁,在静水压力的作用下,池壁的垂直截面在水 平方向处于环向受拉状态,(如图2所示)也可按照轴心受拉构件计算。
矩形截面的大偏心受拉构件正截面承载力计算的应力图形如图所示,纵向受拉钢筋As 的 应力达到fy,受压区混凝土应力简化成矩形,受压钢筋的应力假定达到抗压强度设计值。由平衡 条件可得
1.2 偏心受拉构件正截面承载力
矩形截面大偏心受拉构件正截面承载力计算简图
1.2 偏心受拉构件正截面承载力
1.2.3 小偏 屋架中的受拉杆件
图2 水池的池壁受力状态
1.1 轴心受拉构件承载力
轴心受拉构件裂缝的出现和开展类似于受弯构件。当拉力较小时,截面未出现裂缝,随着 拉力的增大,构件截面出现裂缝并开展。由于混凝土抗拉能力很低,其一开裂便退出工作,裂缝 截面的拉力全部由钢筋承受。此时,钢筋周围的混凝土可起保护钢筋的作用,裂缝间混凝土仍能 协助钢筋抵抗拉力。对于轴心受拉构件来说,当拉力使裂缝截面处的钢筋应力达到屈服强度时, 构件便进入破坏阶段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢筋屈服
混凝土开裂
100 Nt 915 152 50 152 平均应变 0.001 0.002 0.003 0.004
Nt
0
2. 破坏形态
Nt
Nt
Ntcr
Ntcr
Nt
Nt
3. 试验结论
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
fy’As’ h0 as fyAs
可直接应用公式进行设计,计算 截面承载力
习题
一钢筋混凝土偏心受拉构件，截面为矩形 b h 200 mm 400 mm ，
' 需承受轴向拉力设计值N=450kN,弯矩设计值 M 60kN m as as 35mm，
混凝土强度等级C25，钢筋用HRB335级。
' ft 1.50N / mm2 ，钢筋强度 f y f y' 300N / mm2 , as as 40mm ，
试求：纵向受力钢筋截面面积 As、As'
As
As'
B16@250
b=1m
h
t
Nt
4.极限承载力
s t
ft
fy
混凝土退出工作
Nt Es As s
t=Ect
o t0
t
s=Ess y s,h
s
Ntu f y As
Ass（As fy）
Nt
五、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）
Nt Ntu f y As
t
y s,h
s
Ntu f y As
Ass（As fy）
验算Ntu> Ntcr，若成立，可以；否则取Ntu=Ntcr
Nt
习题
如图所示混凝土轴心受拉构件，混凝土轴心抗拉强度
Nt
ft 1.97N / mm2 , 混凝土弹性模量 Ec 25.1103 N / mm2 ;
2 钢筋抗拉强度设计值 f y 376N / mm , 钢筋弹性模量为
' 试求：纵向受力钢筋截面面积 As、As
2. 大偏心受拉构件的承载力
e’
N tu f y As 1 f c bx f y' As' x N tu e 1 f c bx(h0 ) f y' As' (h0 as' ) 2 x 2as' 时，取x 2as' N tu e' f y As (h0 'as )
第七章 钢筋混凝土受拉构件承载力
主讲人：刘万琳
四川农业大学城乡建设学院 工程管理系
7.1 轴心受拉构件承载力
一、工程实例
压 压 拉 压
拉
二、受拉构件的配筋形式
纵筋
h 箍筋
b
纵筋
三、试验研究
1. 应力应变曲线关系
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.
x
e0 e Ntu
1f c
fy’As’ h0
as
fyAs
设计或复核承载力计算方法方法 和大偏压类似，只是N的方向不 同
习题
某矩形水池，壁厚400mm，池壁跨中水平向每米宽度上最大弯矩设计值
M 320kN m ，相应承受轴向拉力设计值N=400kN, 混凝土强度 fc 14.3N / mm2
轴心受拉混凝土的等效截面积
As s
Nt
l
As
h l b A
Nt
As/A3%时， A=bh
t
Nt
3.混凝土开裂荷载
t0
N t cr Es As Ec A(1 ) t 0 Ec A
fttAs st=ftt=Ect
o t0
Ec A(1 E ) t 0 f t A(1 E )
l
Es 20510 N / mm , 纵向受力钢筋用量 As 284mm
3 2
l
2
构件的截面形状为正方形，边长为152mm，长为915mm. 试求：
Nt
（1）当构件伸长0.06mm时，构件承受的拉力是多少？此时钢筋和混凝 土的应力各为多少？ （2）构件的开裂荷载 （3）构件的极限承载力
7.2 偏心受拉构件正截面承载力
e’
N位于As和As’之外时，部分混凝土受拉， 部分混凝土受压
x
e0
e
Ntu
1fc
开裂后，截面的受力情况 和大偏压类似
fy’As’
h0
as
fyAs
最终受拉钢筋屈服，压区混凝土压碎， 截面达最大承载力
二、大小偏心受拉构件的承载力
1.小偏心受拉构件的承载力
混凝土不参加工作
e’ e0 Ntu e
N tu f y As f y' As' N tue f y' As' (h0 as' ) N tue' f y As (h0 as' )
为了保证设计截面的极限承载力大于截面的开裂时 的荷载，避免脆性破坏
Nt
As min bh
2.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
ft
Ec A(1 E ) t 0
t=Ect
o t0
s=Ess
一、工程实例
一、大小偏心受拉构件
和偏压不同
1.小偏心受拉
e’ e0 e Ntu
开裂前：N位于As和As’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）； 开裂后：随着N的增大，混凝土全截面受拉
fy’As’ h0
as
fyAs
开裂后，拉力由钢筋承担
最终钢筋屈服，截面达最大承载力
2.大偏心受拉
加
•极限承载力取决于钢筋的用量和强度
四、轴心受拉构件的受力分析
1.混凝土和钢筋的应力-应变关系
s
t
ft fy
t=Ect
o t0
t
s=Ess
y
s,
s
混凝土
钢筋
h
2. 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