4.钢筋混凝土受拉构件及受拉构件

取 A's 'min bh0 0.002 1000 265 530mm2 ，选用直 径 12mm 的 HRB335 钢筋，＠200mm（ A's 565mm2 ）。
该题由求算 A's 及 As 的问题转化为已知 A's 求 As 的
问题。此时 x 不再是界限值 xb 了，必须重新求算 x
﹡本章主要讨论平衡扭转计算， 协调扭转可用构造钢筋或内力
重分布方法处理。
图6-2 重庆水电职院建筑协系调熊扭川转楠
（3）抗扭钢筋的形式：
抗弯 ——纵向钢筋；
抗剪 ——箍筋或箍筋+弯筋；
抗扭 ——箍筋+沿截面周边均匀布 置的纵筋，且箍筋与纵 筋的比例要适当。
（4）受扭构件分类：
图6-3 抗扭钢筋形式
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1、纯扭构件的受力性能和破坏形态
（1）适筋破坏
当构件的抗扭箍筋和抗扭纵筋的数量配置适当时，随着扭矩的 增加，首先是混凝土三面开裂，然后与开裂截面相交的受扭箍筋和 抗扭纵筋达到屈服强度，最终受压面混凝土被压碎而导致构件破坏。 构件破坏前有较大的变形和明显的外部特征，属于塑性破坏。
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2、纯扭构件承载力计算
《规范》给出钢筋混凝土纯扭构件抗扭承载力计算公式为：
Tu Tc + Ts = 0.35 f tWt 1.2

Ast1 s
fyv
Acor
式中ft——混凝土的轴心抗拉强度设计值; Wt ——截面抗扭塑性抵抗矩； ζ——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，Acor = bcorhcor。
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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
f yv Ast1ucor
(6-3)
Astl ——受扭计算中对称布置的全部纵向钢筋截面面积；
Ast1 ——受扭计算中沿截面周边所配置箍筋的单肢截面面积；
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图6-4 素混凝土纯扭构件
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2、素混凝土纯扭构件的承载力计算
根据试验资料，素混凝土纯扭构件承载力计算公式为：
Tu=0.7ftWt
式中Wt——受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩
b2
Wt = (3h-b)
6
b、h分别为构件截面的短边尺寸和长边尺寸。
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第4章 钢筋混凝土受拉构件及
受扭构件
一、钢筋混凝土受拉构件 二、钢筋混凝土受扭构件
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4.1 钢筋混凝土受拉构件
钢筋混凝土受拉构件可分为轴心受拉构件和偏心受 拉构件。
当轴向拉力作用线与构件截面形心线重合时，为轴 心受拉构件，如钢筋混凝土屋架的下弦杆、圆形水池 等；当轴向拉力作用线偏离构件截面形心线或同时由 轴心拉力和弯矩作用时,为偏心受拉构件,如钢筋混凝土 矩形水池、双肢柱的肢杆等。
重求得 As 值。
As

N

f 'y
A's 1 f cbx
fy
240000 1.011.91000 33.43 2126mm 2 300
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从上面计算中取小者配筋（即在 As 1782.5mm2 和 2126mm2 中的取小值配筋）。
令 取 As 1782.5mm2 来 配 筋 ， 选 用 直 径 16 ＠ 90mm，（ As 2234mm2 ）。
——抗扭纵筋抗拉强度设计值；
f yv ——抗扭箍筋抗拉强度设计值；
s ——箍筋间距；
ucor
——截面核芯部分周长，ucor 为截面核芯短边与长边长度.
2(hcor
ห้องสมุดไป่ตู้

bcor
)
其中，bcor
和
hcor
分别
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实验表明： 当0.5 2.0 一般两者可以发挥作用
《规范》规定： 0.6 1.7 当 = 1.2， 纵筋和箍筋的用量比最佳。
先假定 x xb 0.55h0 0.55 255 140mm 来计算 A's
值，因为这样能使（ As A's ）的用量为最少。
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A's

Nu
1 fcbxb (h0
f ' y (h0 a')
xb 2
)
2400 395 1.0 11.9 1000 140 (255 140 / 2) 0 300 (255 45)
根据截面上存在的内力情况分为纯扭、弯扭、剪扭、弯剪扭。
﹡土木工程中的受扭构件一般都是弯、剪、扭构件，纯 扭极为少见。
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6.2.2、素混凝土纯扭构件的受力性能及承载力计 算
1、素混凝土纯扭构件的受力性能
理论分析及试验表明：矩形截面素混凝土纯扭构件在剪应力τ作 用时，在构件截面长边的中点将产生主拉应力σtp，其数值等于τ并 与构件轴线成45°。主拉应力σtp使截面长边中点处混凝土首先开 裂，出现一条与构件轴线成约45°的斜裂缝ab，该裂缝迅速地向构 件的底部和顶部及向内延伸至c和d，最后构件将形成三面受拉、一 边受压的斜向空间曲面,如图6-4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。
大、小偏心受拉构件的承载力计算公式截然不同。
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（1）小偏心受拉公式：
Ne

f y As'
(h0

a
' s
)
Ne' fyAs' (h0 as' )
h e 2 e0 as
e'

h 2
e0

a
' s
当对称配筋时：
As
As'

fy
N'e (h0
a
' s
上式右侧计算出的数值不得小于 f yv
nA svl s
h0
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6.2 钢筋混凝土受扭构件
1、凡是由扭矩作用的构件统称为受扭构件。
在钢筋混凝土结构中，纯扭构件是很少见的，在扭矩作用的同 时往往还有弯矩、剪力作用。例如，钢筋混凝土雨篷梁、钢筋混 凝土现浇框架边梁及单层工业生产厂房中的吊车梁等，都属于扭 转且弯曲的构件，如图6-3所示。
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2、扭转的类型：
（1）平衡扭转：
构件的扭矩是由荷载的直接作用所引起的，构件的内扭矩 是用以平衡外扭矩即满足静力平衡条件所必需的，如雨篷 梁、吊车梁等。
（2）协调扭转或附加扭转：
扭转由变形引起，并由变形连 续条件所决定。如与次梁相连 的边框架的主梁扭转。
x=19.45<2a’=90mm，取 2a’，并对 A's 合力点取矩， 可求得
As

Ne' f y (h0 a')
240000 (500 150 45) 2305mm2 300 (255 45)
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另外取 A's 0 ，重求 x 值。 1 fcbx2 / 2 1 fcbh0 x Ne 0
6.2.3 矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算
一般采用横向箍筋和纵向受力钢筋来承受扭矩的作用。 受扭箍筋的形状必须做成封闭式的，箍筋的端部应做
135°弯钩，弯钩直线长度不小于箍筋直径的10倍。对受扭箍 筋的直径和间距的要求与受弯构件箍筋的有关规定相同。
受扭纵筋沿构件截面周边均匀、对称布置，且截面四角 必须放置；其间距不应大于200 mm和梁截面短边尺寸；受扭 纵筋的接头和锚固均应满足受拉钢筋的有关规定。
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（2）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， 属于脆性破坏。
（3）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。
轴心受拉破坏时混凝土裂缝贯通，纵向拉钢筋达到其受 拉屈服强度，正截面承载力公式如下：
N N u f y As
f—y —纵向钢筋抗拉强度设计值；
N ——轴心受拉承载力设计值。
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例题 1 已知某钢筋混凝土屋架下弦，截面尺寸 b h 200mm 150mm ，其所受的轴心拉力设计 值为 240kN，混凝土强度等级 C30，钢筋为 HRB335。 求截面配筋。 【解】HRB335 钢筋， f y 300N / mm2 ，代入上式 得
值，计算方法和偏心受压构件计算类同。
重新计算 x 值
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Ne
1fcbx(h0

x) 2

f
' y
A'
(h
0

a
' s
)
代人数据得
1.0 11.9 1000 x 2 / 2 1.0 11.9 1000 255x 240000 395 300 565 (255 45) 0 5950x2 3034500x 56805000 0
受拉钢筋必须采用焊接接头，仅圆形池壁或管中允许 采用搭接接头；但接头应错开，搭接长度不应小于1.2la和 300 mm。
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2、轴心受拉构件正截面承载力计算
轴心受拉构件从加载到破坏，其受力过程分为三个阶段： 从加载到混凝土受拉开裂前，混凝土开裂后到钢筋即将 屈服，受拉钢筋开始屈服到全部受拉钢筋达到屈服。
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解:令
N Nu , M Nue0 , b h 1000mm 300mm
取 a a' 45mm
e0

M N
120 1000 240
500mm
为大偏心受拉。
e

e0

h 2

a

500
150

45

395mm
)
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（2）大偏心受拉公式：
N

fyAs

f
A ' '
ys
1fcbx
Ne

1fc
bx(h0

x 2
)

f
' y
A'
(h
0

a
' s
)
h e e0 2 as
公式适用条件：
As

As'

N'e
fy
(h0

a
' s
)
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例题 2 已知某矩形水池，壁厚为 300mm，可通过 内力分析，求得跨中水平方向每米宽度上最大弯矩设 计值 M=120kN·m，相应的每米宽度上的轴向拉力设计 值 N=240kN，该水池的混凝土强度等级为 C25，钢筋用 HHR335 级钢筋。 求：水池在该处需要的 As 及 A's 值。
As N / f y 240000 / 300 800mm2
选用 4 16， As 804mm2 。
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二、钢筋混凝土偏心受拉构件
1、正截面承载力计算
偏心受拉构件按轴向拉力的作用位置不同，可分为 大偏心受拉构件和小偏心受拉构件。
当轴向拉力N作用在As和之间时，称为小偏心受拉构 件；当轴向拉力作用在As和之外时，称为大偏心受拉构 件。
受拉构件除了需要进行正截面承载力或斜截面承载 力计算外,根据不同的要求,还需进行抗裂或裂缝宽度验 算。本节只介绍承载力计算方法。
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一、钢筋混凝土轴心受拉构件
1、构造要求
受拉构件的截面形状一般为方形、矩形和圆形等对称截 面，为方便施工，通常采用矩形截面。
轴心受拉构件纵向受拉钢筋在截面中对称布置或沿截 面周边均匀布置，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。箍筋直径不宜小于6 mm，间距不宜大于200 mm ， 屋架腹杆不宜大于150 mm。
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2、斜截面承载力计算
计算公式：
V

1.75
1.0
f t bh 0
1.0f y v
nAsvl S
h0

0.2N
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垃圾对抗剪强度的降低。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
代入数据得
1.0 11.9 1000 x2 / 2 1.0 11.9 1000 255x 240000 395 0 5950x2 3034500x 94800000 0
x 3034500 30345002 4 5950 94800000 33.43mm 2 5950