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1、第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能第七章 钢筋混凝土受拉构件的基本受力性能轴心受拉性能Behavior of uniaxial tensile RC member 偏心受拉性能 Behavior of eccentricity tensile RC member 第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能Questions: 1. How to predict the tensile behavior of RC member? 2. What about the influence of the different material p
2、roperties of steel and concrete on the behavior of RC member? 3. What about the influence of the amount ratio of steel to concrete on the behavior of RC member? 4. How to determine the infection of shrinkage and creep of concrete on the behavior of RC member? 5. How to determine the maximum load car
3、rying capacity of RC members?第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能Behavior of Uniaxial Tensile Member 一. Process of loadingNNcAAs第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能几何条件consistent condition es =ec =e物理关系 stress-strain relationship平衡条件 equilibrium condition开裂前NNcrr =As/AcNssNes =ec =e配筋率 rein
4、forcement ratiosc第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能换算混凝土面积 Transformed Section当sc = ft时，如继续加载混凝土 将会产生开裂，Ncr。由混凝土 的受拉时应力-应变关系知，sc = ft 时的弹性特征系数n =0.5第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能开裂荷载Cracking Load开裂瞬间钢筋应力有一突增如按平衡条件自行验证+rtfsc = ft 0第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能混凝土开裂后 After Cracking如果配筋足够，荷载可以继续增
5、加但裂缝截面混凝土应力始终为零，开裂以后的全部荷载增量 均由钢筋承担当钢筋应力达到as = fy时极限拉力Ultimate Tensile CapacityNu= fy As第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能ft2aEft2aEft + ft/rfyss scNcrNuN第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能小 结 Conclusions 由于混凝土材料的非线性和开裂，荷载与应力、荷载与变形不再为线性关系，线弹性材力分析方法不再适用； 混凝土开裂前瞬间，钢筋应力=204
6、0MPa，对Ncr影响很小。 在混凝土开裂后瞬间，截面应力发生重分布； 开裂后，构件是带裂缝工作的。裂缝对钢筋的影响？裂缝宽度的计算？裂缝对变形的影响（刚度）？第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能小 结 Conclusions RC构件中钢筋的应变小于同样面积的钢筋单独 受拉情况（开裂前钢筋与混凝土共同承受拉力， 开裂后裂缝间混凝土仍承受一部分拉力）； RC轴心受拉构件的受力过程大体上可分为三个 阶段：开裂前的钢筋与混凝土的共同受力阶段，该 阶段荷载-变形关系基本近似线性；开裂后带裂缝工作阶段；破坏阶段。 对于配筋合适的钢筋混凝土构件，一般其受力过 程都可分为类似
7、的三个工作阶段。第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能二. 配筋率的影响r =As/AccAAs开裂前？开裂后？应力重分布第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能最小配筋率 Minimum Reinforcement Ratio如果配筋率r 小于某一界限时，以至于在混凝土一开裂时，由于 混凝土退出工作产生应力重分布，使钢筋立刻就达到屈服，即,Nu=Ncr当配筋率小于该界限配筋率时，钢筋将不能承担混凝土截面开裂 后传来的应力，其破坏特征如同素混凝土构件，具有脆性性质。 因此RC轴拉的配筋率应不小于该界限配筋率第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性
8、能7.1 轴心受拉构件的受力性能三. 收缩应力分析第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能变形条件：物理关系：平衡条件：问题：收缩后钢筋和混凝土应力分别为多少？对C50混凝土，收缩应变为多少时可能产生开裂？钢筋混凝土轴心受拉构件收缩后再加轴力，对开裂荷载有何影响？如何利用换算截面方法分析收缩应力？钢筋为不对称布置时，收缩应力情况怎样？(用换算截面方法推导公式) 第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能Key Notes:1. Analysis method2. Transformed section concept3. Stress redi
9、stribution at cracking load4. Minimum reinforcement ratio5. Difference with pure steel bar6. Influence of cracks on behavior7. Influence of shrinkage第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能EX 7-2：已知钢筋混凝土轴心受拉构件，截面尺寸为 200mm200mm，对称配置4根直径为20mm的级钢筋。混凝 土的fcu=20N/mm2，Ec=2.55104N/mm2，ft 按式(2-8)确定，钢筋 的屈服强度fy=335N/
10、mm2，Es=2105N/mm2。设加轴向力N以前 ，混凝土的自由收缩应变esh=0.00015，试求：混凝土收缩引 起的钢筋和混凝土应力（设n=1.0）；构件产生收缩后，施加 轴力N，分别计算裂缝出现前瞬间和出现后瞬间钢筋应力以及 开裂轴力Ncr。=24.07MPa=0.756MPa第七章 钢筋混凝土构件的基本受力性能7.1 轴心受拉构件的受力性能=24.07MPa=0.756MPa即将开裂前 Ncr= Dsc Ac+ Dss As混凝土应力增量 Dsc=2.052-0.756=1.256MPa钢筋应力增量 Dss=aEDsc =9.851MPa钢筋应力增量 Dss=(aE/n)Dsc =1
11、9.70MPa钢筋应力增量 Dss=? ?7.2 偏心受拉构件第七章 受拉构件7.2 偏心受拉构件大偏心受拉破坏：轴向拉力N在As外侧，As一侧受拉，As一侧受 压，混凝土开裂后不会形成贯通整个截面的裂缝。 最后，与大偏心受压情况类似，As达到受拉屈服，受压侧混凝土 受压破坏。7.2 偏心受拉构件第七章 受拉构件7.2 偏心受拉构件小偏心受拉破坏：轴向拉力N在As与As之间，全截面均受拉应 力，但As一侧拉应力较大，As一侧拉应力较小。 随着拉力增加，As一侧首先开裂，但裂缝很快贯通整个截面 ，As和As纵筋均受拉，最后As和As均屈服而达到极限承载力 。7.2 偏心受拉构件第七章 受拉构件对
12、称配筋时，为达到 截面内外力的平衡， 远离轴向力N的一侧 的钢筋As达不到屈服As和As应分别rminbh，rmin=0.45ft/fy。7.2 偏心受拉构件第七章 受拉构件适用条件：x xbx2a对称配筋？7.2 偏心受拉构件第七章 受拉构件Nu-Mu相关关系钢筋混凝土构件从轴心受压、受弯到轴心受拉的正截面承载力Nu-Mu相关关系，是一条完整的曲线。CD段为偏心受拉，其Nu-Mu相关关系基本接近直线。7.2 偏心受拉构件第七章 受拉构件对称配筋矩形截面的Nu-Mu相关关系7.3 偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算7.3 偏心受拉构件斜截面受剪承载力第七章 受拉构件轴向拉力N的存在，斜裂缝将提前出现，在小偏心受拉情况下 甚至形成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。规范对矩形截 面偏心受拉构件受剪承载力为防止斜拉破坏，此时的 不得小于0.36ftbh0当右边计算值小于 时 ，即斜裂缝贯通全截面 ， 剪力全部由箍筋承担，受剪承载力应取
