青岛黄海职业学院教师教案（编号1）年 月 日 课 题 第七章受拉构件和预应力混凝土构件7.1受拉构件简介课 时教学目的 掌握手拉构件的概念，轴心受拉构件和偏心受拉构件承载力计算公式教学重点 轴心受拉构件和偏心受拉构件承载力计算公式教学难点 轴心受拉构件和偏心受拉构件承载力计算公式教学关键点 轴心受拉构件和偏心受拉构件承载力计算公式教具 建筑结构教材及教案板书设计 第七章受拉构件和预应力混凝土构件7.1受拉构件简介一、轴心受拉构件承载力计算二、偏心受拉构件正截面承载力计算三、偏心受拉构件斜截面承载力计算 第 页青岛黄海职业学院教师教案教案内容及教学过程提示与补充课题导入：钢筋混凝土受拉构件分为轴心受压构件与偏心受压构件。课程新授：7.1受拉构件简介 一、 轴心受拉构件正截面受拉承载力计算1三个受力阶段（与适筋梁相似）(1) 第阶段：未裂阶段 加载混凝土受拉开裂前；(2) 第阶段：裂缝阶段 混凝土开裂钢筋即将屈服；(3) 第阶段：破坏阶段 受拉钢筋开始屈服全部受拉钢筋达到屈服。 2计算公式 全部拉力由钢筋来承担。 Nu = fy As （7-1）二、偏心受拉构件正截面受拉承载力计算偏心受拉构件正截面受拉承载力计算，按纵向拉力N的位置不同，可分为大偏心受拉与小偏心受拉两种情况： (1) 当N作用在钢筋As合力点及As合力点范围以外时，属于大偏心受拉； (2) 当N作用在钢筋As合力点及As合力点范围以内时，属于小偏心受拉。（一）大偏心受拉构件正截面的承载力计算 1计算公式 图7-1当N作用在钢筋As合力点及As合力点范围以外时，截面虽开裂，但截面不会裂通，还有受压区。构件破坏时，钢筋As及As的应力都达到屈服强度，受压区混凝土强度达到1fc。 第 页 青岛黄海职业学院教师教案教案内容及教学过程提示与补充基本公式如下：Nu = fy As - fyAs-1fcbx （7-2） Nu e = 1fcbx(h0x2)fyAs(h0as) （7-3）式中 Nu 受拉承载力设计值； e 轴拉力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离； e 轴拉力作用点至受压钢筋As合力点之间的距离； e = e0- h/2 + as （6-23） e= e0 + h/2 - as x 受压区计算高度；as纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。2适用条件 x bh0 保证构件破坏时，受拉钢筋先达到屈服； x 2as 保证构件破坏时，受压钢筋能达到屈服。若x2as时,取 x2as，则有AsN（e0 + h/2 - as）/fy(h0as)（二）小偏心受拉构件正截面的承载力计算计算公式：当N作用在钢筋As合力点及As合力点范围以内时，临破坏前，一般情况是截面全裂通，拉力完全由钢筋承担。在这种情况下，不考虑混凝土的受拉工作。设计时，可假定构件破坏时钢筋As及As的应力都达到屈服强度。 基本公式如下：Nu e = fyAs(h0as) （7-7）Nu e = fyAs(h0as) （7-8）式中 Nu 受拉承载力设计值； e 轴拉力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离； e 轴拉力作用点至受压钢筋As合力点之间的距离； e = h/2 - e0- as （6-9） e= e0 + h/2 - as (7-10) as纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离。第 页 青岛黄海职业学院教师教案教案内容及教学过程提示与补充三、偏心受拉构件斜截面受剪承载力计算 一般偏心受拉构件，在承受弯矩和拉力的同时，也存在着剪力，当剪力较大时，不能忽视斜截面承载力的计算。轴向拉力有时会使斜裂缝贯穿全截面，使斜截面末端没有剪压区，构件的斜截面承载力比无轴向拉力时要降低一些，降低的程度与轴向拉力的数值有关。Vu1.75ftbho/(+1.0) + 1.0fyv(Asv/s)ho - 0.2N (7-13)式中 偏心受拉构件计算截面的剪跨比，按式（6-73）规定取值； (1) 对各类结构的框架柱，取= M/ Vho，此处，M为计算截面上与剪力设计值V相应的弯矩设计值；当框架结构中柱的反弯点在层高范围内时，可取= Hn/2h0，Hn 为柱净高； 当1时，取=1； 当 3时，取=3。课堂巩固：思考题1.2课堂小结：受拉构件的概念、分类，轴心手拉构件的承载力计算基本公式；偏心受拉构件的正截面承载力计算基本公式；偏心受拉构件正截面承载力计算基本公式作业布置： 思考题1.2第 页 青岛黄海职业学院教师教案（编号2）年 月 日 课 题 7.2 预应力混凝土构件基本知识课 时教学目的 掌握施加预应力的原理、施加预应力的方法、对混凝土构件的一般规定教学重点 施加预应力的方法、引起预应力损失的原因及采取的措施教学难点 采用超张拉减小摩擦引起损失教学关键点 采用超张拉减小摩擦引起损失教具 建筑结构教材及教案板书设计 7.2 预应力混凝土构件基本知识一、 预应力混凝土构件的基本原理二、 预应力混凝土构件的特点三、 预加应力的方法四、 预应力混凝土构件的一般规定五、 预应力损失第 页 青岛黄海职业学院教师教案教案内容及教学过程提示与补充预备知识：1. 普通混凝土结构存在问题及采用预力混凝土的原因混凝土的极限拉应变很低，只有0.00010.0015，这时钢筋应力只有2030N/mm2另外提高混凝土的强度也不明显，所以抗裂性能很差。对使用上允许开裂的构件，裂缝宽度一般应限制在0.20.3mm以内，此时相应的受拉钢筋应力最高也只能达到150250N/mm2 。普通混凝土结构不能适应现代化建设大跨度和大空间的需要，因为无法采用高强度的材料，势必导致截面尺寸过大和自重过大。为解决上述问题，人们在长期的生产实践中创造了预应力混凝土结构。2.预应力混凝土的产生及发展最早给混凝土施加预应力的概念是1888年德国工程师道伦（W .Doehring）提出的，由于当时钢材的强度不高，故未能获得实际结果。1928年法国工程师费列西奥（E .Freyssinet）利用高强度的钢丝和高强度等级的混凝土并施加高的预应力（大于400N/MM2）来制造预应力混土构件才获得实际意义的成功。由于材料的强度不断提高和混凝土性能的有效控制，预应力的应用范围得以不断向大跨度和超高层发展。课题导入：前面几章介绍了普通混凝土构件的承载力计算，但是也存在一些缺点，我们已经知道采用预应力混凝土是解决问题的有效措施。下面讲述预应力的基本概念、预加应力的方法、一般规定、预应力损失。 第 页 青岛黄海职业学院教师教案教案内容及教学过程提示与补充课程新授： 预应力混凝土基本知识本章学习要点1、 明确采用预应力混凝土的原因、预应力混凝土的基本原理2、 理解预加应力的方法、传力途径、适用条件3、熟悉并理解预应力混凝土构件的一般规定4、理解引起预应力损失的原因及采取的措施5、了解轴心受拉构件各阶段的应力，明确轴拉构件的设计要点6、掌握预应力混凝土构件的构造要求7-2-1 预应力混凝土构件的基本概念一、预应力混凝土的基本原理及特点分析关于预应力的基本概念人们早已应用于生活实践中了，例如：用一片片竹板围成的竹桶，然后用铁箍箍紧，铁箍给竹桶施加预压应力，盛水后水对竹壁产生环向拉应力，当拉应力小于预压应力时，水桶就不会漏水。所谓预应力砼构件就是在构件受荷之前（制作阶段），人为给拉区砼施加预压应力，受荷之后（使用阶段）首先要抵消拉区砼的预压应力，若再加荷拉区砼开裂，直至破坏为止。常见预应力钢筋砼构件有：预应力钢筋砼轴拉构件，预应力钢筋砼受弯构件。通过举例对预应力钢筋砼受弯构件做进一步的认识。见表7.1 第 页 青岛黄海职业学院教师教案教案内容及教学过程提示与补充表7.1预应力钢筋砼受弯构件工作原理简要名称预应力作用外荷载作用（相当于普通混凝土）预应力外荷载=预应力混凝土受力简图 受力特征在预压力作用下，截面下边缘产生压应力1，形成反拱f1在外荷载作用下，截面下边缘产生拉应力2，其挠度为f2在预压力及外荷载作用，截面下边缘产生应力2-1, 其挠度为f2 - f1=f优点分析可知：（1）提高构件的抗裂度（当2-10 构件不开裂）；（2）减少裂缝宽度，提高耐久性；（3）减小挠度，提高刚度，扩大使用范围，代替钢结构；（4）充分利用高强材料，减轻自重，节约材料；（5）由于限制斜裂缝的开展，提高构件抗剪强度；（6）预应力钢筋可减少纵向弯曲，提高受压构件稳定承载力；（7）在循环荷载作用下，减少应力变化幅度，提高构件抗疲劳能力。缺点（1）工艺复杂、质量要求高、技术含量高；（2）专门设备（例如：先张法需要张拉台座，后张法张拉机具，灌浆设备）；（3）后张法开工费用大，对于跨度小，数量少，成本高；另外锚具用钢量大。（4）由于砼徐变的影响预应力反拱度不易控制。（例如：桥梁）适用范围大型屋面板、屋面梁、空心板、桁架下弦；铁路桥梁，等。二、预加应力的方法 给拉区砼施加预加应力的方法主要是张拉钢筋到控制应力后，依靠钢筋的弹性回弹，给拉区砼施加预压应力，根据张拉钢筋与浇砼的先后顺序分为先张法及后张法。 1.先张法（先张拉钢筋后浇注砼） 即先张拉钢筋后浇注砼。其主要张拉程序：先在台座上按规定设计要求将钢筋到控制应力并用锚具临时固定浇注砼待砼达到设计强度75%以上切断放送钢筋。其传力途径是依靠钢筋与砼的粘结力阻止钢筋的弹性回弹，使截面砼获得预压应力。（图6.1）先张法施工简单靠粘结力自锚，不必耗费特制锚具 ，临时锚具可以重复使用（一般称工具式锚具或夹具），大批量生产时经济，质量稳定。使用