混凝土结构设计原理

轴心受拉构件在拉力$N$作用下，全部拉力由纵向受拉钢筋承担。破坏特征为钢筋先屈服，随后裂缝开展并贯通截面，最后混凝土被拉开。承载力计算不考虑混凝土抗拉，按$N \le f_y A_s$验算。

GB 50010-2010 规定轴心受拉构件纵向钢筋最小配筋率$\rho_{\min}=0.2\%$和$45f_t/f_y$中的较大值；每一侧纵向钢筋不应少于$4\Phi 12$。轴拉构件不宜采用绑扎搭接，宜采用机械连接或焊接。

设计步骤：①确定$N$；②选钢筋等级与截面；③$A_s \ge N/f_y$；④验算最小配筋率与构造；⑤作配筋图。当同时承受弯矩时，应按偏心受拉构件计算，不能简单按轴拉处理。

轴心受拉与轴心受压对称：受压时混凝土承担大部分压力，受拉时混凝土退出工作。预应力轴心受拉构件在开裂前混凝土参与工作，开裂后与非预应力构件类似。GB 50010 对预应力轴拉构件另有抗裂与正常使用极限状态要求。

偏心受拉构件同时承受轴向拉力$N$和弯矩$M$，截面存在受拉区和受压区。偏心距$e_0 = M/N$；附加偏心距$e_a$按规范取值，计算弯矩$M = N(e_0 + e_a)$。

按破坏形态分小偏心受拉与大偏心受拉。小偏心受拉：$e_0 \le h/2 - a_s$，全截面受拉，仅$A_s$到达屈服；大偏心受拉：$e_0 > h/2 - a_s$，存在受压区，$A_s$与$A_s'$均可屈服。

小偏心受拉承载力（对称配筋时）：$N \le f_y A_s$，$M \le f_y A_s(h/2 - a_s)$。大偏心受拉按大偏心受压类似方法，力平衡$N = f_y A_s - f_y' A_s' - \alpha_1 f_c b x$，力矩平衡对受拉钢筋合力点取矩。

非对称配筋大偏心受拉，先按$x \ge 2a_s'$求$A_s$，再求$A_s'$；若$x < 2a_s'$，取$x = 2a_s'$重算。GB 50010 要求$A_s \ge \rho_{\min} b h$，$A_s' \ge \rho_{\min}' b h$。

偏心受拉与偏心受压的相同点：均用平截面假定、混凝土本构关系。不同点：拉力使混凝土压应力区减小甚至消失，小偏心受拉时靠近轴力侧混凝土可能尚未压碎而远离侧钢筋已屈服。设计时须同时满足承载力与裂缝宽度验算。