建筑课件 第9章 受扭构件承载力.ppt

第9章 受扭构件承载力 9.1 概 述 9.2 开裂扭距 9.3 纯扭构件承载力计算 9.4 弯剪扭构件的扭曲承载力计算 1.受扭构件的类型 平衡扭转: 若构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡条件求出, 与构件刚度无关,则称为平衡扭转。 约束扭转: 在超静定结构中，扭距是由相邻构件的变形受到约 束而产生的，扭距大小与受扭构件的抗扭刚度有关 ，称为约束扭。 1. 混凝土开裂前 的应力状态 2. 矩形截面开裂扭矩 若将混凝土视为弹性材料，则当 时， 构件将出现裂缝，此时开裂扭矩为 （91） 式中a 为与 h/b 有关的系数，当h/b110时 ， a 0.208 0.313 。 若将混凝土视为理想的弹塑性材料，则其塑性 极限扭矩为 （92） 式中 wt 为截面抗扭塑性抵抗矩。 试验表明： 1时，取ah 1。 箱形截面受扭塑性抵抗矩为 （919 ） 2) 对t形和i形截面 截面划分的原则：保持腹板截面的完整性 腹板截面受扭塑性抵抗矩为 （920 ） 受压翼缘截面受扭塑性抵抗矩为 （921） 受拉翼缘截面受扭塑性抵抗矩为 每个矩形截面的扭距设计值可按下式计算 （922） （1）腹板 （923 ） （2）受压翼缘 （924 ） （3）受拉翼缘 （925） 1. 破坏形态 在 m、v 和 t 的共同作用下，构件的破坏形 态与三个力的比例和配筋情况有关。 1）弯型破坏 特 点 vm 较大，v 较小 v破坏面为翘曲面 v纵筋配量合适时，破坏时纵筋先屈 服后混凝土被压坏 vt 的存在使构件受弯承载力降低 2）扭型破坏 特 点 弯型破坏 扭型破坏 图 弯扭相关关系 vt 较大，m 和 v 较小 vg=fyas/fyas1 v受压钢筋受拉先屈服， 底部混凝土被压坏 v承载力由压钢筋的配筋 量控制 vm对受扭承载力有一定提 高 v对称配筋，总是受拉钢 筋先屈服，而不会发生扭 型破坏 3）剪扭型破坏 特 点 vm较小，当t较大时，破 坏以受扭破坏为主；当v 较大时，破坏以受剪破坏 为主 v截面某一长边的混凝土 被压碎而导致构件破坏， 若配筋适量，构件破坏时 ，与斜裂缝相交的纵筋和 箍筋达到屈服 vv和t共同作用下的承载 力均小于其单独作用下的 承载力 vv和t的相关关系接近于 四分之一圆 2.规范计算方法 在m、v和t的共同作用下 1）钢筋采用叠加原理 2）混凝土考虑相关性 受弯纵筋计算 受弯纵筋as和as按弯矩设计值m由正截面受弯承载力计算确定 剪扭配筋计算 （926） 0.5 时， 0.5 时， 或 0.5 时， 令 （927 ） 则有 由式（927）可得 所以将vc和tc用剪力和弯矩设计值v和t替代 则有 （928） （929） 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数；当bt1时，取 bt 1。 因为若取 代入式（928）可得 代入式（928）可得 （931） 若取 代入式（928）可得 （932 ） 对于一般有腹筋的剪扭构件，其受扭和受弯承载力分别为 （930） 3.剪扭构件承载力计算 1. v和t共同作用下的矩形截面剪扭构件 剪扭构件的受扭承载力 （933） 一般剪扭构件的受剪承载力 （934 ） 集中荷载作用下的独立剪扭构件(包括作用有多种荷载，且 其中集中荷载对支座截面或节点边缘产生的剪力值占总剪 力的75以上的情况） （935 ） 2. v和t共同作用下的箱形截面剪扭构件 剪扭构件的受扭承载力 （936 ） 一般剪扭构件的受剪承载力 （934 ） （937 ） 集中荷载作用下的独立剪扭构件 （935 ） （938） 注:对于箱形截面，上述各式中 3. v和t共同作用下的t和i形截面剪扭构件 计算受扭承载力时，将截面划分成若干个矩形截面，其 原则是保持腹板截面的完整性。按各截面所承 担的扭矩分别进行承载力计算。 截面限制条件 当hw/b(或hw/tw)4时 当hw/b(或hw/tw)6时 （939 ） （940） 当42时，取t/vb2 。受扭纵筋的间距不应大于200mm和梁 宽；截面四角必须布置钢筋，其余沿周边均匀布置。同时要 考虑纵筋在支座内的锚固。 2.弯剪扭构件受弯纵向钢筋的最小配筋率 按受弯构件的最小配筋率计算。 q弯剪扭构件总的最小配筋率是受扭纵向钢筋 的最小配筋率和受弯纵向钢筋的最小配筋率之 和 3.弯剪扭构件受剪扭箍筋的配筋率要满足 （943 ） 箍筋必须采用封闭式；位于截面内部的箍筋不应计 入；箍筋的末端应做成135o弯钩，其直线段长度不 应小于10d。 4.配筋方法 += += 【例91】框架梁计算简图如图示，a=500mm，截面 b*h=400*500mm2,集中荷载设计值p=200kn,梁上均布荷载 和自重设计值q=10kn/m。采用c30级混凝土，纵筋采用 hrb400级，箍筋采用hrb335级。计算该梁的配筋。 m图 （knm) t图 （knm) v图 （kn) 【解】 (1) 内力计算 支座截面弯矩 跨中截面弯矩 扭 矩 支座截面剪力 跨中截面剪力 (2) 截面验算 计算参数 混凝土保护层厚度取 截面满足要求 需要计算配筋 (3) 受弯承载力计算 支座截面满足最小配筋率要求 跨中截面满足最小配筋率要求 (4) 确定剪扭计算方法 集中荷载产生的剪力/总剪力为:100/130=76.9%75% 要考虑剪跨比的影响。 3 故取 应考虑剪力的影响 应考虑扭矩的影响 (5) 受剪计算 1.0故取 试取双只箍，即 n=2 (6) 受扭计算 取 （h-2as)=215mm