混凝土结构设计原理之受扭构件承载力计算.ppt

第五章 受扭构件承载力计算 51 、概述 常见受扭构件：雨篷梁、吊车梁、现浇框架边梁等。 扭转分类： 平衡扭转扭矩由平衡条件所决定，属于静定受扭构 件。 协调扭转扭矩由变形连续条件所决定，属于超静定 受扭构件。,52 、矩形截面纯扭构件承载力计算 一 纯扭构件开裂扭矩 扭矩作用下，构件横截面产生剪应力，由材料力学知，截面上主拉应力=，其方向与构件轴线成450，当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，垂直于主拉应力方向混凝土开裂。,规范开裂扭矩的计算公式： Tcr = 0.7f tWt (5.2) 对于矩形截面： 若外扭矩大于构件开裂扭矩， 则需按计算配置抗扭钢筋，保 证构件承载力需要。,二、 抗扭钢筋 理论上应沿主拉应力方向布置钢筋。但为施工方便，将该主拉应力分解为水平和竖直方向的两个分力，并布置抗扭纵筋和抗扭箍筋。 1 抗扭箍筋：按一定间距沿构件轴线方向布置。 2 抗扭纵筋：沿构件截面周边均匀对称的布置。,三、 纯扭构件破坏形态 配置受扭钢筋后，可能出现四种破坏形态： A.纵筋和箍筋合适（适筋）：钢筋先受拉屈服，然后混 凝土压碎； B.纵筋或箍筋过多（部分超筋）：纵筋或箍筋不能受拉 屈服，混凝土压碎；,C.纵筋和箍筋均过多（完全超筋）：纵筋和箍筋均不能 受拉屈服，混凝土压碎；（脆性） D.纵筋和箍筋均太少（少筋）：混凝土开裂后纵筋和箍 筋立即受拉屈服，构件破坏；（脆性） 设计中应避免出现BCD三种情况。,四 、纯扭构件承载力计算公式 （5.9） 式中：Acor = bcorhcor为截面核心部分面积。（bcor、hcor分 别为从箍筋内皮计算的截面核心的短边和长边尺寸。 纵筋和箍筋的配筋强度比。 （5.4） 建议：0.61.7 （通常取1.0）,公式适用条件： （1）防止超筋（通过限制最小截面尺寸） 当hw / b 4时 T0.25cfc0.8Wt （5-10） 当hw / b 6时 T0.20cfc0.8Wt 当4hw / b6时，按线性内插法确定。 （2）防止少筋（通过限制最小配筋率）,受扭纵筋最小配筋率： （5.12） 受扭箍筋最小配箍率： （5.13）,五、 纯扭构件受扭钢筋计算步骤 1 、按式（5.10）验算构件截面尺寸是否符合要求； 2 、按式(5.9)计算所需受扭箍筋，选用箍筋直径和间距并按 式（5.13）验算配箍率。 3 、 将所选箍筋用量带入式（5.4）计算所需受扭纵筋； 4 、 选择纵筋直径和根数，并按式（5.12）验算配筋率； 5 、 画构件截面配筋图。,53 、弯扭构件和剪扭构件承载力计算 一 、矩形截面剪扭构件承载力计算 所需钢筋： 剪力抗剪箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置） 扭矩抗扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置） 抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）,由前所知： 纯扭构件受扭钢筋计算：P133公式（5.9） 受剪箍筋计算：P98公式（4.6）、（4.7） 试验结果表明： 构件的受剪承载力随扭矩的增加面减小，而构件的受扭承载力则随剪力的增大而减小，反之亦然。我们把构件抵抗某种内力的能力，受其它同时作用的内力影响的这种性质，称为构件承受各种内力的能力之间的相关性。,规范考虑： 剪力与扭矩的相关性且仅体现在相应的“混凝土项”。 即：由于剪力（扭矩）的存在，将降低构件的抗扭（抗 剪）承载力，因此在公式中的混凝土项部分引进降 低系数 剪扭构件承载力计算公式： 抗剪承载力：公式（5.16）或(5.17) 抗扭承载力：公式（5.18） 式中:系数 按公式（5.14）或(5.15)计算。,剪扭构件配筋计算思路： 箍筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋ASV/S 和 抗扭箍筋ASt1/S,然后再叠加配筋，即按ASV/S+ASt1/S 选择箍筋直径和间距。 受扭纵筋：按式（5.4）计算。,二 、矩形截面弯扭构件承载力计算 所需钢筋： 弯矩纵向受力钢筋（布置于受拉一侧） 扭矩抗扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置） 抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置） 配筋计算思路： 扭矩的存在使构件受弯承载力降低，弯矩的存在使构件受扭承载力降低，但为简化计算，按纯扭构件和纯弯构件分别计算配筋。（纵筋可部分叠加配置）,54 、弯剪扭构件承载力计算 配筋计算思路： 箍筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋用量和 抗扭箍筋用量，并叠加配筋。 纵筋：按式（5.9）计算抗扭纵筋用量，按受弯构件正 截面承载力计算公式计算抗弯纵筋用量，分别配 筋或部分叠加配置。,注： （1）配筋计算时，为防止少筋和超筋，应满足P134 计算公式的适用条件。 （2）当满足公式（5.21）时，抗扭纵筋和箍筋按其最小配筋率设置，只需对抗弯纵筋进行计算。,配筋计算步骤： 1按公式（5-19）验算构件截面尺寸（为防止超筋）； 2.计算箍筋 （1）按公式（5.16）或(5.17)计算抗剪箍筋ASV1/S （2）按公式（5.18）计算抗抗扭箍筋ASt1/S （3）按ASV1/S+ ASt1/S选择箍筋间距和直径 （4）验算配箍率（P134）,3 、计算纵筋 （1）抗扭纵筋：把ASt1/S代入公式（5.9）计算抗扭纵筋 并验算受扭纵筋配筋率（P134）。 （2）抗弯纵筋：按受弯构件正截面承载力计算公式计算 所需受弯纵筋ASM（或ASM、ASM），并验算受弯构 件最小配筋率（P56）。 （3）分别配置受扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布 置）和受弯纵筋（构件受拉一侧），或采用部分叠 加配