原理8受扭构件承载力计算.ppt

1 第八章受扭构件承载力计算第一节概述 平衡扭转 构件中的扭矩由荷载直接引起 其值可由平衡条件直接求出 如砌体结构中支撑悬臂板的雨篷梁 协调扭转 扭矩是由相邻构件的位移受到该构件的约束而引起该构件的扭转 这种扭矩值需结合变形协调条件才能求得 也称为附加扭转 如框架边梁受到次梁负弯矩的作用在边梁引起的扭转 2 第二节构件的开裂扭矩 一 开裂扭矩 受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩 3 第三节纯扭构件的受扭承载力计算 一 抗扭配筋的形式在实际结构中采用横向封闭箍筋与纵向受力钢筋组成的空间骨架来抵抗扭矩 二 受扭构件的试验研究结果1 少筋破坏抗扭钢筋配得过少或过稀 裂缝一出现 钢筋很快屈服 配筋对破坏扭矩的影响不大 构件的破坏扭矩和开裂扭矩非常接近 这种破坏过程迅速而突然 称为少筋破坏 也属于脆性破坏 2 超筋破坏当配筋数量过多 受扭构件在破坏前的螺旋裂缝会更多更密 这时构件由于混凝土被压碎而破坏 破坏时箍筋和纵筋均未屈服 这种破坏与受弯构件的超筋梁类似 破坏时钢筋的强度没有得到充分利用 属于脆性破坏 也称为超筋破坏 4 3 部分超筋破坏由于抗扭钢筋由纵筋和箍筋两部分组成 纵筋和箍筋的配筋比例对构件的受扭承载力也有影响 当抗扭箍筋配置相对抗扭纵筋较少时 构件破坏时箍筋屈服而纵筋可能达不到屈服强度 反之 当抗扭纵筋配置相对抗扭箍筋较少时 构件破坏时纵筋屈服而箍筋可能达不到屈服强度 这种破坏称为部分超筋破坏 部分超筋构件的延性比适筋构件要差一些 但还不是完全超筋 在设计中允许使用 只是不够经济 纵筋与箍筋的配筋强度比 5 抗扭箍筋单肢的截面面积和间距 抗扭纵筋总的截面面积 矩形截面的长边边长和短边边长 分别为从箍筋内表面计算的截面核芯部分的短边和长边边长 为截面核芯部分的周长 分别为纵筋和箍筋的抗拉强度设计值 6 三 矩形截面纯扭构件承载力计算 扭矩设计值 截面受扭塑性抵抗矩 混凝土抗拉强度设计值 截面核芯部分的面积 7 第四节弯剪扭构件承载力计算 构件的受扭与受弯 受剪承载力是相互影响的 这种相互影响的性质称为相关性 由于构件受扭 受弯与受剪承载力之间的相互影响问题过于复杂 采用统一的相关方程来计算比较困难 为了简化计算 规范 对弯剪扭构件的计算采用了对混凝土提供的抗力部分考虑相关性 而对钢筋提供的抗力部分采用叠加的方法 一 剪扭构件承载力的计算1 矩形截面一般剪扭构件 剪扭承载力 1 剪扭构件的受剪承载力 受剪承载力所需要的箍筋截面面积 8 2 剪扭构件的受扭承载力 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数 9 2 对集中荷载作用下独立的混凝土剪扭构件 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所产生的剪力值占总剪力值75 以上的情况 1 剪扭构件的受剪承载力 2 剪扭构件的受扭承载力 10 二 弯扭构件的承载力计算构件在弯矩和扭矩的共同作用下的受力状态比较复杂 为了简化计算 采用叠加法 先按受弯构件和受扭构件分别计算其纵筋和箍筋的面积 然后将所求得的相应的钢筋截面面积相叠加 三 在弯 剪 扭共同作用下承载力的计算1 按受弯构件计算在弯矩作用下所需的纵向钢筋的截面面积 2 按剪扭构件计算承受剪力所需的箍筋截面面积以及计算承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积 3 叠加上述计算所得到的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积 即得最后所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积 注意 1 当满足或时 可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别进行计算 11 2 当满足时 可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别进行计算 3 当截面中的设计扭矩较小 满足时 可不进行抗扭计算 而只需按构造配置抗扭钢筋 4 当满足时 可不进行抗扭和抗剪承载力计算 仅需按构造配置箍筋和抗扭纵筋 但要考虑抗扭构件的截面限制条件 四 计算公式的适用范围和构造要求1 截面限制条件 规范 规定 对的矩形 T形和I形截面构件 其截面应符合下列要求 12 T 扭矩设计值b 矩形截面的短边尺寸 受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩 截面的腹板高度 矩形截面取有效高度ho T形截面取有效高度减去翼缘高度 I形截面取腹板净高 混凝土强度影响系数 当混凝土强度等级不超过C50时 取 当混凝土强度等级为C80时 取其间按线性内插法取用 混凝土轴心抗压强度设计值当不满足上式的要求时 应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级 13 2 最小配筋率和构造要求 1 梁内受扭纵向钢筋的配筋率应符合下列要求 沿截面周边布置的受扭纵向钢筋的总截面面积 矩形截面的宽度 T形或I形截面的腹板宽度 当时 取 沿截面周边布置的受扭纵向钢筋的间距不应大于200mm和梁截面短边长度 除应在梁截面四角设置受扭纵向钢筋外 其余受扭纵向钢筋宜沿截面周边均匀对称布置 当梁支座边作用有较大扭矩时 受扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在支座内 14 2 在弯剪扭构件中 剪扭箍筋的配箍率应符合下列要求 配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积 箍筋的最大间距和最小直径应符