第八章_受扭构件

第八章受扭构件承载力计算 扭转的类型 平衡扭转 协调扭转 雨篷梁 吊车梁 平面折梁 边框架主梁 8 1概述 平衡扭转的扭矩由荷载直接引起 其值可由平衡条件求出 不随构件的刚度变化而变化 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 扭矩值需结合变形协调条件求出 协调扭转受构件受力过程中的混凝土开裂和钢筋屈服影响 扭矩与构件刚度变化相关 平衡扭转 平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化而变化 而协调扭转的扭矩与刚度变化相关 实际构件受扭的情况 纯扭 剪扭 弯扭 弯剪扭 梁 地震荷载作用下的角柱承受扭矩 柱 两类扭转的差别 试验表明 当 tp ft长边中点先裂 然后延伸至上 下短边 形成三面受拉 一面受压的空间扭曲面 脆性破坏 T tp 8 2构件的开裂扭矩 8 2 1矩形截面构件的开裂扭矩 弹性分析 塑性分析 按材力导出外边缘 max时的扭矩比实测扭矩低很多 认为材料塑性充分发展 全截面从表面至中心达到 max所计算的扭矩抗力 wt 抗扭性抵抗矩 对于矩形截面 但混凝土并非理想塑性材料 故实际梁的扭矩抗力介于弹性分析和塑性分析结果之间 素梁纯扭抗扭承载力 8 2 2T型截面构件的开裂扭矩 腹板部分矩形截面的受扭塑性抵抗拒 受压区翼缘矩形截面的受扭塑性抵抗矩 受拉区翼缘矩形截面的受扭塑性抵抗矩 8 3 1抗扭配筋的形式 受扭 最理想的配筋方式是靠近表面处设置呈45 走向的螺旋形钢筋 但 分解为竖向 箍筋 和水平 纵筋 组成抗扭骨架 施工不便 反向扭矩失效 要配抗扭钢筋 开裂 形成大约45 方向的螺旋式裂缝 8 3纯扭构件的受扭承载力计算 8 3 2受扭构件的试验研究结果 T 破坏特征与纵筋和箍筋的数量有关 当纵筋和箍筋或其中之一过少时 当纵筋和箍筋的配置适当 开裂抗扭钢筋受力T 钢筋屈服形成空间扭曲破坏面 开裂 表面形成螺旋裂缝 抗扭钢筋受力 少筋构件 适筋构件 当纵筋和箍筋都配置过多 开裂抗扭钢筋受力T 砼压碎时钢筋未屈服 当箍筋或纵筋数量过多时 开裂抗扭钢筋受力T 钢筋部分屈服形成空间扭曲破坏面 从以上分析 要破坏有征兆 且承载力高 材料充分利用 只能采用 两种 应采取措施避免 同时要材料充分发挥作用 抗扭纵筋和箍筋应合理搭配 部分超筋构件 完全超筋构件 试验表明 两种钢筋要有效发挥抗扭作用 应控制两者的用量比 当0 5 2 0一般两者可以发挥作用 规范 规定 0 6 1 7 当 1 2 纵筋和箍筋的用量比最佳 试验表明 以变角空间桁架模型为理论基础 确定有关基本变量 根据大量实测数据回归分折的经验公式 1 0 35 公式的适用条件 避免少筋 避免完全超筋 2 1 2 8 3 3矩形截面纯扭构件承载力计算 计算原则 不考虑弯矩 剪力 扭矩的相关性 由受弯构件计算Asm 剪力全部由腹板承担 扭矩由腹板 受拉翼缘和受压翼缘共同承受 并按各部分截面的抗扭塑性抵抗矩分配 8 3 4T型和I型截面纯受扭构件承载力计算 腹板 受压翼缘 受拉翼缘 腹板 按弯剪扭受力状态计算 翼缘 按弯扭构件计算 即 由于剪力的存在 抗扭承载力降低 由于扭矩的存在 抗剪承载力降低 8 4 1剪扭构件承载力的计算 8 4弯剪扭构件承载力的计算 从图中看出 无腹筋构件的剪 扭相关性符合1 4圆规律 有腹筋梁 认为混凝土部分提供的抗扭和抗剪承载力之间也符合1 4圆相关性 钢筋抗弯 抗剪 抗扭部分不考虑相关性 按叠加原理计算 部分相关 部分不相关 用三折线代替1 4圆弧线 相关系数 t 当Tc 0 5Tco即Tc 0 175ftwt 当Vc 0 5Vco即Vc 0 35ftbh0 忽略扭矩的影响 按受弯构件的抗剪公式计算 由抗剪确定箍筋数量 由抗弯确定纵筋数量 忽略剪力的影响 按纯扭公式计算 由抗扭确定箍筋数量 当0 5 Tc Tco 1 0或0 5 Vc Vco 1 0时 要考虑剪扭相关性 0 5 t 1 0 其抗剪和抗扭承载力公式分别为 最终梁的箍筋 规范 规定 先按受弯构件求纵向钢筋用量Asm 梁底配筋As Asm 平均分配到底边的Astl 相关 按剪 扭构件求 弯 剪 扭 8 4 2矩形截面弯剪扭构件承载力计算 当Tc 0 5Tco即Tc 0 175ftwt 当Vc 0 5Vco即Vc 0 35ftbh0或者Vc 0 875ftbh0 1 仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面的抗剪承载力计算纵筋和箍筋数量 仅按受弯构件正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力进行计算纵筋和箍筋数量 Tc 0 7ftwt 可不进行抗扭计算 仅按构造配置抗扭箍筋 V bh0 T wt 0 7ft 可不进行抗扭和抗剪计算 仅按构造配置抗扭箍筋和抗扭纵筋 防止完全超筋破坏 时 当T 0 7ftWt 剪扭 可仅按构造配纵筋