第六章_受扭构件.ppt

第六章受扭构件承载力计算,第一节纯扭构件,截面上作用有扭矩的构件称为受扭构件。雨篷梁、框架的边梁和厂房中的吊车梁等就是受扭构件。工程中的纯扭构件很少，一般同时在截面上作用有剪力和弯矩。如雨篷梁截面上同时有扭矩、剪力和弯矩。,受扭构件,素混凝土纯扭构件的破坏情形,一.矩形截面素混凝土纯扭构件开裂试验研究,矩形截面受扭构件受扭矩作用下，最先在构件一个长边侧面的中点m附近出现斜裂缝，并沿与构件轴线约成45方向迅速延伸到侧面的上下边缘a、b两点；之后在顶面和底面上大致沿45方向继续延伸到c、d两点，形成构件三面受拉一面受压受力状态；最后，受压面cd两点连线上的混凝土被压碎，构件断裂破坏，破坏面为一空间扭曲面，如图示。构件从裂缝出现到破坏的时间很短，表明素混凝土纯扭构件的破坏是突然的脆性破坏。,素混凝土构件的开裂扭矩为：,T=ftWtft混凝土的轴心抗拉强度设计值Wt受扭构件的塑性抵抗拒，矩形截面的抗扭塑性抵抗拒为,二矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算,1.配箍率和破坏特征,在一般工程中均采用由横向钢筋和纵向钢筋组成的受扭钢筋骨架来承担扭矩的作用。受扭箍筋的形式必须做成封闭式的，箍筋的末端必须做成135的弯钩，弯钩平直段长度不应小于10倍箍筋直径；受扭箍筋的最大间距不大于受剪箍筋的最大间距。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。,受扭构件的配筋,按受扭钢筋配筋情况的不同，钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的破坏特征可分为下列四种类型：1）少筋破坏当纵筋和箍筋中只要有一种配置不足时便会出现此种破坏。斜裂缝一旦出现，其中配置不足的钢筋便会因混凝土卸载很快屈服，使构件突然破坏。破坏属于脆性破坏，类似于粱正截面承载能力时的少筋破坏。设计中通过规定抗扭纵筋和箍筋的最小配筋率来防止少筋破坏；,2）适筋破坏当构件纵筋和箍筋都配置适中时出现此种破坏。这类受扭构件的破坏首先是截面长边其中一面混凝土开裂，随着扭矩的加大，裂缝向两个相邻短边延伸，与裂缝相交的箍筋和纵向受力筋在经历了上升一个阶段后达到屈服强度，随着扭矩的增加，裂缝不断延伸和扩展，最后导致另一面混凝土压碎，构件破坏。（首先是混凝土三面开裂，箍、纵筋相继达到屈服，最后另一面混凝土被压碎）从斜裂缝出现到构件破坏要经历较长的阶段，有较明显的破坏预兆，因而破坏具有一定的延性。属于延性破坏。,3）部分超筋破坏当纵筋或箍筋其中之一配置过多时出现此种破坏。破坏时混凝土被压碎，配置过多的钢筋达不到屈服，破坏过程有一定的延性，但较适筋破坏的延性差。,4）完全超筋破坏当纵筋和箍筋都配置过多时出现此种破坏。破坏时混凝土被压碎，而纵筋和箍筋都不屈服，破坏突然，因而延性差，类似于梁正截面设计时的超筋破坏。设计中通过规定最大配筋率或限制截面最小尺寸来避免。,规定抗扭钢筋的最小配筋率可防止少筋破坏；规定截面最小尺寸可防止完全超筋破坏；规定受扭纵筋与箍筋的配筋强度比可防止部分超近破坏。,受扭构件纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值；受扭计算中按对称配置的全部纵向钢筋的截面面积；Ucor截面核心部分周长；Ucor=2（bcorhcor）纵向钢筋抗拉强度设计值；受扭计算中沿截面周边配置的箍筋的单肢截面面积；St受扭箍筋的间距；bcor、hcor分别为箍筋内表面范围内截面核心部分的短边尺寸和长边尺寸。,规范规定，值应满足下列条件：0.61.7且当1.7时，取=1.7。当=1.2左右时，抗扭纵筋和抗扭箍筋的配合比达到最优状态，既在构件破坏之前这两种钢筋基本上都可达到其抗拉强度。,根据试验和理论分析表明：构件受扭承载力是由混凝土和受扭钢筋两部分的承载力所构成的，纯扭构件受扭承载力应按下式计算：,2.计算公式,T受扭构件设计截面承受的扭矩设计值；受扭计算中沿截面周边配置的箍筋的单肢截面面积；受扭构件纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值；截面核心部分的面积，取为bcorhcor；bcor、hcor分别为箍筋内表面范围内截面核心部分的短边尺寸和长边尺寸；St受扭箍筋的间距。,第二节矩形截面弯剪扭构件承载力计算,一.剪扭相关性,试验表明，同时受有剪力和扭矩的剪扭构件，其受剪承载力Vu和受扭承载力Tu将随剪力和扭矩的比值变化而变化。试验结果亦指出，剪扭构件的受剪承载力随扭矩的增加而减小，而构件的受扭承载力则随剪力增大而减小，反之亦然。混凝土结构规范规定用构件承载能力降低系数来反应剪力和扭矩二者之间的相关性。对于承受均布荷载的一般剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数t，应按下式计算：当t1.0时,取t=1;当t0.5时,取t=0.5。,承受集中荷载的独立受扭构件混凝土受扭承载力降低系数t计算截面的剪跨比，取=a/当小于1.5时取1.5当大于3时取3。扭矩的存在会使混凝土构件的受剪承载力降低，降低系数为（1.5）,二.剪扭构件承载力计算,剪扭构件的受剪承载力1.对于一般剪扭构件，按VV=0.7(1.5)ftbh0+h02.对于集中荷载作用下的独立剪扭构件受剪承载力Asv受剪箍筋横截面的总面积.,剪扭构件的受扭承载力考虑混凝土受扭承载力降低系数t，可得,和求得后，剪扭构件需要的单肢箍筋总用量为：=Asvt1受剪扭箍筋单肢截面面积；S箍筋间距。,三.矩形截面弯剪扭构件承载力计算,计算方法：1.通过剪扭计算配箍筋；2.通过弯扭计算配纵筋。分别按受弯、受扭（纯扭）计算纵筋，然后将所需的纵向钢筋数量按以下原则布置并叠加：1.抗弯所需纵筋布置在截面受拉边，2.抗扭所需纵筋沿截面核心周边均匀对称布置。3.在构件截面的受拉区将受弯钢筋与该处配置的受扭钢筋面积叠加后，查表后统一配置。,1.截面尺寸限制条件：为了防止完全超筋破坏，混凝土规范规定矩形截面弯剪扭构件的截面应满足下式要求：hw/b小于等于4时hw/b等于6时期间线性内插,防止少筋破坏：,箍筋,受扭纵筋,2.最小配筋率：,受受弯纵筋扭纵筋受弯纵筋,3简化计算的条件,（1）,可不进行剪扭计算，按构造要求配置箍筋和抗扭纵筋。,（2）当V0.35ftbh0(或）时可不考虑剪力，仅按弯扭构件计算。（3）当T0.175ftW