受扭构件扭曲截面承载力PPT学习教案

1、会计学1 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力 1 受扭构件在工程中的应用 受扭构件所受扭矩分为(a) 平衡扭矩 和 (b) 协调扭矩 纯扭构件很少，大部分为弯、剪、扭共同工作。 第1页/共16页 平衡扭矩 由荷载直接作用，可用平衡条件直接求得的扭矩称平衡扭矩 。 如厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺旋楼梯 都属于这一类扭矩作用的构件。 协调扭矩 在超静定结构中，由变形协调使截面产生的扭矩称协调扭矩 。如 现浇框架结构中的边主梁，当次梁在荷载作用下受弯变形时，边主梁 对次梁梁端的转动产生约束作用，根据变形协调条件，可以确定次梁 梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩

2、，该负弯矩即为主梁所 承受的扭矩作用。 第2页/共16页 1 试验研究分析 （1）矩形截面素混凝土纯扭构件的受扭性能 a 当外扭矩较小时，受力情况类似于弹性体，如图 a 。 b 随扭距增大，首先在长边中点达到 ；由于混凝土的塑性性能 ，构件并未开裂，如图b。 c 随扭矩增大，塑性应力重分布，逐渐充分。最后，在构件长边首先出现与 构件纵轴呈450斜裂缝，并很快向两窄面发展，最后形成三面开裂一面受压 的空间扭曲破坏面，表现出明显的脆性。 maxtpt f 第3页/共16页 （2）矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能 破坏形态： a 当箍筋与纵筋适当时，发生适筋受扭破坏；纵筋，箍筋先屈服，后混凝土

3、被压碎 。 b 当钢箍与纵筋配置过少，或箍筋间距过大，其破坏与素混凝土构件破坏相 似，呈脆性破坏，称为少筋受扭破坏（限制最小配筋率和最大箍筋间距） 。 c 当两种钢筋均过量时，混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏（ 限制最大配筋率或最小截面尺寸）。 d 当钢箍和纵筋中一种配置合适，另一种配置过多，称为部分超筋受扭破坏 ，有一部分塑性，但较小（受扭纵筋与箍筋的配筋强度比适中）。 第4页/共16页 2 钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩 （1）矩形截面纯扭构件 矩形截面纯扭构件开裂扭矩：近似等于素混凝土受扭构件，且最大主拉应力发生在截面 长边的中点 混凝土结构设计规范偏于安全地取 t W 2 (3

4、) 6 t b Whb 0.7 crtt TfW 2 ( 3) 6 c rttt b Tfhbf W : 受扭构件截面受扭塑性抵抗矩 第5页/共16页 （2）T形形截面纯扭构件 crtt Tf W ttwtftf WWWW twtftf WWW、 2 () 2 f tff h Wbb 分别为腹板、受压翼缘、受拉翼缘部分的受扭塑性抵抗矩 当翼缘较大时，以上公式应满足： 2 (3) 6 tw b Whb 2 () 2 f tff h Wbb 6 ff bbh6 ff bbh 及 第6页/共16页 3 纯扭构件的受扭承载力 （1）纯扭构件的力学模型 空间桁架模 型 第7页/共16页 （2）纯扭构件的

5、受扭承载力 矩形截面: ,混凝土的抗扭作用 ; 箍筋与纵筋的抗扭作用 1 0 .3 51 .2 y vS V uttc o r fA TTf WA S ucs TTT c T s T 混凝土的抗扭能力 （ 同前）。 箍筋抗拉强度设计值。 箍筋单肢截面面积。 箍筋间距。 受扭纵筋与箍筋的强度比（沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋与沿构件长度方向 单位长度内的单侧抗扭箍筋强度之比）。 规范规定：值取值范围为0.61.7 当1.7时，取1.7 一般取1.2左右较为合理 。 0.35 tt fW tt fW yv f 1st A S 第8页/共16页 1 剪扭构件承载力计算 22 22 1 cc t

6、coco VT VT 由无腹筋剪扭构件的试验得知其相关关系大致为1/4圆： 为了简化计算，规范将1/4圆简化为三线段，由图可以看出 当 时，取 当 时，取 当 时，取 5 . 0 t 000 .5 . 0.5 . 0 7 . 0 35. 0 bh W T V bh W T V bhf Wf T V V T T V TT VV tt c c t tt c c oc oc c c coc coc t 5 . 1 t 5 . 0, 0 . 1 5 . 05 . 0, 0 . 1t 0 . 15 . 0 t 5 . 1 t t 5 . 1 与 联立，得： 0 1.5 10.5. t t WV Tbh

7、1.5 t 第9页/共16页 矩形剪扭构件承载力计算试验证明，当构件中既有剪力、又有扭矩作用时，构件 的抗剪承栽力及抗扭承载力均有所降低，即二者存在相关性（承载力之间的性）。 规范采用了部分相关（混凝土），部分叠加（钢筋）的计算公式 。 矩形截面一般剪扭构件受剪及受扭承载力表达式分别为： 00 1 0.7 (1.5)1.25 0.351.2 sv uttyv yvSt utttcor A VVf bhfh S fA TTf WA S 对集中荷载作用下的独立剪扭构件： 00 0 1 .7 5 (1 .5) 1 1 .5 10 .2 (1). sv utty v t t A VVf b hfh S

8、 WV Tb h 第10页/共16页 2 弯扭构件承载力计算 （1）弯扭承载力相关关系 在扭矩和弯矩共同作用下的破坏 特征及承载力和扭弯比 、截面尺寸、配筋形式及数量有关。 a 对称配筋时，弯扭承载力相关曲线 为椭圆，无量纲后为1/4圆 ： /T M 第11页/共16页 b 非对称配筋时，根据梁截面四周的配筋情况以及扭弯比的不同，分三种破坏式 ： a）扭型破坏。弯矩较小时弯曲受压区压应力与扭转的拉应力相抵消，提高抗扭承载力 。 b）弯型破坏。弯矩再增大，受拉区纵筋影响变大，破坏特征与纯弯构件相仿 。 c） 弯扭型破坏。梁侧向纵筋和箍筋配置不足，而梁高宽比较大，承载力由侧边钢筋控制 。 相关曲线

9、为水平线 。 （2）弯扭构件的承载力计算 为简化设计,混凝土结构设计规范采用简单的叠加法：首先拟定截面尺寸，然后 按纯扭构件承载力公式计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要求配置；再按受弯构件 承载力公式计算所需要的抗弯纵筋，按受弯要求配置；对截面同一位置处的抗弯纵筋和 抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋的直径和根数。 第12页/共16页 3 弯剪扭构件承载力计算 （1）截面尺寸限制条件及构造配筋要求 a 截面尺寸限制条件 为了保证结构的截面尺寸及混凝土材料强度不致过小，使结构在破坏时混凝土 不首先压坏，规范在试验的基础上，对钢筋混凝土剪扭构件，规定了截面的限制条 件： 当 时， 当 时， 当

10、 时，按线性内插法确定。 b 构造配筋界限 ，可按最小配筋率配筋 4() www hbht或 cc t f W T bh V 25. 0 8 . 0 0 (/)6 www hb ht cc t f W T bh V 20. 0 8 . 0 0 4(/)6 www hbht或 0 0.7 t t VT f bhW 第13页/共16页 c 最小配筋率 规范在试验分析的基础上，对钢筋混凝土弯剪扭构件，规定了箍筋和纵 筋的最小配筋率： 箍筋的配筋率应满足： 纵向钢筋的配筋率应满足： 当 ；对箱形截面构件，式中的 应以 代替。 ,min 0.28 svt svsv yv Af bsf ,min ,min 0.6 tl t tl yv Af T bhfVb 22 Vb T Vb T 时取 b n b （2）弯剪扭构件的承载力计算 混凝土考虑剪扭的相关性；纵向钢筋分别按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构 件的受扭承载力计算，面积叠加；箍筋分别按剪扭构件的受剪和受扭承载力计算，面积 叠加。具体叠加方法见下表： 第14页/共16页 4 压弯剪扭矩形截面框架柱承载力计算 在轴向压力、弯矩、剪力和扭