vA钢筋混凝受扭构件承载力计算

1、第5章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算5.1 5.1 概述概述一、受扭构件的类型及配筋形式一、受扭构件的类型及配筋形式1. 受扭构件类型受扭构件类型2. 配筋形式配筋形式t受扭构件破坏受扭构件破坏破坏面呈一空间扭曲曲面破坏面呈一空间扭曲曲面受扭构件配筋受扭构件配筋受扭钢筋受扭钢筋抗扭纵筋抗扭纵筋抗扭箍筋抗扭箍筋平衡扭转-静定问题约束扭转-超静定问题受扭构件中通常也配置纵筋和箍筋以抵御扭矩二、工程实例雨篷、吊车梁、框架边梁5.2 纯扭构件的破坏特征tmax裂缝1122t(t)t(t)受压区素混凝土纯扭构件先在某长边中点开裂形成一螺旋形裂缝，一裂即坏三边受拉，一边受压1. 素混凝土纯扭构件素混凝土纯

2、扭构件t(t)t(t)钢筋混凝土纯扭构件开裂前钢筋中的应力很小开裂后不立即破坏，裂缝可以不断增加，随着钢筋用量的不同，有不同的破坏形态2. 钢筋混凝土纯扭构件（1）受力特点 2. 钢筋混凝土纯扭构件（2）破坏形态少筋破坏：裂后钢筋应力激增，构件破坏适筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，钢筋屈服，混凝土压碎，构件破坏超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服部分超筋破坏裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵筋或箍筋未屈服设计时应避免出现设计时应避免出现5.3 受扭构件承载力计算bhmaxbhftftftftd2d1f2f2f1f1bhb/2b/2弹性材料

3、理想弹塑性材料tttcrfwfbhbdfdft)3(6)(222211矩形截面的抗扭塑性抵抗矩亦可用砂堆比拟砂堆比拟导出一、纯扭素混凝土构件的开裂扭矩1. 矩形截面纯扭构件混凝土材料并非理想弹塑性材料，故可取ttcrfwt7 . 05.3.1纯扭构件2. t形、 i形截面纯扭构件bfbhhf132132用123填补123简化成三棱柱对t形i形截面的受扭构件，可分成若干个矩形求tcri。再求和tcri 。划分矩形的原则：使wt最大。 以t形截面为例)(42bbhvfff)(222bbhvwffftf同理)(22bbhwfftf试验表明，挑出部分不试验表明，挑出部分不应超过翼缘厚度的应超过翼缘厚度

4、的3倍倍二、钢筋混凝土纯扭构件的承载力 1. 基本假定tf4+f4=ast4stf3+f3=ast3stf2+f2=ast2stf1+f1=ast1stst箍筋纵筋裂缝*箱形截面：忽略核心区混凝土的作用*空间桁架*混凝土开裂后不承受拉力*忽略混凝土斜杆的抗剪作用*忽略纵筋和箍筋的销栓作用二、钢筋混凝土纯扭构件的承载力 2. 承载力计算分析ettqtf4+f4=ast4stf3+f3=ast3stf2+f2=ast2stf1+f1=ast1stst箍筋纵筋裂缝hq = ttetebacor定义剪力流抗扭承载力qatcoru2剪力流中心线所包围的面积抗扭承载力 2. 承载力计算分析纵筋的拉力hq

5、= ttetebacortf4+f4=ast4fyf3+f3=ast3fyf2+f2=ast2fyf1+f1=ast1fyst箍筋纵筋裂缝abcdhcorhcor cosndbdf2dqf1qhcoracsnsvt hcor ctg含一完整斜裂缝的隔离体对隔离体abcdctgqhffcor21相应其它三个面的隔离体ctgqbffcor41ctgqhffcor34ctgqbffcor23 2. 承载力计算分析纵筋的拉力hq = ttetebacortf4+f4=ast4fyf3+f3=ast3fyf2+f2=ast2fyf1+f1=ast1fyst箍筋纵筋裂缝abcdhcorhcor cosnd

6、bdf2dqf1qhcoracsnsvt hcor ctg含一完整斜裂缝的隔离体ctgqhffcor21ctgqbffcor41ctgqhffcor34ctgqbffcor23ctgqfffffffffacorystl44332211如果配筋适中，纵筋可以屈服2. 承载力计算分析箍筋的拉力hq = ttetebacortf4+f4=ast4fyf3+f3=ast3fyf2+f2=ast2fyf1+f1=ast1fyst箍筋纵筋裂缝abcdhcorhcor cosndbdf2dqf1qhcoracsnsvt hcor ctg对斜裂缝上半部分的隔离体acdcorcoryvsvtsvtqhsctgh

7、fan1取斜裂缝的上半部分作为隔离体如果配筋适中，箍筋亦可以屈服2. 承载力计算分析纵筋与箍筋的配筋强度比hq = ttetebacortf4+f4=ast4fyf3+f3=ast3fyf2+f2=ast2fyf1+f1=ast1fyst箍筋纵筋裂缝abcdhcorhcor cosndbdf2dqf1qhcoracsnsvt hcor ctg纵筋与箍筋配筋强度比corcoryvsvtqhsctghfa1ctgqfacorystl消去qcoryvsvtystlfasfactg12. 承载力计算分析抗扭承载力的计算公式hq = ttetebacortf4+f4=ast4fyf3+f3=ast3fy

8、f2+f2=ast2fyf1+f1=ast1fyst箍筋纵筋裂缝abcdhcorhcor cosndbdf2dqf1qhcoracsnsvt hcor ctg反映配筋对抗扭承载力的贡献，对任意形状的薄壁构件可导反映配筋对抗扭承载力的贡献，对任意形状的薄壁构件可导出类似的公式出类似的公式corcoryvsvtqhsctghfa1ctgqfacorystl消去coryvsvtystlsfafaq1qatcoru2sfaatyvsvtcoru123、实用抗扭承载力计算公式（1）. 矩形截面coryvsvtttuasfafwt12 . 135. 0防止少筋破坏yvtsvtsvtffbsa28. 0yt

9、stlstlffbha85. 0防止超筋破坏时当时当6/,16. 04/,2 . 000bhfwttbhfwttcctucctu线性插值为保证纵、箍筋均能屈服，建议取0.61.7， 1.7 时，取=1.7，常用值为1.01.3箍筋内皮所包围的面积，取截面尺寸减去保护层厚度算得3、实用抗扭承载力计算公式 （2）. t形、i形截面将截面分成若干个矩形截面，求tuiuiutt注意翼缘抗扭抵抗矩的计算（3） 箱形截面htwbhtwbwhwtwtwcoryvsvtthwtuasfafbtwt12 . 1)5 . 2(35. 00 . 15 . 20 . 15 . 2hwhwbtbt，取4、抗扭承载力计算

10、公式应用 （1）. 基于承载力的截面设计矩形截面或箱形截面-设计步骤ctcfwt)2 . 016. 0(验算截面尺寸：3 . 10 . 1选定1128. 0svtyvtsvtsvtsvtasffbsasa由设计公式求ytstlstlstlsvtffbhaaa85. 01确定、由4、抗扭承载力计算公式应用 （1）.基于承载力的截面设计矩形截面或箱形截面-构造要求ast/3ast/3ast/313510d纵筋沿截面均匀布置，否则亦可能出现局部超筋，对设计题可能会出现不安全的结果箍筋带135的弯钩，当采用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积4、抗扭承载力计算公式应用 （2）. 截面承载力复

11、核矩形截面或箱形截面按纵筋均匀布置的原则，确定抗扭纵筋的截面积ytstlyvtsvtffbhaffbsa85. 028. 0验算：不满足其中的一项twtuttuwbhtftwft5 . 27 . 07 . 0箱形：矩形：7 . 17 . 1，取，若求ast/3ast/3ast/3htwbhtwbwhwtwtwcctscufwttt)0 . 26 . 1 (由基本公式求：5.3.2、弯剪扭构件的破坏特征vmtv不起控制作用，且t/m较小，配筋适量时斜裂缝首先在弯曲受拉的底部开裂，再发展破坏时，底部受拉纵筋已屈服5.3.2、弯剪扭构件的破坏特征vmtv不起控制作用，t/m较大，且asas时由m引起

12、的as的压力不足以抵消t引起的as中的拉力由于asas， as 先受拉屈服，之后构件破坏5.3.2、弯剪扭构件的破坏特征vmtm不起控制作用v、t的共同工作使得一侧混凝土剪应力增大，一侧混凝土应力减小剪应力大的一侧先受拉开裂，最后破坏， t很小时，仅发生剪切破坏5.3.3弯剪扭构件实用计算公式1. 均布荷载下的矩形截面及t形、i形截面构件弯和扭分开计算抗弯钢筋布置在构件的受拉区，抗扭纵筋沿截面均匀布置剪和扭考虑混凝土部分的相关关系ttctcfwtbhfv35. 0,7 . 0000015 . 1bhtwvctct0025. 1)5 . 1 (7 . 0hsaffbhvsvyvttucorsvt

13、yvtttuasaffwt12 . 135. 0yvtsvtytuustlcctuuffffbvtfwtbhv28. 0,6 . 025. 08 . 0minmin05.3.3弯剪扭构件实用计算公式2. 集中荷载为主的矩形截面独立构件0) 1(2 . 015 . 1bhtwvctct0025. 1)5 . 1 (175. 1hsaffbhvsvyvttu其他和上一节相同其他和上一节相同公式应用 1. 截面设计矩形截面或箱形截面为例-步骤一：扭剪钢筋cctfbhvwt25. 08 . 00验算截面尺寸：) 1(2 . 015 . 1( ,5 . 015 . 100tbhvwtbhvwtttt计算

14、：分别按照扭、剪公式计算相应配筋公式应用 1. 截面设计矩形截面或箱形截面为例-步骤二：受弯钢筋按照单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力计算公式计算受弯钢筋（纵筋）公式应用 1.截面设计矩形截面或箱形截面为例-步骤三：截面配筋ast/3ast/3ast/3+aswasv1+asvt（抗剪箍筋+抗扭箍筋）公式应用 2. 承载力复核矩形截面或箱形截面-步骤一：抗弯承载力确定抗弯和抗扭纵筋确定抗弯承载力ast/3ast/3+aswasv1+asvt（抗剪箍筋+抗扭箍筋）公式应用 2. 承载力复核矩形截面或箱形截面-步骤二：确定抗扭、抗剪箍筋coryvsvtystlfasfa1svta1svaast/3ast/3+aswasv1+asvt（抗剪箍筋+抗扭箍筋）yvtsvtytuustlffffbvt28. 0,6 . 0minmin公式应用 2. 承载力复核矩形截面或箱形截面-步骤三：确定扭剪承载力ast/3ast/3+aswasv1+asvt（抗剪箍筋+抗扭箍筋）按照相关公式求vu、tu0 . 15 . 0t假定cctuufwtbhv25. 08 . 00，不考虑箍筋的作用不考虑纵筋的作用；若若yvtsvtytuustlffffbvt28. 0,6 . 0min1. 抗扭纵筋抗扭纵筋a. 最小配筋率最小配筋率yttltlffvbtbha6 . 0min,min, 22 v