混凝土结构设计原理按新规范GB编写受扭构件PPT课件

1、扭矩由扭矩由荷载荷载直接引起，其值可由直接引起，其值可由平衡条件平衡条件直接求出。直接求出。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第1页/共72页mt（边梁的抗扭刚度大时，mt 就大）在超静定结构，其扭矩值需变形协调条件才能确定。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第2页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 第3页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 第4页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 第5页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 45o45o135o首先在截面长边中点出现45方向的裂缝，很快就形成三面开裂、一面受压的空间扭曲破坏面，构件断裂成两半而破坏。承载力低、脆性

2、破坏。第6页/共72页bcorbhcorhAcorS第8章 受扭构件的受力性能与设计 第7页/共72页受力性能大体符合弹性扭转理论； 钢筋应力很低； T- 关系呈线性；最大剪应力tmax发生在截面长边中点； t maxT(kN.m) (rad/mm)第8章 受扭构件的受力性能与设计 第8页/共72页裂缝截面砼退出工作，钢筋应力明显增大；扭转刚度明显降低， T- 关系呈非线性；混凝土受压，受扭纵筋和箍筋受拉；裂缝呈螺旋状，构件长边上有一条裂缝向 顶面与底面发展成为临界裂缝；第8章 受扭构件的受力性能与设计 第9页/共72页 与临界裂缝相交的箍筋和纵筋屈服， 另一个长边上的混凝土压坏， 构件达到极

3、限扭矩。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第10页/共72页箍筋和纵筋先屈服，混凝土后压坏。与适筋梁类似，延性破坏。混凝土压坏，钢筋一种屈服、另一种未屈服。钢筋未屈服，混凝土先压坏。与超筋梁类似，脆性破坏。一旦开裂，构件立即破坏。 与少筋梁类似，脆性破坏。箍筋和纵筋的配置”均合适时：箍筋纵筋”一种合适一种过多时： 箍筋和纵筋的配置”均过多时： 箍筋和纵筋的配置”均过少时： 应避免应避免宜避免第8章 受扭构件的受力性能与设计 第11页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 假定混凝土为理想弹性材料，T作用下的弹性剪应力分布见右图：t max弹性剪应力分布当截面长边中点的最大剪应力达到 ft时

4、，截面处于开裂的临界状态 。hbfT2tcr313. 0208. 0101bh时，第12页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 45o45o135o三面开裂、一面受压第13页/共72页假定假定混凝土混凝土为理想为理想弹塑性弹塑性材料，材料，当截面上当截面上各点应力各点应力均达到均达到 ft 时，时，见右图：见右图：截面处于截面处于开裂开裂的临界状态。的临界状态。 hft45oftftftb塑性剪应力分布tWtfcrT)3(62bhbWtWt截面受扭截面受扭塑性塑性抵抗矩抵抗矩式中第8章 受扭构件的受力性能与设计 第14页/共72页ttcr7 . 0WfT 第8章 受扭构件的受力性能与设计

5、 混凝土既非理想的弹性材料， 又非理想的塑性材料。规范综合试验结果， 按下列公式计算纯扭构件的开裂扭矩： 第15页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 bhbW362t第16页/共72页tftftwtWWWW)3(62twbhbW)(2f2ftfbbhW)(2f2ftfbbhW bfb+6hf及及bf b+6hfbbfhfhfhwhbf第8章 受扭构件的受力性能与设计 第17页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 tw twwhw2whhh2ht236236tbhtbbhbWbcorhcortwbhhwtwtwhh第18页/共72页 1）混凝土只承受压力；2）纵筋与箍筋只承受拉力；

6、3）忽略中心部分混凝土的抗扭作用。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第19页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 纵筋箍筋裂缝间混凝土斜压杆受拉腹杆受拉弦杆 =30 60 第20页/共72页ssbcorhcor FFFFHhHbHhHbChChCbCbVhVhVbVb第8章 受扭构件的受力性能与设计 第21页/共72页ssbcorhcor FFFFHhHbHhHbChChCbCbVhVhVbVbVhVhVbVbFFFFHhHbHhHbVhVhVbVb1） Tu=Vhbcor+ Vbhcor第8章 受扭构件的受力性能与设计 第22页/共72页ssbcorhcor q=qtctg2） Tu用

7、用q表示表示 Tu=2qAcor3） 令sAfquAfqstyvtcorstlyl14） 从前壁取单元体ctg2= ql / qt=ql=qctgqt=qtgsAfqstyv1第8章 受扭构件的受力性能与设计 第23页/共72页5） 将q代入Tu=2qAcor得corstyvuAsAfT12由由ctg2 = 可见，斜压杆角度可见，斜压杆角度 随随 而变化，而变化， 故称故称变角空间桁架变角空间桁架模型。模型。 在在30 60之间。之间。纵筋纵筋越多，越多， 越小。越小。推导推导Tu时，假定时，假定纵筋与箍筋纵筋与箍筋都已屈服。都已屈服。推导结果的推导结果的意义意义在于确定了钢筋分担在于确定了钢

8、筋分担 受扭承载力的受扭承载力的基本变量基本变量 。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第24页/共72页corst1yv2tt1uAsAfWfT0.350.7corttst1yvAWsfAfttuWfT1.02.02.01.00corttstyvttuAWsfAfWfT12 . 135. 0由试验得:1=0.35 2 =1.2推得第8章 受扭构件的受力性能与设计 第25页/共72页cor1styvtt2 . 135. 0AsAfWfT7 . 16 . 0第8章 受扭构件的受力性能与设计 cor1styvstyuAfsAflbhbcorhcorAcor2 . 1常取第26页/共72页划分截面分配

9、扭矩按分配到的扭矩分别进行 受扭承载力计算。bbfhfhfhwhbfTWWTttffTWWTttffTWWTttww第8章 受扭构件的受力性能与设计 第27页/共72页corst1yvtth2 . 135. 0AsAfWfThhw5 . 2bt0 . 1第8章 受扭构件的受力性能与设计 bcorhcortwbhhwtwtwhh第28页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 第29页/共72页VMTT使纵筋的使纵筋的拉应力拉应力增大，从而导致增大，从而导致受弯承载力受弯承载力降低。降低。在一个侧面上在一个侧面上剪应力方向剪应力方向一致，一致，从而导致从而导致承载力承载力小于小于剪力和扭矩剪力

10、和扭矩单独作用时单独作用时的承载力。的承载力。T第8章 受扭构件的受力性能与设计 第30页/共72页由底部纵筋底部纵筋先先屈服，屈服，顶部混凝土顶部混凝土后后压碎。压碎。M较大，V 、T均较小时，且底部纵筋不是很多。M 、V 、T间的比例关系和配筋情况主要有三种。决定第8章 受扭构件的受力性能与设计 第31页/共72页顶部纵筋顶部纵筋先先屈服，屈服，底部混凝土底部混凝土后后压碎。压碎。T较大,M 、V 均较小,且顶部纵筋小于底部纵筋。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第32页/共72页裂缝裂缝先先从从该侧面该侧面中点出现，中点出现，然后然后向顶面和底面延伸，向顶面和底面延伸，随着随着该侧面与斜

11、裂缝相交的该侧面与斜裂缝相交的箍筋和纵筋箍筋和纵筋首先屈服，首先屈服， 最后最后另一侧混凝土压碎而破坏。另一侧混凝土压碎而破坏。M较小，V、T较大，且T和V引起的剪应力方向一致的侧面配筋较少时。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第33页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 图中fyAs/( fyAs)第34页/共72页1.01.0VcVc0Tc0Tc0无无腹筋梁腹筋梁1.01.0VV0T0T0有有腹筋梁腹筋梁000175. 17 . 0bhfbhfVttcttcoWfT35. 0第8章 受扭构件的受力性能与设计 第35页/共72页1.01.0VcVc0Tc0Tc0无腹筋梁无腹筋梁2、受扭

12、承载力降低系数t相关曲线的简化t1.5-t0.5 t的计算005 . 1ccccVVtTTt coccoctVTTV15 . 1第8章 受扭构件的受力性能与设计 1）矩形截面剪扭构件 第36页/共72页1.01.0VcVc0Tc0Tc0无腹筋梁无腹筋梁1.51.5t1.5-t0.50.5ottottTbhVWTbhVW) 12 . 015 . 15 . 015 . 1构件集中荷载下的独立剪扭一般剪扭构件用V、T代替Vc、Tc 并代入Vc0、Tc0的表达式t的计算公式 t的取值范围0.5t 1.0第8章 受扭构件的受力性能与设计 第37页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设

13、计 2）T形和I形截面剪扭构件 一般剪扭构件 集中荷载作用下的独立剪扭构件0wtwt5.015.1bhTVW0wtwt) 1(2 . 015 . 1bhTVW（ 是指：腹板部分的t ）与矩形截面的区别第38页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 3）箱形截面剪扭构件 一般剪扭构件 集中荷载作用下的独立剪扭构件与矩形截面的区别0tht5.015.1TbhWV0tht) 1(2 . 015 . 1TbhWV第39页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 规范GB50010采取“混凝土部分相关、钢筋部分不相关”的原则，即钢筋部分采取直接叠加的方法。第40页/共72页第8章 受扭构件的受力性

14、能与设计 同时，假定有腹筋剪扭构件混凝土部分的相关性与无腹筋剪扭构件一样。1.01.0VcVc0Tc0Tc0无腹筋梁无腹筋梁t1.5-t0.5第41页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 对纯扭计算公式中混凝土项乘以t， 就得到剪扭构件的受扭承载力计算公式。对纯剪计算公式中混凝土项乘以（1.5-t）， 就得到剪扭构件的受剪承载力计算公式。因此只需第42页/共72页corstyvtttAsAfWfT12 .135.0005 .17 .0hsAfbhfVsvyvtt00175.15.1hsAfbhfVsvyvtt第8章 受扭构件的受力性能与设计 第43页/共72页（a） 全

15、由腹板承担；（b） 按截面受扭塑性抵抗矩分配给腹板和上、下翼缘；（a）腹板在作用下按剪扭构件计算；（b）上、下翼缘分别在作用下按纯扭构件计算；第8章 受扭构件的受力性能与设计 第44页/共72页corstyvttthAsAfWfT12 .135.0005 .17 .0hsAfbhfVsvyvtt00175.15.1hsAfbhfVsvyvtt第8章 受扭构件的受力性能与设计 式中b2tw 第45页/共72页othtTbhWV5 . 015 . 1othtTbhWV12 . 015 . 10 . 15 . 0t第8章 受扭构件的受力性能与设计 反映箱形截面第46页/共72页第8章 受扭构件的受力

16、性能与设计 规范GB50010直接采用叠加的方法。1、在M作用下 按受弯构件计算所需的受弯纵筋。2、在T作用下 按纯扭构件计算所需的受扭纵筋和受扭箍筋。相应钢筋直接叠加第47页/共72页当V0.35ft bh0或V0.875ft bh0 /(+1)时， 可仅按受弯正截面和纯扭计算；当T0.175ft Wt或T0.175h ft Wt时， 可仅按受弯正截面和受剪斜截面计算。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第48页/共72页在M作用下， 按受弯正截面计算受弯纵向钢筋As；在V、T作用下， 按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋Astl ；在V、T作用下， 按剪扭构件受扭承载力计算受扭箍筋Ast1

17、；在V、T作用下， 按剪扭构件受剪承载力计算受剪箍筋Asv1 ；+=AsAstlAst1Asv1第8章 受扭构件的受力性能与设计 第49页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 可减小纵筋的拉应变，可抑制裂缝的出现和开展，可增加混凝土的咬合作用，可增加纵筋的销栓作用。 但当 0.65fc A时，随着 的增加，构件的受扭承载力将会逐步下降。 轴向压力提高受扭承载力。第50页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 tcor1styvtt07. 02 . 135. 0WANsAAfWfT当N0.3fc A时，取N=0.3fc A 第51页/共72页 在V、T作用下， 按剪扭构件受扭承载力计算

18、受扭箍筋Ast1 ；corstyvtttttAsAfWANWfT12 .1)/07.0(35.0第8章 受扭构件的受力性能与设计 在V、T作用下， 按剪扭构件受剪承载力计算受剪箍筋Asv1 ；0007.05 .1175.15 .1hsAfNbhfVsvyvttt第52页/共72页AstlAst1Asv1AsAs+=在V、T作用下， 按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋Astl ；第8章 受扭构件的受力性能与设计 cor1styvstyuAfsAfl在N、 M作用下， 按偏压正截面计算纵向钢筋As、 As ；第53页/共72页当T（0.175ft+0.035N/A）Wt时，可仅按偏压和斜截面受剪

19、计算。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第54页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 可增加纵筋的拉应变，可促进裂缝的出现和开展，可消弱混凝土的咬合作用，可消弱纵筋的销栓作用。 轴向拉力降低受扭承载力。第55页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 tcor1styvtt2 . 02 . 135. 0WANsAAfWfT当N1.75ft A时，取N=1.75ft A 第56页/共72页 在V、T作用下， 按剪扭构件受扭承载力计算受扭箍筋Ast1 ；corstyvtttttAsAfWANWfT12 .1)/2 .0(35.0第8章 受扭构件的受力性能与设计 在V、T作用下， 按剪扭构件

20、受剪承载力计算受剪箍筋Asv1 ；002 .05 .1175.15 .1hsAfNbhfVsvyvttt第57页/共72页AstlAst1Asv1AsAs+=在V、T作用下， 按剪扭构件受扭承载力计算受扭纵向钢筋Astl ；第8章 受扭构件的受力性能与设计 cor1styvstyuAfsAfl在N、 M作用下， 按偏拉正截面计算纵向钢筋As、 As ；第58页/共72页当T（0.175ft-0.1N/A）Wt时，可仅按偏拉和斜截面受剪计算。第8章 受扭构件的受力性能与设计 第59页/共72页 第8章 受扭构件的受力性能与设计 第60页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 cct025.

21、08 . 0fWTbhVhw/b（或hw/tw）4时 cct020. 08 . 0fWTbhVhw/b（或hw/tw）= 6时 46之间，线性插值第61页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 hwhwhwhwbbb= 2twbtw第62页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 当 时 tt07 . 0fWTbhV0tt007. 07 . 0bhNfWTbhV或可不进行剪扭承载力计算，但必须按构造要求配置纵向钢筋和箍筋。N0.3fc A 第63页/共72页第8章 受扭构件的受力性能与设计 yvtminsv,svsv28. 0ffbsA第64页/共72页2,2VbTVbT取时第8章 受扭构件的受力性能与设计 ytmin,tstt6 . 0ffVbTbhAlll第6