纯扭构件学习教案

1、会计学1纯扭构件纯扭构件(gujin)第一页，共26页。6.1 概述(i sh) introductionp 平衡平衡(pnghng)扭转扭转p 附加扭转或协调扭转或约束扭转附加扭转或协调扭转或约束扭转受扭构件也是一种(y zhn)基本构件,钢筋混凝土结构中，处于纯扭的构件很少，大多数情况是处于弯矩、剪力、扭矩等复合受力状态下。根据扭矩形成的原因，可分为两种类型：第1页/共25页第二页，共26页。平衡平衡(pnghng)扭转扭转 Equilibrium Torsion第2页/共25页第三页，共26页。在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变

2、形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关小与受扭构件的抗扭刚度有关对于附加扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩大小对于附加扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内力重分布与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内力重分布(fnb)进行扭矩计算。进行扭矩计算。附加附加(fji)扭转扭转Compatibility Torsion第3页/共25页第四页，共26页。第4页/共25页第五页，共26页。6.2 6.2 受扭构件的试验受扭构件的试验(shyn)(shyn)研究研究一、开裂前的应力状态一、开裂前的应力状态

3、裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，可忽略钢筋的影响。吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，可忽略钢筋的影响。矩形截面受扭构件在扭矩矩形截面受扭构件在扭矩T作用作用(zuyng)下截面上的剪应力分下截面上的剪应力分布情况，最大剪应力布情况，最大剪应力tmax发生在截面长边中点发生在截面长边中点teWThbT2max第5页/共25页第六页，共26页。TteWThbT2max第6页/共25页第七页，共26页。无筋矩形截面混凝土构件在扭矩作用下的破坏形态： 无筋矩形截面混凝土构件在扭矩作用下，首

4、先在截面长边中点附近最薄弱处产生一条45角方向的斜裂缝(li fng)，然后迅速地以螺旋型向两个面延伸，最后形成一个三面开裂一面受压的空间扭曲破坏面，使结构立即破坏，破坏带有突然性，具有典型脆性破坏性质。第7页/共25页第八页，共26页。二、开裂(ki li)后的受力性能第8页/共25页第九页，共26页。第9页/共25页第十页，共26页。第10页/共25页第十一页，共26页。钢筋混凝土受扭构件的破坏钢筋混凝土受扭构件的破坏(phui)特征：特征： 按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适筋破坏、少筋破坏和超筋破坏。按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适筋破坏、少筋破坏和超筋破坏。

5、 对于箍筋和纵筋配置都合适的情况，与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达到屈服对于箍筋和纵筋配置都合适的情况，与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达到屈服(qf)，然后混凝土压坏，与受弯适筋梁的破坏类似，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋，然后混凝土压坏，与受弯适筋梁的破坏类似，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。量有关。 当配筋数量过少时，配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，一旦开裂，将导致扭转当配筋数量过少时，配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，与受弯少筋梁类似，呈受拉脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强角迅速增大，与受弯少筋梁类似，呈

6、受拉脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。度。 当箍筋和纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服当箍筋和纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服(qf)前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。受扭构件的这种超筋破坏称为完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。受扭构件的这种超筋破坏称为完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。 由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成，当两者配筋量相差过大时，会出现一个由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成，当两者配筋量相差过大时，会出现一个未达到屈服未达到屈服(qf)、另一个达到屈服、另一个达到屈服(qf)的部分超筋破坏情况。的部

7、分超筋破坏情况。第11页/共25页第十二页，共26页。受扭构件(gujin)配置钢筋不能有效地提高受扭构件(gujin)的开裂扭矩，但却能较大幅度地提高受扭构件(gujin)破坏时的极限扭矩值。第12页/共25页第十三页，共26页。6.3 建筑工程中受扭构件(gujin)承载力计算Strength of Members in torsion in Building Engineering纯扭构件(gujin)承载力计算Strength of Members in pure-torsion1 矩形(jxng)截面钢筋混凝土纯扭构件纯扭构件截面计算包括两个方面：结构受扭的开裂扭矩计算结构受扭的承载

8、力计算第13页/共25页第十四页，共26页。（1）开裂）开裂(ki li)扭矩计扭矩计算算按弹性按弹性(tnxng)理论，理论，当主拉应力当主拉应力stp = tmax= ft时时ttefWTmaxttetecrhfbWfT2,按塑性理论，对理想弹塑性材料，截面上按塑性理论，对理想弹塑性材料，截面上某一点达到强度时并不立即破坏，而是保某一点达到强度时并不立即破坏，而是保持极限应力继续变形持极限应力继续变形(bin xng)，扭矩仍，扭矩仍可继续增加，直到截面上各点应力均达到可继续增加，直到截面上各点应力均达到极限强度，才达到极限承载力。极限强度，才达到极限承载力。tttpcrWfbhbfT)3

9、(62,此时截面上的剪应力分此时截面上的剪应力分布如图所示分为四个区，布如图所示分为四个区，取极限剪应力为取极限剪应力为ft，分别，分别计算各区合力及其对截面形计算各区合力及其对截面形心的力偶之和，可求得心的力偶之和，可求得塑塑性总极限扭矩为性总极限扭矩为，第14页/共25页第十五页，共26页。ttcrWfT7 . 0)3(62bhbWt截面受扭塑性截面受扭塑性(sxng)抵抗矩抵抗矩第15页/共25页第十六页，共26页。（2）矩形(jxng)截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算对比试验表明，在其他参数均相同的情况下，钢筋对比试验表明，在其他参数均相同的情况下，钢筋(gngjn)混凝土实心混凝土实

10、心截面与空心截面构件的极限受扭承载力基本相同。截面与空心截面构件的极限受扭承载力基本相同。开裂后的箱形截面受扭构件，其受力可比拟成空间桁架开裂后的箱形截面受扭构件，其受力可比拟成空间桁架(hngji)：纵筋：纵筋为受拉弦杆，箍筋为受拉腹杆，斜裂缝间的混凝土为斜压腹杆。为受拉弦杆，箍筋为受拉腹杆，斜裂缝间的混凝土为斜压腹杆。第16页/共25页第十七页，共26页。 钢筋混凝土纯扭构件钢筋混凝土纯扭构件(gujin)的试验结果表明，构件的试验结果表明，构件(gujin)的抗扭承载力由混凝土的抗扭承载力的抗扭承载力由混凝土的抗扭承载力Tc和箍筋与纵筋的抗扭承载力和箍筋与纵筋的抗扭承载力Ts两部分构成，

11、即两部分构成，即scuTTT 规范采用的方法是先确定有关的基本变量，然后根据大量的规范采用的方法是先确定有关的基本变量，然后根据大量的实测数据进行回归分析，从而实测数据进行回归分析，从而(cng r)得到抗扭承载力计算的经验公式得到抗扭承载力计算的经验公式corstyvttuAsAfWfTT12.135.0第17页/共25页第十八页，共26页。抗扭纵筋和箍筋强度抗扭纵筋和箍筋强度(qingd)比比z 由于受扭钢筋(gngjn)由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋(gngjn)组成，其受扭性能及其极限承载力不仅与配筋量有关，还与两部分钢筋(gngjn)的配筋强度比z 有关。yvycorststlffuAs

12、A1试验表明，当试验表明，当0.5z 2.0范围时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本上都能达范围时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本上都能达到屈服到屈服(qf)强度。但由于配筋量的差别，屈服强度。但由于配筋量的差别，屈服(qf)的次序是有先后的次序是有先后的。的。规范建议取规范建议取0.6z 1.7，设计中通常取，设计中通常取z =1.01.3。第18页/共25页第十九页，共26页。规范(gufn)受扭承载力计算公式适用条件：l为避免配筋过多产生为避免配筋过多产生(chnshng)超筋脆超筋脆性破坏性破坏tccWfT2 . 0l为防止为防止(fngzh)少筋脆性破坏少筋脆性破坏yvtstststffbsA28

13、. 02min,1,min0.85stlttltlyAfbhfc混凝土强度影响系数，当混凝土强度影响系数，当 fcu,k C50时，取时，取 =1.0； c当混凝土强度等级为当混凝土强度等级为C80时，取时，取 =0.8；其间按线性内插法取用或；其间按线性内插法取用或查表查表5-1。c第19页/共25页第二十页，共26页。2T形和工字形截面纯扭构件(gujin)承载力计算结构的受扭承载力满足腹板的完整性原则(yunz)，T形或工字形截面可划分数个矩形块分别计算。TWWTttwwTWWTttff TWWTttff（1）腹板（2）受压翼缘（3）受拉翼缘第20页/共25页第二十一页，共26页。tft

14、ftwtWWWW)3(62bhbWtw)(22bbhWfftf)(22bbhWfftf求得各矩形块承受的扭矩后，确定各自所需的抗扭纵向钢筋及抗扭箍筋面积(min j)，最后再统一配筋。第21页/共25页第二十二页，共26页。3箱形截面钢筋(gngjn)混凝土纯扭构件whwwhhhthwhtbhtbbhbWbt2362)3(65 . 222sAAfWfTcorstyvtth12 . 135. 0第22页/共25页第二十三页，共26页。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理(yunl)第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章(y zhn)下一章下一章(y zhn)帮帮 助助 值仍按公式（值仍按公式（6-9）计算）计算 ，且应，且应0.6 1.7符合的符合的要求要求 ，当1.7 时，取1.7 。剪扭构件剪扭构件一般剪扭构件一般剪扭构件0svyv0tt25.