《混凝土结构与砌体结构》课件模块6

1、混凝土结构与砌体结构模块6 受扭构件承载力计算 6.1 纯扭构件承载力计算 6.2弯剪扭构件承载力计算 （1）掌握纯扭构件、弯剪扭构件承载力的计算方法。 （2）能够根据要求进行截面设计和验算。 学习目标模块6 受扭构件承载力计算 6.1 纯扭构件承载力计算 受扭构件的破坏特征6.1.1 混凝土结构构件，除承受弯矩、轴力、剪力外，还可能承受扭矩的作用。在工程实际中，混凝土构件受到的扭转有以下两类： 一类是由外荷载直接作用产生的扭转，其扭矩可由静力平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关，一般也称为平衡扭转。图6-1（a）、图6-1（b）所示的受檐口竖向荷载作用的挑檐梁、受水平制动力作用的吊车梁，其截面

2、上承受的扭矩都属于平衡扭转。 另一类是超静定结构中由于变形的协调使截面产生的扭转，称为协调扭转。如图6-1（c）所示的现浇框架的边梁，由于次梁梁端的弯曲转动变形使边梁产生扭转，截面承受扭矩。 6.1 纯扭构件承载力计算图6-1 工程中常见的受扭构件（a）挑檐梁 （b）吊车梁 （c）现浇框架的边梁 6.1 纯扭构件承载力计算 1）少筋破坏 当配筋（垂直于构件纵轴的箍筋和沿截面周边布置的纵向钢筋）过少或配筋间距过大时，在扭矩作用下，在构件截面的长边最薄弱处会产生一条与纵轴成45左右的斜裂缝，构件一旦开裂，钢筋不足以承担由混凝土开裂后转移给钢筋所承担的拉力，裂缝就迅速向相邻两侧面呈螺旋形延伸，形成三

3、面开裂、一面受压的空间扭曲裂面，构件随即被破坏。破坏过程迅速且突然，这种破坏属于脆性破坏。其破坏扭矩Tu基本上等于开裂扭矩Tcr。这种破坏形态称为少筋破坏。 6.1 纯扭构件承载力计算2）适筋破坏 当配筋适量时，在扭矩作用下，首条斜裂缝出现后构件并不会立即被破坏。随着扭矩的增加，构件将陆续出现多条大体平行的连续的螺旋形裂缝。与斜裂缝相交的纵筋和箍筋先后达到屈服，斜裂缝进一步展开，最后受压面上的混凝土也被压碎，构件随之被破坏。这种破坏形态称为适筋破坏，属于具有一定延性的破坏。 6.1 纯扭构件承载力计算3）超筋破坏 若配筋量过大，在纵筋和箍筋尚未达到屈服时混凝土就因受压而被压碎，构件被破坏。为防

4、止出现这种破坏，规范对抗扭纵筋和抗扭箍筋的配筋强度比值的范围做了限定。按式（6-1）计算。（6-1） 6.1 纯扭构件承载力计算 矩形截面纯扭构件承载力计算6.1.2 矩形截面纯扭构件承载力按式（6-2）计算。 T (6-2) (6-3) 式中，T为扭矩设计值；ft为混凝土抗拉强度设计值；Wt为截面受扭塑性抵抗矩；b、h分别为矩形截面的短边尺寸、长边尺寸；Acor为截面核心部分的面积：Acorbcorhcor，此处，bcor、hcor为箍筋内表面范围内截面核心部分的短边、长边尺寸；式中其他符号意义同前。当1.7或ep0h/6时，不应考虑预加力影响项，而应按钢筋混凝土纯扭构件计算。 6.1 纯扭

5、构件承载力计算 T形和I形截面纯扭构件承载力计算6.1.3 T形和I形截面纯扭构件可分为腹板、受压翼缘及受拉翼缘三个矩形块，其受扭承载力按式（6-2）计算，各矩形块的扭矩设计值应按下列规定计算：腹板： TW= （6-4）受压翼缘： （6-5） 受拉翼缘： （6-6） （6-7） 6.1 纯扭构件承载力计算 对T形和I形构件腹板、受压翼缘及受拉翼缘部分的矩形截面受扭塑性抵抗矩 Wtw、 Wtf、Wtf应按下列规定计算： 腹板： (6-8) 受压翼缘： （6-9） 受拉翼缘： （6-10） 式中，b、h分别为腹板宽度、截面高度；bf、bf分别为截面受压区、受拉区的翼缘宽度；hf、hf分别为截面受压

6、区、受拉区的翼缘高度。 6.1 纯扭构件承载力计算 箱形截面纯扭构件承载力计算6.1.4 箱形截面纯扭构件承载力按式（6-11）计算： （6-11）（6-12） 式中，h为箱形截面壁厚系数，当h10时，取h=10；bh、hh为箱形截面的短边尺寸、长边尺寸。 箱形截面受扭塑性抵抗矩为（6-13） 6.2 弯剪扭构件承载力计算 弯剪扭构件截面限制条件6.2.1 （1）在弯矩、剪力和扭矩的共同作用下，hw/b6的矩形、T形、I形截面和 hw/t w6的箱形截面构件（见图6-2）应符合下列条件： 当hw/b（或 hw/ t w）4时：（6-14） 当4hw/b（或 hw/ tw）6时，按线性内插法确定

7、。 当 hw/b（或 hw/ tw）=6时：（6-15） 6.2 弯剪扭构件承载力计算图6-2 受扭构件截面（a）矩形截面 （b）T形、I形截面 （c）箱形截面（ twtw）1弯矩、剪力作用平面 6.2 弯剪扭构件承载力计算 （2）在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的构件，当符合下列公式的要求时，均可不进行构件受剪扭承载力计算，仅需按构造要求配置纵向钢筋和箍筋。 （6-16）（6-17） 式中，N p0为计算截面上混凝土法向预应力等于零时的纵向预应力钢筋及非预应力钢筋的合力，当Np00.3 fcA0时，取Np0=0.3f c A0；N 为与剪力、扭矩设计值V、T相应的轴向压力设计值，当N0.3fc

8、A时，取N =0.3fcA，其中，A为构件的截面面积。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 矩形截面构件弯剪扭承载力计算6.2.21）轴向压力和扭矩共同作用下的承载力计算 在轴向压力和扭矩共同作用下的矩形截面钢筋混凝土构件，其受扭承载力应符合下列公式： T （6-18） 式中，N为与扭矩设计值 T相应的轴向压力设计值，当 N0.3f cA 时，取 N =0.3fcA ； A为构件截面面积。 6.2 弯剪扭构件承载力计算2）剪力和扭矩共同作用下的承载力计算 （1）矩形截面一般剪扭构件的承载力应按下列公式计算： 受剪承载力：（6-19） 受扭承载力：（6-20） 式中，Asv为受剪承载力所需的箍筋截面面

9、积；t为一般剪扭构件混凝土的受扭承载力降低系数(见表6-1)，当 t0.5时，取 t=0.5，当 t1.0时，取t=1.0；其他符号意义同前。 6.2 弯剪扭构件承载力计算表6-1 剪扭构件混凝土的受扭承载力降低系数 t （2）矩形截面集中荷载作用下的独立剪扭构件的承载力应按下列公式计算：受剪承载力（6-21） 式中， 为计算截面的剪跨比；其他符号意义同前。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 6.2 弯剪扭构件承载力计算 3）轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算 （1）在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的钢筋混凝土矩形截面框架柱，其受剪扭承载力应符合下列公式： 受剪承载力：（6-2

10、2） 受扭承载力：（6-23） 式中，符号意义同前,其中受扭承载力降低系数t应按集中荷载作用下的独立剪扭构件的相关规定计算，如表6-1所示。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 （2） 在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的钢筋混凝土矩形截面框架柱，当T（0.175ft+0.035N/A）Wt时，可仅计算偏心受压构件的正截面承载力和斜截面受剪承载力。 （3）在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的钢筋混凝土矩形截面框架柱，其纵向普通钢筋的截面面积应分别按偏心受压构件的正截面承载力和剪扭构件的受扭承载力计算确定，并应配置在相应的位置；箍筋截面面积应分别按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力计算确定，并应

11、配置在相应的位置。 6.2 弯剪扭构件承载力计算4）弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算 在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的矩形截面构件，可按下列规定进行承载力计算： （1）当V0.35ftbh0或 V0.875ftbh0/（+1）时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别进行计算。 （2）当T0.175ftW t或T0.175hftWt时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别进行计算。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 T形和I形截面构件弯剪扭承载力计算6.2.3 （1）T形和I形截面剪扭构件的受剪扭承载力应按下列规定计算： 受剪承载力。T形和I形截面剪扭构件

12、的受剪承载力，可按式（6-19）或式（6-21）计算，但应将T及Wt分别以Tw及Wtw代替。 受扭承载力。T形和I形截面剪扭构件受扭承载力可按相关规定划分为2个或3个矩形块分别进行计算。其中，腹板为剪扭构件，其受扭承载力按式（6-20）计算。 （2）T形和I形截面构件在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算可参照矩形截面构件在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算方法进行。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 箱形截面构件弯剪扭承载力计算6.2.4 （1）T形和I形截面剪扭构件的受剪扭承载力应按下列规定计算： 受剪承载力: V （6-24） 受扭承载力： T （6-25） 以上两式中t的计算方法如表6-1所示。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 （2）箱形截面集中荷载作用下的独立剪扭构件的受剪扭承载力计算应符合下列规定： 受剪承载力： V （6-26） 受扭承载力按式（6-25）计算。 式（6-26）中t的计算方法如表6-1所示。 （3）箱形截面构件在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算可参照矩形截面构件在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的承载力计算方法进行。 6.2 弯剪扭构件承载力计算 受扭构件配筋的构造要求6.2.5 1）最小配筋率要求 （1）纯扭构件的最小配筋率应符合下列要求。 0.28 (6-27) 式中，tl为梁内受扭纵向钢筋的配筋率；Astl