混凝土结构讲义七

第八章受扭构件8.1概述受扭构件也是一种基本构件两类受扭构件：平衡扭转约束扭转◆构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出◆受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。平衡扭转在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为约束扭转约束扭转8.2纯扭构件的破坏形态一、开裂前的应力状态——截面受扭弹性抵抗矩破坏面呈一空间扭曲曲面二、开裂情况、破坏面及受扭钢筋形式受扭钢筋纵向受扭钢筋受扭箍筋三、破坏形态随着配置钢筋数量的不同，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（1）适筋破坏箍筋和纵筋配置都合适与临界（斜）裂缝相交的钢筋然后混凝土压坏与受弯适筋梁的破坏类似，具有一定的延性都能先达到屈服，（2）少筋破坏当配筋数量过少时一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，构件随即破坏。与受弯少筋梁类似，呈受拉脆性破坏特征箍筋和纵筋配置都过大在钢筋屈服前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。与受弯超筋梁类似部分超筋破坏——箍筋和受扭纵筋两部分配置不协调（3）超筋破坏8.3一般受扭构件承载力计算8.3.1钢筋混凝土纯扭构件1.矩形截面纯扭构件承载力计算（1）开裂扭矩按弹性理论按塑性理论考虑混凝土的弹塑性性质截面受扭塑性抵抗矩《规范》受扭承载力计算公式（2）矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算（式7-8）——扭矩设计值值；——混凝土的抗抗拉强度设设计值；——截面的抗扭扭塑性抵抗抗矩;——箍筋的抗拉拉强度设计计值；——箍筋的单肢肢截面面积积；——箍筋的间距距；——截面核芯部部分的面积积，和分别为箍筋筋内表面计计算的截面面核芯部分分的短边和和长边尺寸寸抗扭纵筋与与箍筋的配配筋强度比比《规范》建议取0.6≤z≤1.7，将不会发生生“部分超超筋破坏””设计中通常常取z=1.2—受扭计算中中对称布置置在截面周周边的全部部抗扭纵筋筋的截面面面积；——受扭纵筋的的抗拉强度度设计值；；——截面核芯部部分的周长长，有效翼缘宽宽度应满足足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件，且且hw/b≤6。2.T形和工字形形截面纯扭扭构件承载载力计算腹板：受压翼缘：：受拉翼缘：：总扭矩T由腹板、受受压翼缘和和受拉翼缘缘三个矩形形块承担8.3.2弯剪扭构件件的承载力力计算扭矩使纵筋产生生拉应力，，与受弯时时钢筋拉应应力叠加，，使钢筋拉拉应力增大大，从而会使受受弯承载力力降低。而扭矩和剪剪力产生的的剪应力总总会在构件件的一个侧侧面上叠加加，因此承载力总是是小于剪力力和扭矩单单独作用的的承载力。TMTV试验表明：：在弯矩、剪力和扭矩的共同作用用下，各项项承载力是是相互关联联的，其相相互影响十十分复杂。。为了简化，《规范》偏于安全地地将受弯所需的的纵筋与受受扭所需纵纵筋分别计计算后进行行叠加，而对剪扭作用为避免混凝凝土部分的的抗力被重重复利用，，考虑混凝凝土项的的相关作作用，箍箍筋的贡贡献则采采用简单单叠加方方法。剪扭作用用下混凝土项项的相关关关系——为剪扭构构件的混混凝土强强度降低低系数剪扭作用用下受剪承载载力和受受扭承载载力计算公式式受剪承载载力：受扭承载载力：或矩形截面面弯剪扭扭构件的的承载力力计算可可按以下下步骤进进行：。按受弯构件件单独计计算在弯矩作作用下所所需的受受弯纵向向钢筋截截面面积积及(2)按抗剪承承载力计计算需要要的抗剪剪箍筋或(3)按抗扭承承载力计计算需要要的抗扭扭箍筋(4)按抗扭纵纵筋与箍箍筋的配配筋强度度比关系系，确定定抗扭纵纵筋(5)按照叠加原则则计算抗弯弯剪扭总总的纵筋筋和箍筋筋用量受弯纵筋筋As和A's抗扭箍筋筋：AsA'sAstl

/3Astl

/3Astl

/3+=A's+Astl

/3As+

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/3Astl

/3sAst1sAsv1+=sAsv1sAsv1+sAst1抗扭纵筋筋：抗剪箍筋：8.3.3压弯剪扭扭构件对于在轴向压力力、弯矩、剪力和扭矩共同作用用下的钢钢筋混凝凝土矩形形截面框框架柱，，其配筋筋计算方方法与弯剪扭构构件相同，即即◆按轴压力力和弯矩矩进行正正截面承承载力计计算确定定纵筋As和A's；◆按剪扭承承载力按按下式计计算确定定配筋，，然后再再将钢筋筋叠加。。8.3.4受扭构件件承载力力公式的的适用条条件及构构造要求求1．截面限限制条件件当时当时当时按线性内内插法确确定2．构造配配筋条件件《规范》规定：对对弯剪扭扭构件，，当符合合下列条条件时，，可不进行行构件的的受剪扭扭承载力力计算，，按构造造配置纵纵向钢筋筋和箍筋即可。。3.构造配筋要求求（1）受扭纵筋的的最小配筋率率其中当>2时，取=2（2）受剪及受扭扭箍筋最小配配箍率弯剪扭构件纵纵筋最小配筋筋率应取受弯弯及受扭纵筋筋最小配筋率率叠加值4.构造要求（1）纵筋受扭纵筋应对对称设置于截截面的周边；；伸入支座长度度应按充分利利用强度的受受拉钢筋考虑虑。（2）箍筋箍筋的最小直直径和最大间间距要满足表4-2和表4-3要求；箍筋要采用封封闭式。8.3.5弯剪扭构件计计算方法确定定《规范》规定：矩形截截面弯剪扭构构件，可按下下列规定进行行承载力计算